第三章過(guò)程檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)述直接測(cè)量法與間接測(cè)量法的定義，指出它們的異同及使用場(chǎng)合？答：直接測(cè)量法—指被測(cè)量與單位能直接比較得出比值，或者儀表能直接顯示出被測(cè)參數(shù)值的測(cè)量方法；間接測(cè)量法—通過(guò)測(cè)量與被測(cè)量有一定函數(shù)關(guān)系的其他物理量，然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系計(jì)算出被測(cè)量的數(shù)值，稱(chēng)為間接測(cè)量法。相同之處在于都是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中一些物理量的測(cè)量，都包含測(cè)量三要素。不同之處在于直接測(cè)量測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單方便，應(yīng)用廣泛；間接測(cè)量過(guò)程較復(fù)雜，只有在誤差較大或缺乏直接測(cè)量?jī)x表時(shí)才采用。測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)有哪些？傳感器的主要特性有哪些？答：測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)有技術(shù)，經(jīng)濟(jì)及使用三方面的指標(biāo)，其中技術(shù)方面的有：誤差，精度等級(jí)，靈敏度，變差，量程，響應(yīng)時(shí)間，漂移等；經(jīng)濟(jì)方面的有：使用壽命，功耗，價(jià)格等；使用方面的有：操作維修是否方便，運(yùn)行是否可靠安全，以及抗干擾與防護(hù)能的強(qiáng)弱，重量體積的大小，自動(dòng)化程度的高低等。傳感器的主要特性有：準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性，靈敏性。舉例說(shuō)明系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差和粗大誤差的含義及減小誤差的方法。答：系統(tǒng)誤差是由于測(cè)量工具本身的不準(zhǔn)確或安裝調(diào)整得不正確，測(cè)試人員的分辨能力或固有的讀數(shù)習(xí)慣，測(cè)量方法的理論根據(jù)有缺陷或采用了近似公式等原因產(chǎn)生的測(cè)量值與真值的偏差。系統(tǒng)誤差的絕對(duì)值和符號(hào)或者保持不變，或者在條件變化時(shí)按某一規(guī)律變化。如儀表零位未調(diào)整好會(huì)引起恒值系統(tǒng)誤差。隨即誤差是由于測(cè)量過(guò)程中大量彼此獨(dú)立的微小因素對(duì)被測(cè)值的綜合影響而產(chǎn)生的測(cè)量值與真值的偏差，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)料的方式變化。如氣溫的變化。粗大誤差—是由于測(cè)量操作者的粗心，不正確地操作，實(shí)驗(yàn)條件的突變或?qū)嶒?yàn)狀況未達(dá)到預(yù)想的要求而匆忙實(shí)驗(yàn)等原因造成的明顯地歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差。減小誤差的方法：①系統(tǒng)誤差：應(yīng)盡量減少或消除系統(tǒng)誤差的來(lái)源。首先檢查儀表本身的性能是否符號(hào)要求；其次仔細(xì)檢查儀器是否處于正常工作條件，如環(huán)境條件及安裝位置等是否符合技術(shù)要求，零位是否正確；此外還應(yīng)檢查測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法本身是否正確。②隨即誤差：由于摩擦，間隙，噪聲等都會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)誤差，因此首先從結(jié)構(gòu)，原理上盡量避免采用存在摩擦的可動(dòng)部分；采用減小噪聲的裝置，并采用抗干擾能力強(qiáng)的測(cè)量?jī)x器。③對(duì)于粗大誤差應(yīng)端正科學(xué)研究態(tài)度，并認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，剔除壞值。試述絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差及引用誤差的定義，舉例說(shuō)明各自的用途。答：絕對(duì)誤差一儀表指示值與被測(cè)變量的真值之間的代數(shù)差，即Ax=x-A，可表示儀表基本誤差限：A=±a。相對(duì)誤差一測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)變量的約定真值(實(shí)際值)之比，即用5=±Ax100%=±6%，可表示儀表的基本誤差限與絕對(duì)誤差相比較，相對(duì)誤差x更能說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的精確程度，如溫度升測(cè)量顯示值為57°C,時(shí)間溫度為60°C，則：3A=57-60=-35=———x100%=—5.0%，'60若實(shí)際為30C，測(cè)量顯示值為27C，則：3A=-3C，5=—x100%=—10.0%，顯然此時(shí)的相對(duì)誤差比前者大。30引用誤差一絕對(duì)誤差與儀表的量程之比，用引用誤差表示的儀表基本誤差限為：q=^―x100%=±d%，s3如溫度計(jì)的量程為100C，則其引用誤差q=———X100%=—3%，100根據(jù)允許引用誤差值的大小可劃分儀表的精度等級(jí)。檢定一只量程為5A的電流表，結(jié)果如下：輸入量/A12345示里/A1.101.983.014.085.02試求儀表各示值的絕對(duì)誤差，實(shí)際相對(duì)誤差，示值相對(duì)誤差和引用誤差。確定儀表的精度等級(jí)。解：1-1.10 2-1.98 3-3.01 4.-4.08 5-5.02絕對(duì)誤差：Ax=x—A；相對(duì)誤差：5=-，0 A0示值相對(duì)誤差：5'=AX，引用誤差：q旦x S所以數(shù)值計(jì)算列表如下：A123450

X1.101.983.014.085.02Ax=x一A00.1-0.020.010.080.02Ax5=——A00.1-0.010.00330.020.0045'=Ax0.091-0.01010.00330.01960.004Axq=S0.020.0040.0020.040.004儀表的精度等級(jí) q二2% ，故該儀表的精度等級(jí)為2。max6.對(duì)某物理量經(jīng)過(guò)20次測(cè)量，得到如下數(shù)據(jù):324.08324.03324.02324.11324.14324.07324.11324.14324.19324.23324.18324.03324.01324.12324.08324.16324.12324.06324.21324.14分別用3q準(zhǔn)則和肖維耐準(zhǔn)則判斷有無(wú)粗差，并求該測(cè)量的計(jì)算平均值x，標(biāo)準(zhǔn)差Q和極限誤差A(yù)，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果表達(dá)式。解：n=20，平均值X=1工x=-!-藝x=324.11,ni20ii=1 i=1剩余誤差：V=x—X，即：ii-0.03-0.08-0.0900.03-0.0400.030.080.120.07-0.08-0.10.01-0.030.050.01-0.050.10.03標(biāo)準(zhǔn)差q= ￡V2=0.064，標(biāo)限誤差A(yù)=0.12n—1i max■ i=13q準(zhǔn)則：3q=0.192,V=0.12<3q因此該組數(shù)中無(wú)壞值。maxp肖維耐準(zhǔn)則：依表3-1可知n=20時(shí)，k=-0=2.24qkQ=0.14336，V=0.12<kQ，故該組數(shù)中無(wú)壞值。max極限誤差A(yù)=0.12，測(cè)量結(jié)果：x=x=324.11max 07.用一溫度計(jì)測(cè)量某介質(zhì)溫度，40%的讀數(shù)誤差小于0.5，用線性插值法估計(jì)該溫度升的標(biāo)準(zhǔn)差，并計(jì)算誤差小于0.75的概率。z=0.520.6985z一053. 由此推得0.7時(shí)，z-0.52050.7019解：e(z)=p{lAxl<ZQ}=1)由已知條件知e(z)=解：e(z)=p{lAxl<ZQ}=1)由已知條件知e(z)=0.4,查概率積分表得:2兀o —gz2時(shí)z=0.5205，廣e飛dz=0.7時(shí)z=0.5205，—g:.zQ=0.5=0.5205xo，得：q沁0.96沁1(2)zo=0.75，得：z=0.781查表得：z=0.78時(shí)，e(z)=2x0.7823—1=0.5646即誤差小于0.75，概率為0.56468?現(xiàn)有精度等級(jí)為1.5A級(jí)，2.0B級(jí)和2.5C級(jí)的三塊儀表，測(cè)量范圍分別為0口100°C,-50口550°C和-100^500°C，現(xiàn)需測(cè)量500°C左右的溫度，要求測(cè)量的相對(duì)誤差不超過(guò)2.5%,選用哪塊表合適？解：根據(jù)測(cè)量范圍，選擇B，C兩塊表，A表排除。B表：q=2%=0.02="《ax:,A ￡.02x[550-(5(MC12max12:.8= =0.024=2.4%<2.5%max500故B表合適。C表：q=2.5%=0.025=^mx:.A ￡.025x[50-0—(10舟C]15max:.8 =-15=0.03=3%>2.5%max500故C表不合適。綜上所述選用B表即2.0級(jí),量程的儀表。9.檢定一臺(tái)測(cè)量范圍為0~6mm的位移測(cè)量?jī)x表,結(jié)果如下試畫(huà)出上下行程的輸入輸出特性曲線；（2）求該儀表的線性度（以上行曲線為例）位移/mm00.53.5 4.0 4.55.0位移/mm00.53.5 4.0 4.55.05.56.0上行程示值/mm：00.340.691.063.674.074.37下行程示值/mm：00.400.771.143.724.064.37（3）確定該表的回差（遲滯誤差）解：已知數(shù)據(jù)：1.01.52.02.53.01.411.772.042.452.813.201.521.902.272.653.023.38如圖所示，上下行程曲線1）2）L2）L-ALL」 — MAXHYMAX204一07199x3二_.u__u，99 3二一0.01995x100%沁-2%3）_3）_AH5 = MAXhYMAx二2.27-2.°4二3.8%10用U型管壓力計(jì)（封液為水銀）測(cè)溫度管道中水的壓力。壓力計(jì)在管道下面1.5M（至肘管端口）處，壓力計(jì)同大氣一側(cè)肘管內(nèi)水銀面距口80mm,兩管水銀面高度h=140mm，求水的表壓力（Pa）解：如圖所示：1－1截面壓力相等，即：P+pg(h+h+h)=P+pgh水水1 2 3A水銀3

???表壓P=P-P=pgh-pg(h+h+h)表水a(chǎn)水銀3水1 2 3=13.6xlO3x9.8x0.14-1x103x9.8x(1.5x0.08+0.14)=1803.2Pa11.液體式壓力計(jì)有哪些主要類(lèi)型？試分析其誤差答：液柱式壓力計(jì)主要有：U型管壓力計(jì)，單管壓力計(jì)和微壓力計(jì)。以U型管壓力計(jì)：誤差產(chǎn)生主要有以下幾方面：a讀數(shù)誤差，消除視察。b溫度變化產(chǎn)生液體p變化，產(chǎn)生測(cè)量誤差，故須修正。c安裝誤差：當(dāng)U型管安裝不直時(shí)會(huì)產(chǎn)生安裝誤差。d毛細(xì)現(xiàn)象，修正12試述彈簧管壓力計(jì)彈簧管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與測(cè)壓原理。答：彈簧管壓力計(jì)由彈簧管壓力感應(yīng)元件和放大指示機(jī)構(gòu)兩部分組成，前者是彎成圓弧狀的空心管子，一端固定（作為壓力輸入端）；另一端自由，作為位移輸出端，接放大指示機(jī)構(gòu)。其它是由拉桿，齒輪及指針組成。測(cè)壓原理：在彈性范圍內(nèi)，彈簧管自由端的位移與被測(cè)壓力之間近似線性關(guān)系，即通過(guò)測(cè)量自由端的位移，可直接測(cè)得相應(yīng)的被測(cè)壓力大小。13.已知被測(cè)壓力在范圍0.7~1MPa內(nèi)波動(dòng)，要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不得超過(guò)0.02MPa,試選定彈簧管壓力的量程和精度等級(jí)?？晒┻x用的壓力計(jì)量程系列為：0?0.6MPa;0?1.0MPa;0?1.6MPa;0~2.5MPa.1—s<1—s<M3min2M<-smax33s<O'7s<2.1MPasn1.5MPa故選用0?1.6MPa精度等級(jí)：5 =002x100%=1.25max1.6故選用精度等級(jí)為1級(jí)的量程為0~1.6MPa的儀表。14．概述膨脹式溫度計(jì)的工作原理與主要特點(diǎn)：答：膨脹式溫度計(jì)是利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。主要特點(diǎn)：玻璃液體：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量精度高，價(jià)格低廉；測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳。雙金屬；結(jié)構(gòu)緊湊，牢固，可靠；測(cè)量精度較低，量程和使用范圍有限。15.16用兩只分度號(hào)為K的熱電偶測(cè)量A區(qū)與B區(qū)的溫差，連接方法如圖3－79所示。若(1) t二22OCo,t二20CoAB(2)t二200Co,t二500CoAB試分別求兩種情況下的示值誤差,并解釋為何與實(shí)際溫差不同.解:查熱電偶分度號(hào)表:K型熱電偶:20°C 200°C 220°C 500E:0.798mv8.137mv8.937mv20.640mv△E=8.938—0.798=8.140mv反查K熱電偶分度號(hào)表:201C 8.177mv內(nèi)析求得：△t=200.075°C△E=20.640-8.137=12.503°C反查K分度號(hào)表:307 12.498C;308 12.539C內(nèi)析求得：△t=307.12°C分析原因:低溫度下熱電勢(shì)與溫度線性關(guān)系較好,高溫時(shí)誤差較大。用分度號(hào)為S的熱電偶與動(dòng)圈儀表構(gòu)成的測(cè)溫系統(tǒng)，冷端補(bǔ)償器的平衡點(diǎn)溫度在20°C.圖3-80中,t=1300°C,t1=80C,t2=25C,t0=30°C；動(dòng)圈儀表的機(jī)械零位為0C，試求：儀表的示值溫度是多少;如何處理可使示值與實(shí)際溫度相符;把補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線時(shí),示值變?yōu)槎嗌?

解:如圖所示:t/C1300 :25解:如圖所示:t/C1300 :25E/mv13.155 ().1730.142(1)查S型熱電偶的分度號(hào)表:由E(t,t0)=E(t,O)-E(tO,O)即E(1300,30)=E(1300,0)-E(30,0)=13.155-0.173=12.982mv查表，12.982mv時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為t=1286°C,即儀表顯示的溫度為1286C。(2)由于補(bǔ)償電橋是在20C時(shí)平衡的，因此須將儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到20處，即可使示值與實(shí)際溫度相符。10=tl=80C03)若將補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線，則則E(1300,80)=E(1300,0)-E(80,0)=13.155-0.502=12.653mv查表12.653mv時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為t=1258.5C,即示值變?yōu)?258.5C。20?用分度號(hào)為Cu50的熱電阻測(cè)得某介質(zhì)的溫度為84C，但經(jīng)檢定，該電阻R0=50?4Q電阻溫度系數(shù)a=4.28X10-3/C.試求介質(zhì)的實(shí)際溫度。解：???在-50C?150C的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度是線性關(guān)系:=R=R「1t0(t-1)]o查得他t=84C時(shí)R