《传感器与自动检测技术》习题解答
《传感器与自动检测技术》习题解答
第1章传感器的基本知识
1. 简述传感器的概念、作用及组成。
答：传感器的定义是：“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。
作用：将被测量转换成与其有一定关系的易于处理的电量。
组成：敏感元器件、转换元器件、转换电路及辅助电源。
2. 传感器的分类有哪几种？各有什么优缺点？
答：传感器常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，另一种是按传感器的工作原理来分。
按被测输入量来分：这种分类方法的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用。其缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。
按传感器的工作原理来分：这种分类的优点是对传感器的工作原理表达的比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入的研究分析。其缺点是不便于使用者根据用途选用。
3. 传感器是如何命名的？其代号包括哪几部分？在各种文件中如何应用？
答：一种传感器产品的名称，应由主题词及4级修饰语构成。
（1）主题词——传感器。
（2）第1级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定语。
（3）第2级修饰语——转换原理，一般可后续以“式”字。
（4）第3级修饰语——特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其他必须的性能特征，一般可后续以“型”字。
（5）第4级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、灵敏度等）。
本命名法在有关传感器的统计表格、图书索引、检索以及计算机汉字处理等特殊场合使用。
例1：传感器，绝对压力，应变式，放大型，1～3500kPa；
例2：传感器，加速度，压电式，±20g。
在技术文件、产品样书、学术论文、教材及书刊的陈述句子中，作为产品名称应采用与上述相反的顺序。
例3： 1～3500kPa放大型应变式绝对压力传感器；
例4：±20g压电式加速度传感器。
在侧重传感器科学研究的文献、报告及有关教材中，为方便对传感器进行原理及其分类
的研究，允许只采用第2级修饰语，省略其他各级修饰语。
传感器代号的标记方法：一般规定用大写汉字拼音字母和阿拉伯数字构成传感器完整代号。传感器完整代号应包括以下4个部分：（1）主称（传感器）；（2）被测量；（3）转换原理；（4）序号。4部分代号格式为：
4）序号
3）转换原理
2）被测量
1）主称
在被测量、转换原理、序号3部分代号之间有连字符“-”连接。
例5：应变式位移传感器，代号为：CWY-YB-10；
例6：光纤压力传感器，代号为：CY-GQ-1；
例7：温度传感器，代号为：CW-01A；
例8：电容式加速度传感器，代号为：CA-DR-2。
有少数代号用其英文的第一个字母表示，如加速度用“A”表示。
4. 传感器的静态性能指标有哪些？其含义是什么？
答：传感器的静态特性主要由线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨力和阈值、稳定性、漂移及量程范围等几种性能指标来描述。
含义：线性度是传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离理论拟合直线的程度，又称非线性误差。通常用相对误差表示其大小；
灵敏度是指传感器在稳态下，输出增量与输入增量的比值。对于线性传感器，其灵敏度就是它的静态特性曲线的斜率，对于非线性传感器，其灵敏度是一个随工作点而变的变量，它是特性曲线上某一点切线的斜率。
重复性是传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。
迟滞是传感器在正向行程(输入量增大)和反向行程(输入量减小)期间，输出—输入特性曲线不一致的程度。
。有时也用该值相对传感器的分辩力是在规定测量范围内所能检测的输入量的最小变化量
min
满量程输入值的百分数表示，称为分辨率。阈值通常又称为死区、失灵区、灵敏限、灵敏阈、钝感区，是输入量由零变化到使输出量开始发生可观变化的输入量的值。
稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。传感器常用长期稳定性表示，它是指在室温条件下,
经过相当长的时间间隔，如一天、一月或一年，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。通常又用其不稳定度来表征其输出的稳定度。
传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移。时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间而缓慢变化的情况；温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度的变化。
传感器所能测量的最大被测量（输入量）的数值称为测量上限，最小被测量称为测量下限，上限与下限之间的区间，则称为测量范围。测量范围可能是单向的（只有正向与负向）、也可能是双向的、或双向不对称的和无零值的等。测量上限与下限的代数和称为量程。
5. 传感器的动态特性主要从哪两方面来描述？采用什么样的激励信号？其含义是什么？
答：传感器的动态特性主要从时域和频域两方面来描述，采用瞬态响应法和频率响应法来分析。通常采用阶跃信号和正弦信号作为激励信号。以阶跃信号作为系统的输入，研究系统输出波形的方法称为瞬态响应法（时域）；以正弦信号作为系统的输入，研究系统稳态响应的方法称为频率响应法（频域）。
第2章力、压力传感器
1.力传感器的组成是什么？
答：力传感器主要由力敏感元件、转换元件和测量电路组成。
2.弹性敏感元件的作用是什么？其分类有几种？各有何特点？
答：作用：弹性敏感元件把力或压力转换成了应变或位移。
分类：变换力的弹性敏感元件和变换压力的弹性敏感元件。
常用的变换力的弹性敏感元件有圆柱式、圆环式、悬臂梁、扭转轴等。
其特点：（1）圆柱式弹性敏感元件，根据截面形状可分为实心圆柱及空心圆柱等。结构简单，可承受较大的载荷，便于加工，实心圆柱形可测量大于10kN的力，空心圆柱形可测量1～10kN的力，应力变化均匀。
（2）圆环式弹性敏感元件比圆柱式输出的位移量大，因而具有较高的灵敏度，适用于测量较小的力。但它的工艺性较差，加工时不易得到较高的精度。
（3）悬臂梁式弹性敏感元件。它的一端固定，一端自由，结构简单，加工方便，应变和位移较大，适用于测量1～5kN的力。等截面悬臂梁，梁上各处的变形大小不同，不便于粘贴应变片。变截面悬臂梁（也称等强度悬臂梁），梁上各处的截面不等，但沿整个长度方向上各处的应变相等，便于
粘贴应变片。
（4）扭转轴弹性敏感元件主要用来制作扭矩传感器，它利用扭转轴弹性体把扭矩变换为角位移，再把角位移变换为电信号输出。
3. 电阻应变式传感器的工作原理是什么？它是如何测量试件的应变的？
答：电阻应变片式传感器是利用了金属和半导体材料的“应变效应”的原理来工作的。即金属和半导体材料的电阻值随它承受的机械变形大小而发生变化的现象。
测试时，将应变片用粘接剂牢固的粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，而此电阻的变化是与试件应变成比例的，因此如果通过一定的测量线路将这种电阻的变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。其原理图如图2-7所示。
4. 电阻应变式传感器的测量电路有哪些？各有何特点？
答：电阻应变片传感器输出电阻的变化较小，一般为4510-?～110-Ω，要精确的测量出这些微小电阻的变化，常采用桥式测量电路。根据电桥电源的不同，电桥可分为直流电桥和交流电桥，可采用恒压源或恒流源供电。由于直流电桥比较简单，交流电桥原理与它相似，所以我们只分析直流电桥的工作原理。
其特点是，当被测量无变化时，电桥平衡，输出为零。当被测量发生变化时，电桥平衡被打破，有电压输出，输出的电压与被测量的变化成比例。
根据电桥工作桥臂的不同，分为单臂电桥、差动双臂电桥（半桥）、差动全桥三种类型。
双臂电桥输出灵敏度是单臂电桥的两倍，全桥输出是双臂电桥的两倍。并且采用双臂和全桥测量，可以补偿由于温度变化引起的测量误差。
5. 电阻应变片为什么要进行温度补偿？补偿方法有哪些？
答：电阻应变片传感器是靠电阻值来度量应变的，所以希望它的电阻只随应变而变，不受任何其他因素影响。但实际上，虽然用作电阻丝材料的铜、康铜温度系数很小(大约在α=(2.5～5.0)×105-/℃)， 但与所测应变电阻的变化比较，仍属同一量级。如不补偿，会引起很大测量误差。
应变片的温度补偿方法通常有两种，即线路补偿和应变片自补偿。
6. 应变片的粘贴、固化和检查工艺有哪些？
应变
电阻图2-7 电阻应变片测试与原理图
答：应变片的粘贴工艺如下：
（1）试件表面的处理 粘贴之前，应先将试件表面清理干净，用细砂纸将试件表面打磨平整，再用丙酮、四氯化碳或佛利昂彻底清洗试件表面的灰尘、油渍，清理面积约为应变片的3～5倍。
（2）确定贴片位置 根据实验要求在试件上划线，以确定贴片的位置。
（3）粘贴 在清理的试件表面上均匀涂刷一薄层粘接剂作为底层，待其干燥固化后，再在此底层及应变片基地的地面上均匀涂刷一薄层粘接剂，等粘接剂稍干，即将应变片贴在画线位置，用手指滚压，把气泡和多余的粘接剂挤出。注意，应变片的底面也要清理。
（4）固化 粘贴好的应变片按规定压力、升降温度速率及保温时间等进行固化处理。
（5）稳定处理 粘接剂在固化过程中会膨胀和收缩，致使应变片产生残余应力。为使应变片的工作性能良好，还应进行一次稳定处理，称为后固化处理，即将应变片加温至比最高工作温度高10～20℃，但不用加压。
（6）检查 经固化和稳定处理后，测量应变片的阻值，以检查贴片过程中敏感栅和引线是否损坏。另外还应测量引线和试件之间的绝缘电阻，一般情况下，绝缘电阻为50兆欧即可，对于高精度测量，则需在2000兆欧以上。
7）引线的焊接与防护 应变片引线最好采用中间连接片应出，引线要适当固定，为了保证应变片工作的长期稳定性，应采取防潮、防水等措施，如在应变片及其引线上涂以石蜡、石蜡松香混合剂、环氧树脂、有机硅、清漆等保护层，或在试件上焊上金属箔，将应变片全部覆盖。
7. 图2-88为一直流应变电桥。12345,120i U V R R R R =====Ω，试求：
（1） 1R 为金属应变片，其余为外接电阻，当1R 变化量为1 1.2R ?=Ω时，电桥输出电压?o U =
（2）12R R 、都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电
桥的输出电压?o U =
（3） 题（2）中，如果12R R 、感受应变的极性相反，且
12 1.2R R ?=?=Ω，电桥的输出电压?o U =
（4） 由题（1）～（3）能得出什么结论与推论？
答：（1）当1R 为金属应变片，其余为外接电阻时，电桥为
单臂工作电桥，当1R 变化量为1 1.2R ?=Ω时，电桥输出电压：
图 2-88 直流应变电桥
011 1.25=0.0125V =12.5mV 44120
i R U U R ?==??（） （2）当12R R 、都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻时，根据电桥的输出总公式
3124012344i U R R R R U R R R R ??????=-+- ???
可知，此时12=R R R ?=??，34=0R R ?=?。 电桥的输出：312401234500==044120120120120i U R R R R R R U R R R R ??????????=
-+-?-+- ? ????? （3） 题（2）中，如果12R R 、感受应变的极性相反，且12 1.2R R ?=?=Ω，也就是
12-= 1.2R R ?=?=Ω，此时电桥为差动双臂电桥（半桥）
， 电桥输出电压：011 1.25=0.025V =2522120
i R U U R ?==??（）（mV ）此时电桥。 （4） 由题（1）～（3）可知双臂电桥输出灵敏度是单臂电桥的两倍，电桥的相邻两个桥臂为应变片工作桥臂时，感受的应变必须是一个受拉，一个受压，电桥才有输出。
8. 压电式传感器的工作原理是什么？压电材料有哪些？
答：压电式传感器的工作原理是压电效应，即某些晶体受一定方向外力作用而发生机械变形时，相应地在一定的晶体表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，电荷消失。力的方向改变时，电荷的符号也随之改变，这种现象称为压电效应。
用于传感器的压电材料或元件可分三类：一类是单晶压电晶体；另一类是极化的多晶压电陶瓷；第三类是高分子压电材料。
9. 试用石英晶体为例说明压电效应产生的过程。
答：石英晶体是一种应用广泛的压电晶体。它是二氧化硅单晶体，图2-24是天然石英晶体的外形图，它为规则的正六角棱柱体。在正常情况下，石英晶体的每一个晶体单元中，有三个硅离子和六个氧离子，正负离子分布在正六边形的顶角上，当无外力作用时，正、负电荷中心重合，对外不显电性。当在X 轴向施加压力时，如图2-25(a)所示，各晶格上的带电粒子均产生相对位移，氧离子挤入两个硅离子之间，而硅离子也挤入两个氧离子之间，正电荷中心向B 面移动，负电荷中心向A 面移动，因而B 面呈现正电荷，A 面呈现负电荷。当在X 轴向施加拉力时，如图2-25(b)所示，各晶格上的带电粒子均沿X 轴向外产生位移，因而A 面呈现正电荷， B 面呈现负电荷。在Y 方向施加压力时，如图2-25（c ）所示，晶格沿y 轴被向内压缩，A 面呈现正电荷， B 面呈现负电荷。在Y 方向施加拉力时，如图2-25（d ）所示，晶格在y 向被拉长，X 向缩短，B 面呈现正电荷，A 面呈现
负电荷。若沿Z 轴方向施加力的作用时，由于硅离子和氧离子是对称的平移，故在表面没有电荷出现，因而不产生压电效应。这就是石英晶体压电效应产生的过程。
10. 压电陶瓷有何特点？
答：压电陶瓷是人工制造的一种多晶压电体，它有无数的单晶组成，各单晶的自发极化方向是任意排列的。因此，虽然每个单晶具有强的压电性质，但组成多晶后，各单晶的压电效应却互相抵消了，所以，原始的压电陶瓷是一个非压电体，不具有压电效应。为了使压电陶瓷具有压电效应，就必须进行极化理。即在一定的温度条件下，对压电陶瓷施加强电场，使极性轴转动到接近电场方向，规则排列，这时压电陶瓷就具有了压电性，在极化电场去除后，留下了很强的剩余极化强度。当压电陶瓷受到力的作用时，极化强度就发生变化，在垂直于极化方向上的平面上就会出现电荷。压电陶瓷的纵向压电系数比石英晶体的压电系数大得多，所以采用压电陶瓷制作的压电式传感器灵敏度较高。
11. 压电传感器的测量电路是什么？各有何特点？为什么压电传感器不能测量静态的力？
答：根据压电传感器的工作原理和等效电路，压电传感器的输出可以是电压信号，这时可以把传感器看作电压发生器；也可以是电荷信号，这时可以把传感器看作电荷发生器。因此前置放大器也有两种形式：电电压放大器压放大器和电荷放大器。
特点：由电压放大器的输m im i c a
d F U C C C ?=++出可以看出，放大器输入电压与电缆的电容Cc 有关系，当改变连接传感器与前置放大器的电缆长度时，Cc 将改变，从而引起放大器的输出电压也发生变化。在设计时，通常把电缆长度定为常数，使用时如要改变电缆长度，则必须重新校正电压灵敏度值。 电荷放大器输出电压o f Q U C =-， 可以看出电荷放大器输出电压与电缆电容无关。因此电缆
可以很长，可长达数百米，甚至上千米，灵敏度却无明显损失。这是电荷放大器的一个突出优点。因此在测量时，不必考虑传感器与放大器配套的问题，放大器与传感器可以任意互换。
为什么压电传感器不能测量静态的力？由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄露的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的。因为在实际测量时，放大器的输入电阻i R 和传感器的泄漏电阻a R 不可能为无穷大，因此电荷就会通过放大器的输入电阻i R 和传感器的泄漏电阻a R 漏掉，所以压电传感器不能用于静态力测量。 压电元件在交变力的作用下，电荷可以不断得到补充，可以供给测量电路以一定的电流，故只适用于动态测量。
12. 如图2-32b 所示电荷放大器等效电路。压电元件为压电陶瓷，压电陶瓷的压电系数
10510/ZZ d C N -=?，反馈电容0.01f C F μ=，若输出电压00.4U V =，求压电传感器所受力的大小？ 答：根据电荷放大器的输出o f Q U C =-
可
知, 压电陶瓷上产生的电荷690.40.0110410o f Q U C --=?=??=?
根据z zz zz Q d F =?，压电传感器所受的力
9
z 10410=8()510
zz zz zz Q Q F N d d --?===?
13. 石英晶体的纵向压电系数122.310/XX d C N -=?，晶体的长度是的宽2倍，是厚的3倍，求：（1） 当沿电轴方向施加4310N ?的力时，用反馈电容为0.01f C F μ=的电荷放大器测量的输出电压是多少？
（2） 当沿机械轴施加力y F 时，用同样的电荷放大器测出的输出电压为3V ，y F 为多少？
解答： （1）电荷放大器的输出
124
62.310310 6.9()0.0110
XX XX o f f d F Q U V C C --???=-=-=-=-? (2) 根据题意，参考石英晶体的切片图，可以看出=3a b
当沿机械轴施加力y F 时，产生的由Y XX
XY F b a d Q -= 根据式f
O C Q U -=得f O C U Q ?-=，即 f O Y XX
XY C U F b a d Q Q ?=-== 求出6121130.01104348()3 2.310
Y O f XX b b F U C N a d b --=???=????≈? 14. 用压电式传感器测量一正弦变化的作用力，采用电荷放大器，压电元件用两片压电陶瓷并联，
压电系数1219010/zz d C N -=?，放大器为理想运放，反馈电容3800f C pF =，实际测得放大器输出电压为010sin ()U t V ω=，试求此时的作用力?F =
2-32 电荷放大器等效电路
解答：根据题意压电元件是两片压电陶瓷并联，所以总电荷是单个压电元件电荷的两倍，即XX Q Q 2=, 根据电荷放大器的输出f
O C Q U -=，得t t C U Q f O ωωsin 108.3103800sin 10812--?-=??-=?-=，
Q F d Q Z ZZ XX 2
1=?=,得压电传感器受到的作用力)(sin 100sin 10
1902108.3121128N t t d Q F F ZZ Z ωω-=???-=?==-- 15. 电容式传感器的工作原理是什么？可分成几种类型？各有个特点？
答：根据平行极板的电容器，如果不考虑其边缘效应，则电容器的电容量为
0r A
A
C d d εεε==
由上式可知，电容C 是A 、d 、ε的函数，即(,,)C f d A ε=。当A 、d 、ε改变时，电容量C 也随之改变。若保持其中两个参数不变，通过被测量的变化改变其中的一个参数，就可把被测量的变化转换为电容量的变化。这就是电容传感器的基本工作原理。
分类：电容式传感器根据工作原理不同，可分为变间隙式、变面积式、变介电常数式三种；按极板形状不同有平板形和圆柱形两种。
特点：变间隙式电容传感器：只能测量微小位移（微米级）；
变面积式电容传感器：可以测量较大位移的变化，常为厘米级位移量。
变介电常数式电容式传感器。可用来测量物位或液位，也可测量位移，可以测量较大位移的变化。
16. 试说明差动式电容传感器结构是如何提高测量灵敏度，减小非线性误差的？
d 变化时，电容量的相对变化约为
（2-35） 为了提高测量的灵敏度，减小非线性误差，实际应用时常采用差动式结构。如图2-44所示，两个定极板对称安装，中间极板为动极板。当中间极板不受外力作用时，由于120d d d ==，所以12C C =。当中间极板向上移动x 时， 1C 增加，2C 减小，总电容的变化量C ?为
1200
2d C C C C d ??=-= 00
2C d C d ??= （2-37） 式（2-37）与式（2-35）相比，输出灵敏度提高了一倍。
17. 电容式传感器的测量转换电路主要有哪些？
答：常见的电容式传感器测量转换电路有桥式电路、调频电路、充放电脉冲电路、运算放大器电路等。
18. 有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器，如图2-45a 所示，其中8,12a mm b mm ==，
两极板间距为1d mm =。当动极板在原始位置上平移了5mm 后，求传感器电容量的变化C ?及电容相对变化量0/C C ?。（空气的相对介电常数1/r F m ε=，
真空的介电常数1208.85410/F m ε-=?）
答：根据变面积型平板式电容传感器的电容表达式：0C x C a
?=-可得当动极板在原始位置上平移了5mm ，也就是公式中5x mm
=后，电容的相对变化量为05=-=-0.6258C x C a ?=- 传感器电容量的变化
120018.854108125=531.2418
r a b x x C C pF a d a εε-?????-?=-?=-?≈- 19. 电感传感器的基本原理是什么？可分成几种类型？
答：电感传感器的基本原理是电磁感应原理。利用电磁感应将被测非电量(如压力、位移等)转换成电感量的变化输出，再经测量转换电路，将电感量的变化转换为电压或电流的变化，来实现非电量电测的。
电感传感器的分类：根据信号的转换原理，电感式传感器可以分为自感式和互感式两大类。
20. 电感传感器的常用的测量电路有哪些？
答：自感式传感器常用的测量转换电路有桥式测量电路、调幅、调频、调相电路，在自感式传感器中，用得较多的是桥式测量电路和调幅电路。
差动变压器输出电压可直接用交流电压表接在反相串联的两个二次绕组上测量，此时空载输出图2-45 变面积式电容传感器结构原理
图2-44 差动式电容器结构
电压为2122O U E E =-，也可采用电桥电路来测量。
21. 电涡流传感器的工作原理是什么？形成电涡流的两个必备条件是什么？
答：电涡流传感器的工作原理是电涡流效应。即块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁力线运动时，导体内将产生感应电流，这种电流的流线在金属体内自行闭合，类似于水中的漩涡，所以称为电涡流。电涡流的存在必然要消耗一部分磁场的能量，从而使激励线圈的阻抗发生变化，这种现象称为电涡流效应。根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流传感器。
要形成电涡流必须具备两个条件：（1）存在交变磁场；（2）导体处于交变磁场中。
22. 压阻式压力传感器的工作原理是什么？主要应用是什么？
答：压阻式压力传感器的工作原理是基于压阻效应工作的。所谓压阻效应就是指半导体材料的受外力或应力作用时，其电阻率发生变化的现象。
主要应用是：用于压力、加速度、重量、应变、拉力、流量等参数的测量。
第3章 温度传感器
1. 温度的测量方法有几种？各有何特点？
答：按照感温元件是否与被测温对象相接处，温度测量可以分为接触式和非接触式测温两种。 接触式测温：感温元件与被测对象接触，彼此进行热量交换，使感温元件与被测对象处于同一环境温度下，感温元件感受到的冷热变化即是被测对象的温度。这类传感器的优点是：结构简单、工作可靠、测量精度高、价格便宜、可测得被测对象的真实温度及物体内部某一点的温度；缺点是：有较大的滞后现象（由于与被测物热交换需要一定的时间），不适于测量小的物体、腐蚀性强的物体及运动物体的温度，并且由于感温元件与被测对象接触，从而影响被测环境温度的变化，测温范围也受到感温元件材料特性的限制等。
非接触式测温：利用物体表面的热辐射强度与温度的关系来测量温度的。通过测量一定距离处被测物体发出的热辐射强度来确定被测物的温度。这类温度传感器的优点是：可以测量高温及腐蚀性、有毒物体的温度。测温速度快，不存在滞后现象，测温范围不受限制，可以测量运动物体、导热性差、微小目标、热容量小的物体、固体、液体表面的温度，不影响被测物环境温度。缺点是:易受被测物体与仪表间距离、烟尘、水气及被测物热辐射率的影响，测量精度较低等。
2. 膨胀式温度计有几种？其工作原理是什么？各有何特点？
答：膨胀式温度计可分为液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计、气体膨胀式温度计3种类型。 液体膨胀式温度计：利用玻璃感温泡内的液体受热体积膨胀与玻璃体积膨胀之差来测量温度的。
一般用于低温和中温温度测量。特点：不仅比较简单直观，而且还可以避免外部远传温度计的误差。但易破碎，刻度微细不便读取，不适于有振动和容易受到冲击的场合。
固体膨胀式温度计：利用膨胀系数不同的两种金属材料牢固地粘贴在一起制成的。当温度变化时，由于两种金属线膨胀系数不同而产生弯曲，弯曲的程度与温度的高低成比例的原理工作的。
特点：现场显示温度，直观方便，抗震性能好，结构简单，牢固可靠，使用寿命长，但精度不高。
气体膨胀式温度计：是基于密封在容器中的气体或液体受热后体积膨胀，压力随温度变化而变化的原理测温的。
特点：主要用于远距离设备的气体、液体、蒸汽的温度测量，也能用于温度控制和有爆炸危险场所的温度测量。
3.电阻式温度传感器的工作原理是什么？有几种类型？
答：电阻式温度传感器是利用导体或半导体材料的电阻值随温度变化而变化的原理来测量温度的，即材料的电阻率随温度的变化而变化，这种现象称为热电阻效应。
类型：按制造材料来分，一般把由金属导体铂、铜、镍等制成的测温元件称为金属热电阻，简称热电阻传感器；把由半导体材料制成的测温元件称为热敏电阻。
4.金属热电阻温度传感器常用的材料有哪几种？各有何特点？热电阻传感器的测量电路有哪些？
说明每种测量电路的特点。
答：金属热电阻温度传感器常用的材料有铂和铜。
特点：铂金属热电阻：铂易于提纯、复制性好，在氧化性介质中，甚至高温下，其物理化学性质极其稳定，主要用于高精度温度测量和标准测温装置，测温范围为-200～850℃。
铜金属热电阻：铜易于提纯，价格低廉，电阻--温度特性线性较好。但电阻率仅为铂的几分之一。因此，铜电阻所用阻丝细而且长，机械强度较差，热惯性较大，在温度高于100℃以上或腐蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。因此，只能用于低温及无腐蚀性的介质中。
热电阻传感器的测量电路常用电桥电路。外界引线如果较长时，引线电阻的变化会使测量结果有较大误差，为减小误差，可采用三线制电桥连接法测量电路或四线制恒流源测量电路。
特点：三线制电桥连接法测量电路，导线电阻r对测量毫无影响。
四线制恒流源测量电路，四根导线的电阻r对测量都没影响。但要因为电流流过导体时导体存在发热现象，所以供电电流不宜过大，一般在0.6mA以下。精确测量时，通电电流为0.25mA。
5.热电偶温度传感器的工作原理是什么？热电势的组成有几种？说明热电势产生的过程，并写出
热电偶回路中总热电势的表达式。
答：热电偶温度传感器的工作原理是热电效应。即两种不同材料的导体A 和B 组成一个闭和回路，若两接点的温度不同，则在该回路中将会产生电动势，两个接点的温差越大，所产生的电动势也越大。组成回路的导体材料不同，所产生的电动势也不一样，这种现象称为热电效应。
热电势的组成：由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成。
热电势产生的过程：
（1）两种导体的接触电势
接触电势是由于两种不同导体的自由电子浓度不同而在接触面形成的电势。假设两种金属A 、B 的自由电子浓度分别为 N A 和 N B ，且N A ＞ N B 。当两种金属相接时，将产生自由电子的扩散现象。在同一瞬间，由A 扩散到B 中去的电子比由B 扩散到A 中去的多，从而使金属A 失去电子带正电；金属B 得到电子带负电，在接触面形成电场。此电场阻止电子进一步扩散，当达到动态平衡时，在接触面的两侧就形成了稳定的电位差，即接触电势E ，如图3-22所示。接触电势的数值取决于两种导体的性质和接触点的温度，而与导体的形状及尺寸无关。温度越高，接触电势也越大。接触电势的方向由两导体材料决定。
（2） 单一导体的温差电势
对于单一导体，如果两端温度分别为t 、t 0，如图3-23所示，则导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散；高温端因失去电子带正电，低温端获得电子带负电，即在导体两端产生了电势，这个电势称为单一导体的温差电势。
由图3-24可知，热电偶回路中产生的总热电势为
0000(,)()(,)()(,)AB AB B AB A E t t e t e t t e t e t t =+-- （3-5）
图3-24 热电偶回路总热电势
N A ＞ N B
图3-22 两种导体的接触电势 图3-23 单一导体的温差电动势
式中, 0(,)AB E t t 为热电偶电路的总热电势；()AB e t 为热端接触电势；0(,)B e t t 为B 导体的温差电
势；0()AB e t 为冷端接触电势；0(,)A e t t 为A 导体的温差电势。
在总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为
（3-6）
6. 热电偶的基本定律有哪些？其含义是什么？每种定律的意义何在？并证明每种定律。
答：热电偶的基本定律有: 中间导体定律、中间温度定律、参考电极定律。
含义：中间导体定律--在热电偶电路中接入第三种导体，只要保持该导体两接入点的温度相等，回路中总的热电势不变，即第三种导体的引入对热电偶回路的总热电势没有影响。
中间导体定律的意义：根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，可以将热电势通过导线接至测量仪表进行测量,且不影响测量精度。可采用开路热电偶对液态金属和金属壁面进行温度测量，只要保证两热电极插入地方的温度相同即可。
中间温度定律含义：在热电偶测量电路中，测量端温度为t ，自由端为t 0，中间温度为t ′，则E （t 、t 0）的热电势等于E （t 、t ′）与E （t ′、t 0）热电势代数和。即
中间温度定律的意义：利用该定律，可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。另外，可以选用廉价的热电偶A ′、B ′代替t ′到t 0段的热电偶A 、B ，只要在 t ′、t 0温度范围内A ′、B ′与A 、B 热电偶具有相近的热电势特性，便可将热电偶冷端延长到温度恒定的地方再进行测量，使测量距离加长，还可以降低测量成本，而且不受原热电偶自由端温度t ′的影响。这就是在实际测量中，对冷端温度进行修正，运用补偿导线延长测温距离，消除热电偶自由端温度变化影响的道理。
参考电极定律含义：已知热电极A,B 与参考电极C 组成的热电偶在接点温度为（t ，t 0）时的热
电势分别为
、 ，则相同温度下，由A ，B 两种热电极配对后的热电势 可按下式计算为：
参考电极定律的意义：参考电极定律大大简化了热电偶选配电极的工作，只要获得有关电极与参考电极配对的热电势，那么任何两种电极配对后的热电势均可利用该定理计算，而不需要逐个进行测定。由于纯铂丝的物理化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以目前常用纯铂丝作为标准电极。
7. 热电偶的性质有哪些？
答：（1）当两热电极材料相同时，不论接点温度相同与否，回路总热电势均为零。
（2）当热电偶两个接点温度相同时，不论电极材料相同与否，回路总热电势均为零。
（3）只有当电极材料不同，两接点温度不同时，热电偶回路才有热电势。当电极材料选定后，两00(,)()()AB AB AB E t t e t e t =-00(,)(,)(,)
AB AB AB E t t E t t E t t ''=+000(,)(,)(,)AB AC BC E t t E t t E t t =-0(,)AC E t t 0(,)BC E t t 0(,)AB E t t
接点的温差越大，热电势也就越大。
（4）回路中热电势的方向取决于热端的接触电势方向或回路电流流过冷端的方向。
8. 为什么要对热电偶进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有几种？补偿导线的作用是什么？连接
补偿导线要注意什么？
答：由于热电偶的分度表是在冷端温度为0℃时测得的，如果冷端温度不为零，测得的热电势就不能直接去查相应的分度表。另外，根据热电偶的测温原理，热电偶回路的热电势只与冷端和热端的温度有关，当冷端温度保持不变时，热电势才与测量端温度成单值对应关系。但在实际测量时，冷端温度常随环境温度变化而变化，0t 不能保持恒定，因而会产生测量误差。为了消除测量误差，要对热电偶进行冷端温度补偿。
常采补偿方法： 0℃冷端恒温法、冷端恒温法、补偿导线法（延引电极法）、电桥补偿法。 补偿导线的作用：补偿导线仅起延长热电极的作用，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起任何温度补偿作用。但由于补偿导线比热电偶便宜，节约了测量经费。
连接补偿导线必须注意两个问题：①两根补偿导线与热电偶相连的接点温度必须相同；②不同的热电偶要与其型号相应的补偿导线配套使用，且必须在规定的温度范围内使用，极性不能接反。
9. 热电偶测温线路有几种？试画出每种测温电路原理图，并写出热电势表达式。
答：测温某一点温度、测量两点间温差电路、测量多点温度之和电路、测量几点的平均温度、 多点温度测量线路。
测温电路原理图：
图3-37 热电偶测量某一点温度
图3-38 热电偶测量两点温差
0(,)AB E E t t =102012(,)(,)()()AB AB AB AB E E t t E t t e t e t =-=-
10. 如图3-53所示，用K 型（镍铬-镍硅）热电
偶测量炼钢炉熔融金属某一点温度，A ′、B ′
为补偿导线，Cu 为铜导线。已知140C t =?，
20C t =?，320C t =?。
（1）当仪表指示为39.314mV 时，计算被
测点温度t = ?
（2）如果将A ′、B ′换成铜导线，此时
仪表指示为37.702mV ，再求被测点温度t = ?
（3）将热电偶直接插到熔融金属同一高度来测量此点的温度，是利用了热电偶的什么定律？如果被测液体不是金属，还能用此方法测量吗？为什么？
答：（1）当A ′、B ′为补偿导线，Cu 为铜导线时。热电偶的冷端温度为 t 2=0.0℃，此时仪表的指示39.314mV 即为热端温度t 相对于0.0℃热电势，即(,0)39.314AB E E t mV ==,查分度表可得被测点温度t ≈ 950℃。
（2）如果将A ′、B ′换成铜导线，此时热电偶的冷端温度即变为t 1=40℃，此时仪表的指示为图3-53
热电偶测量炼钢炉熔融金属某一点温
图3-39 测量两点温度之和 图3-40 测量两点平均温度
图3-41 一台仪表分别测量多点温度
1020(,)(,AB AB E E t t E t t =+）1020(,)(,2
AB AB E t t E t t E +=）
(,40)37.702AB E E t mV ==，根据中间温度定律即可求得测量端相对于0℃的热电势：
(,0)(,40)(40,0)37.702 1.61139.313AB AB AB E t E t E mV =+=+=，查分度表可得被测点温度 t ≈ 950℃。
（3）将热电偶直接插到熔融金属同一高度来测量此点的温度，是利用了热电偶的中间导体定律，如果被测液体不是金属，就不能用此方法来测量？因为不满足热电偶的基本定律要求。
11. 用两只K 型热电偶测量两点温差，如图3-38所示。已知1980C t =?，2510C t =?，020C t =?，
试求12t t 、两点的温差。
答：根据热电偶测量两点温差的电路可知仪表的指示为：
查分度表可知12-471.4t t C ≈?
12. 试分析图3-47所示集成温度传感器AD590用于热电偶参考端温度补偿电路的工作原理。
答：由图3-47所示，AD590与热电偶参考端
处于同一温度下。AD580是一个三端稳压器，其输
出电压U o = 2.5V 。电路工作时，调整电阻R 2使得
I 1 = t 0x10-3mA ，这样在电阻R 1上便产生一个随参考
端温度t 0变化的补偿电压U 1 =I 1 * R 1。若热电偶
参考端温度为t 0，工作时应使U 1≈E AB （t 0，0℃）。
这样就能自动补偿由于冷端温度变化带来的测量
误差。不同分度号的热电偶，R 1的阻值亦不同。这
种补偿电路灵敏、准确、可靠、调整方便。
13. 辐射式温度传感器的工作原理是什么？有何
特点？
答：辐射式温度传感器是利用物体的辐射能随温度变化的原理制成的。是一种非接触式测温方法，只要将传感器与被测对象对准即可测量其温度的变化。与接触式温度传感器相比，具有以下特点：
1）传感器与被测对象不接触，不会干扰被测对象的温度场，故可测量运动物体的温度，且可进行遥测。
图3-38热电偶测量两点温差
102012
(,)(,)()()=40.48821.066=19.422AB AB AB AB E E t t E t t e t e t mV =-=--（）图 3-47 热电偶参考端的补偿电路
2）由于传感器与被测对象不在同一环境中，不会受到被测介质性质的影响，所以可以测量腐蚀 性、有毒物体、带电体的温度，测温范围广，理论上无测温上限限制。
3）在检测时传感器不必和被测对象进行热量交换，所以测量速度快，响应时间短，适于快速测 温。
4）由于是非接触测量，测量精度不高，测温误差大。
第4章 位移、物位传感器
1. 莫尔条纹的含义是什么？其主要特性有哪些？试画图分析。
答：莫尔条纹含义:如果把两块栅距W 相等的光栅面平行安装，且让它们的刻痕之间有较小的夹角θ，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条纹，这种条纹称莫尔条纹，如图4-10所示。
莫尔条纹是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带，它由一系列四棱形图案组成，图4-10中d-d 线区所示。f-f 线区则是由于光栅的遮光效应形成的。
莫尔条纹有两个重要的特性：
（1）位移的方向性：当指示光栅不动，主光栅左右平移时，莫尔条纹将沿着指示光栅的方向上下移动，查看莫尔条纹的上下移动方向，即可确定主光栅左右移动方向。
（2）放大作用：莫尔条纹有位移的放大作用。当主光栅沿着与刻线垂直的方向移动一个栅距W 时，莫尔条纹移动一个条纹间距B 。当两个等距光栅的栅间夹角θ较小时，主光栅移动一个栅距W ，莫尔条纹移动KW 距离，K 为莫尔条纹的放大系数，可由下式确定，即
cos 222sin 22
W W W B θθθθ=≈= 1B K W θ=≈
图4-10 莫尔条纹
例如：每毫米有50根线的光栅，0.02W mm =，当两光栅间的夹角0.1(0.0017453rad)θ= 时，
莫尔条纹间距11.459B mm =，1573(B K W θ
=≈=倍）。当0.5θ= ，115B W ≈。由此看出，两个光栅面夹角越小，莫尔条纹的放大倍数越大，这样就可把肉眼看不见的光栅位移变成清晰看见的莫尔条纹移动，可以用测量莫尔条纹的移动来测量光栅的位移，从而实现高灵敏的位移测量。
2. 磁栅位移传感器的工作原理是什么？
答：磁栅位移传感器由磁尺（磁栅）、磁头和检测电路组成。其工作原理是电磁感应原理，当线圈在一个周期性磁体表面附近匀速运动时，线圈上就会产生不断变化的感应电动势。感应电动势的大小，既和线圈的运动速度有关，还和磁性体与线圈接触时的磁性大小及变化率有关。根据感应电动势的变化情况，就可获得线圈与磁体相对位置和运动的信息。
3. 电容式、电感式接近传感器的工作原理是什么？被测物体是什么材料？为什么？
答：电容式接近传感器的工作原理：电容式接近传感器是一个以电极为检测端的静电电容式接近开关，它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成，平时检测电极与大地之间存在一定的电容量，它成为振荡电路的一个组成部分。当被检测物体接近检测电极时，由于检测电极加有电压，检测电极就会受到静电感应而产生极化现象，被测物体越靠近检测电极，检测电极上的感应电荷就越多，由于检测电极的静电电容为C=Q/V ，所以随着电荷量的增多，使检测电极电容C 随之增大，由于振荡电路的振荡频率
f =C 增大时振
荡电路的振荡减弱，甚至停止振荡。振荡电路的振荡与停振这两种状态被检测电路转换为开关信号后向外输出。
电感式接近传感器的工作原理：电感式接近传感器由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。检测用敏感元件为检测线圈，它是振荡电路的一个组成部分，振荡电路的振荡频率为
f =。当检测线圈通以交流电时，在检测线圈的周围就产生一个交变的磁场，当
金属物体接近检测线圈时，金属物体就会产生电涡流而吸收磁场能量，使检测线圈的电感L 发生变化，从而使振荡电路的振荡频率减小，以至停振。振荡与停振这两种状态经检测电路转换成开关信号输出。
电容、电感式接近传感器被测物体都是金属导体材料，因为电容式接近传感器是一个以电极为检测端的静电电容式接近开关，只有金属导体材料才能产生电荷。电感式接近传感器工作原理是电涡流效应，只有在金属导体内才能产生电涡流。
4. 试分析图4-22所示压力传感器是如何测量液位高度的？
答：图4-22为压差式液位传感器，其工作原
理是根据液面的高度与液压成比例的原理制成
的。如果液体的密度恒定，则液体加在测量基准
面上的压力与液面到基准面的高度成正比，因此
通过压力的测定便可知液面的高度。
5. 电容式物位传感器是如何测量物体位置的？
答：电容式物位传感器是利用被测物不同，
其介电常数不同，电容量也不同的特点进行检测
的。
6. 试分析电磁流量计的工作原理，并推导流量的表达式。
答：根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势e ，其方向由右手定则确定，其大小与磁场的磁感应强度B ，导体在磁场内的长度L 及导体的运动速度υ成正比，如果B ， L ，υ三者互相垂直，则e BL υ= .与此相仿，在磁感应强度为B 的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D 的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速υ流动时，导电流体就切割磁力线。如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极，如图4-33所示。 可以证明，只要管道内流速分布均匀，两电极之间也将产生感生电动势：e BD υ= 。
式中， υ为管道截面上的平均流速。由此可得管道的体积流量为：
2144v e D Q A D e BD B
ππ=== 由上式可见，体积流量v Q 与感应电动势e 和测量管内径D 成线性关系，与磁场的磁感应强度
B 图4-22 开放型储液罐压力示意图
图4-33 电磁流量计原理简图
第4章习题答案
书中图4.18是否错了。 G2A 输入控制端 习 题 一、填空题 1. 常用的译码器电路有二-四译码器、二-十进制译码器和三-八译码器。 2. 由发光二极管构成的七段数码管的两种接法分别为共阳极接法和共阴极接法。 3. 在优先编码器中，是优先级别高的编码排斥优先级别低的。 4. 消除组合逻辑电路竞争冒险的方法有引入选通脉冲、输出接滤波电容和修改逻辑设计等。 5. 如果对键盘上108个符号进行二进制编码，则至少要7位二进制数码。 6. 一个二进制译码器由n 个输入端，它的输出端最多有2n 个。 二、分析与设计题 1. 写出题图4.1所示电路的输出信号表达式，并说明其功能。 A B Y 题图4.1 解：'')')')'(()')'(((B A AB B A B B A A Y +=+++++= 实现同或功能 2. 分析题图4.2所示电路的逻辑功能。 解：B A AB AB B AB A Y '')')')'(()')'(((+== 实现异或功能 3. 分析题图 4.3所示电路的逻辑功能，并判断能否化简，若能，则化简，并修改逻辑设计。 解： C B BC C B C B BC C B BC C AB C B AB C A F ⊕=+=+=++=⊕++='')'''()'''''()'')'()''(( 能化简，化简结果为B 异或C 。 修改逻辑设计如图 B C F
A B Y Z A B C F 题图4.2 题图4.3 4. 用与非门设计一个4变量的多数表决电路。设输出为Y，当输入A、B、C、D有3个或3个以上为1时，输出为1，其他情况输出为0。要求：列出真值表，写出输出逻辑表达式，画出逻辑电路图。 解：列真值表 A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 写出逻辑表达式 )')' ()' ()' ()' ((' ' ' ' BCD ACD ABD ABC ABC ABD ACD BCD ABCD ABCD D ABC CD AB BCD A Y = + + + = + + + + = 画出逻辑电路图如图
应用多元统计分析试题及答案
一、填空题： 1、多元统计分析是运用数理统计方法来研究解决多指标问题的理论和方法. 2、回归参数显著性检验是检验解释变量对被解释变量的影响是否著. 3、聚类分析就是分析如何对样品（或变量）进行量化分类的问题。通常聚类分析分为 Q型聚类和 R型聚类。 4、相应分析的主要目的是寻求列联表行因素A 和列因素B 的基本分析特征和它们的最优联立表示。 5、因子分析把每个原始变量分解为两部分因素：一部分为公共因子，另一部分为特殊因子。 6、若 () (,), P x N αμα ∑=1,2,3….n且相互独立，则样本均值向量x服从的分布 为_x~N(μ，Σ/n)_。 二、简答 1、简述典型变量与典型相关系数的概念，并说明典型相关分析的基本思想。 在每组变量中找出变量的线性组合，使得两组的线性组合之间具有最大的相关系数。选取和最初挑选的这对线性组合不相关的线性组合，使其配对，并选取相关系数最大的一对，如此下去直到两组之间的相关性被提取完毕为止。被选出的线性组合配对称为典型变量，它们的相关系数称为典型相关系数。 2、简述相应分析的基本思想。 相应分析，是指对两个定性变量的多种水平进行分析。设有两组因素A和B，其中因素A包含r个水平，因素B包含c个水平。对这两组因素作随机抽样调查，得到一个rc的二维列联表，记为。要寻求列联表列因素A和行因素B的基本分析特征和最优列联表示。相应分析即是通过列联表的转换，使得因素A
和因素B 具有对等性，从而用相同的因子轴同时描述两个因素各个水平的情况。把两个因素的各个水平的状况同时反映到具有相同坐标轴的因子平面上，从而得到因素A 、B 的联系。 3、简述费希尔判别法的基本思想。 从k 个总体中抽取具有p 个指标的样品观测数据，借助方差分析的思想构造一个线性判别函数 系数： 确定的原则是使得总体之间区别最大，而使每个总体内部的离差最小。将新样品的p 个指标值代入线性判别函数式中求出 值，然后根据判别一定的规则，就可以判别新的样品属于哪个总体。 5、简述多元统计分析中协差阵检验的步骤 第一，提出待检验的假设 和H1； 第二，给出检验的统计量及其服从的分布； 第三，给定检验水平，查统计量的分布表，确定相应的临界值，从而得到否定域； 第四，根据样本观测值计算出统计量的值，看是否落入否定域中，以便对待判假设做出决策（拒绝或接受）。 协差阵的检验 检验0=ΣΣ 0p H =ΣI ： /2 /21exp 2np n e tr n λ???? =-?? ? ???? S S 00p H =≠ΣΣI ： /2 /2**1exp 2np n e tr n λ???? =-?? ? ???? S S
第02章习题分析与解答
第二章 质点动力学习题解答 2-1 如题图2-1中(a)图所示,质量为m 的物体用平行于斜面的细线联结置于光滑的斜面上,若斜面向左方作加速运动,当物体刚脱离斜面时,它的加速度的大小为( D ) (A) g sin θ (B) g cos θ (C) g tan θ (D) g cot θ 2-2 用水平力F N 把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止．当F N 逐渐增大时,物体所受的静摩擦力F f 的大小( A ) (A) 不为零,但保持不变 (B) 随F N 成正比地增大 (C) 开始随F N 增大,达到某一最大值后,就保持不变 (D) 无法确定 2-3 一段路面水平的公路,转弯处轨道半径为R ,汽车轮胎与路面间的摩擦因数为μ,要使汽车不至于发生侧向打滑,汽车在该处的行驶速率( C ) (A) 不得小于gR μ (B) 必须等于gR μ (C) 不得大于gR μ (D) 还应由汽车的质量m 决定 2-4 如习题2-4图所示，一物体沿固定圆弧形光滑轨道由静止下滑,在下 滑过程中，则( B ) (A) 它的加速度方向永远指向圆心,其速率保持不变 (B) 它受到的轨道的作用力的大小不断增加 (C) 它受到的合外力大小变化,方向永远指向圆心 (D) 它受到的合外力大小不变,其速率不断增加 2-5 习题2-5图所示，系统置于以a ＝1/4 g 的加速度上升的升降机 内,A 、B 两物体质量相同均为m ，A 所在的桌面是水平的,绳子和定滑轮质量均不计,若忽略滑轮轴上和桌面上的摩擦,并不计空气阻力，则绳中张力为( A ) (A) 5/8mg (B) 1/2mg (C) mg (D) 2mg 2-6 对质点组有以下几种说法： (1) 质点组总动量的改变与内力无关； 习题2-4图 A 习题2-5图 B
聚类分析练习题20121105
聚类分析和判别分析练习题 一、选择题 1.需要在聚类分析中保序的聚类分析是（ ）。 A.两步聚类 B.有序聚类 C.系统聚类 D.k-均值聚类 2.在系统聚类中2R 是（ ）。 A.组内离差平方和除以组间离差平方和 B.组间离差平方和除以组内离差平方和 C.组间离差平方和除以总离差平方和 D.组间均方除以总均方。 3.系统聚类的单调性是指（ ）。 A.每步并类的距离是单调增的 B.每步并类的距离是单调减的 C.聚类的类数越来越少 D.系统聚类2R 会越来越小 4.以下的系统聚类方法中，哪种系统聚类直接利用了组内的离差平方和。（ ） A.最长距离法 B.组间平均连接法 C.组内平均连接法 D.WARD 法 5.以下系统聚类方法中所用的相似性的度量，哪种最不稳健（ ）。 A.2 1()p ik jk k x x =-∑ B. 1p ik jk k ik jk x x x x =-+∑ C. 21p k =∑ D. 1()()i j i j -'x -x Σx -x 6. 以下系统聚类方法中所用的相似性的度量，哪种考虑了变量间的相关性（ ）。A.2 1()p ik jk k x x =-∑ B. 1 p ik jk k ik jk x x x x =-+∑ C. 21 p k =∑ D. 1()()i j i j -'x -x Σx -x 7.以下统计量，可以用来刻画分为几类的合理性统计量为（ ）？ A.可决系数或判定系数2R B. G G W P P -
C.()/(1) /() G G W P G P n G -- - D.() G W P W - 8.以下关于聚类分析的陈述，哪些是正确的（） A.进行聚类分析的统计数据有关于类的变量 B.进行聚类分析的变量应该进行标准化处理 C.不同的类间距离会产生不同的递推公式 D.递推公式有利于运算速度的提高。D(3)的信息需要D（2）提供。 9.判别分析和聚类分析所要求统计数据的不同是（） A.判别分析没有刻画类的变量，聚类分析有该变量 B.聚类分析没有刻画类的变量，判别分析有该变量 C.分析的变量在不同的样品上要有差异 D.要选择与研究目的有关的变量 10.距离判别法所用的距离是（） A.马氏距离 B. 欧氏距离 C.绝对值距离 D. 欧氏平方距离 11.在一些条件同时满足的场合，距离判别和贝叶斯判别等价，是以下哪些条件。 （） A.正态分布假定 B.等协方差矩阵假定 C.均值相等假定 D.先验概率相等假定 12.常用逐步判别分析选择不了的标准是（） A.Λ统计量越小变量的判别贡献更大 B.Λ统计量越大变量的判别贡献更大 C.判定系数越小变量的判别贡献更大 D.判定系数越大变量的判别贡献更大 二、填空题 1、聚类分析是建立一种分类方法，它将一批样本或变量按照它们在性质上的_______________进行科学的分类。 2．Q型聚类法是按_________进行聚类，R型聚类法是按_______进行聚类。 3．Q型聚类相似程度指标常见是、、，而R型聚类相似程度指标通常采用_____________ 、。 4．在聚类分析中需要对原始数据进行无量纲化处理，以消除不同量纲或数量级的影响，达到数据间
04第四章_动态分析方法_习题答案.doc
一、名词解释 用规范性的语言解释统计学中的名词。 1.动态数列：是将某种现象的指标数值按时间先后顺序排列而成的统计数列。 2.平均发展水平：是将不同时期的发展水平加以平均而得到的平均数。 3.增长量：是说明社会经济现象在一定时期内所增长的绝对数量。 4.平均发展速度：是各个时期环比发展速度的序时平均数。 5.长期趋势：是研究某种现象在一个相当长的时期内持续向上或向下发展变动的趋势。 6.季节变动：是由自然季节变化和社会习俗等因素引起的有规律的周期性波动。 二、埴空题 根据下面提示的内容，将适宜的名词、词组或短语填入相应的空格之中。 1.时间、指标数值 2.绝对数动态数列、相对数动态数列，平均数动态数列，绝对数动态数列，派生。 3.时间数列，时间数列。 4.最初水平，最末水平，中间各项水平；报告期水平，期间水平。 5.逐期、累计。 6.报告期水平；定基发展速度，环比发展速度。 7.35.24%。 8.某一固定时期水平，总的发展程度。 9.增长量，基期发展水平；环比增长速度。 10.几何平均法，方程法。 11. V200 11.(205% X 306.8%) -1 13,长期趋势，季节变动，循环变动，不规则变动。 14.季节比率。 15,按月(季)平均法 16,若干年、转折点。
17.随机因素和偶然因素。
18. 逐期增长量。 19. 数列的中间位置。 各期的二级增长量。 三、单项选择 从各题给出的四个备选答案中, 选择一个最佳答案，填入相应的括号中O 从各题给出的四个备选答案中, 选择一个或多个正确的答案，填入相应的括号中O 1. ABCD 2. AC 3. AC 4. AC 5. ABD 6. BD 7. AD 8. ACD 9. AB 10. ABCD 1. B 2. B 3.D 4. B 5. B 6. C 7. C 8. D 9. B 10. A 11. A 12. B 13. D 14. B 15. C 多项选择 五、 对下列命题进行判断，在正确命题的括号内打“J”：在错误命题的括号内打“X”，并在 错误的地方下划一横线，将改正后的内容写入题下空白处。 1. 时期指标与时点指标都是通过连续登记的方式取得统计资料的。（X 时点指标是通过一次性 登记方式取得资料 2. 增长量指标反映社会经济现象报告期比基期增长（或减少）的绝对量。 3, 相邻两个时期的累计增长量之差，等于相应时期的逐期增长量。（V 4. 累计增长量等于相应时期逐期增长量之和。（V ） 5. 环比发展速度的连乘积等于定基发展速度，相邻两个时期的定基发展速度迪等于环比 发展 速度。（X ） 之比 6. 增长1%的绝对佰可以用增长?量除以增长速度求得,也可以用基期水平除以100求得。 （X ） （增长量除以增长速度）/100 7. 利润指标是总量指标，当发生亏损时指标数值相加不仅未增加反而减少，可见时期指标 数 值大小与时间长短无关° （ X ） 8. 平均增长量不是序时平均数,而属于静态平均数的范畴,因为它是用简单算术平均法计 算求 得的。（X ）
应用多元统计分析习题解答_第五章
第五章 聚类分析 判别分析和聚类分析有何区别 答：即根据一定的判别准则，判定一个样本归属于哪一类。具体而言，设有n 个样本，对每个样本测得p 项指标（变量）的数据，已知每个样本属于k 个类别（或总体）中的某一类，通过找出一个最优的划分，使得不同类别的样本尽可能地区别开，并判别该样本属于哪个总体。聚类分析是分析如何对样品（或变量）进行量化分类的问题。在聚类之前，我们并不知道总体，而是通过一次次的聚类，使相近的样品（或变量）聚合形成总体。通俗来讲，判别分析是在已知有多少类及是什么类的情况下进行分类，而聚类分析是在不知道类的情况下进行分类。 试述系统聚类的基本思想。 答：系统聚类的基本思想是：距离相近的样品（或变量）先聚成类，距离相远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品（或变量）总能聚到合适的类中。 对样品和变量进行聚类分析时， 所构造的统计量分别是什么简要说明为什么这样构造 答：对样品进行聚类分析时，用距离来测定样品之间的相似程度。因为我们把n 个样本看作p 维空间的n 个点。点之间的距离即可代表样品间的相似度。常用的距离为 （一）闵可夫斯基距离：1/1 ()() p q q ij ik jk k d q X X ==-∑ q 取不同值，分为 （1）绝对距离（1q =） 1 (1)p ij ik jk k d X X ==-∑ （2）欧氏距离（2q =） 21/2 1 (2)() p ij ik jk k d X X ==-∑ （3）切比雪夫距离（q =∞） 1()max ij ik jk k p d X X ≤≤∞=- （二）马氏距离 （三）兰氏距离 对变量的相似性，我们更多地要了解变量的变化趋势或变化方向，因此用相关性进行衡量。 将变量看作p 维空间的向量，一般用 2 1()()()ij i j i j d M -'=--X X ΣX X 11()p ik jk ij k ik jk X X d L p X X =-=+∑
大学物理3第11章习题分析与解答
习 题 解 答 11-1 在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝21S S 、距离相等，则观察屏上中央明纹位于图中O 处。现将光源S 向下移动到示意图中的S '位置，则（ ） （A ）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变 （B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变 （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大 （D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大 解 由S 发出的光到达21S S 、的光成相等，它们传到屏上中央O 处，光程差 0=?，形成明纹，当光源由S 向下移动S '时，由S '到达21S S 、的两束光产生了 光程差，为了保持原中央明纹处的光程差为0，它将上移到图中O '处，使得由S '沿21S S 、传到O '处的两束光的光程差仍为0.而屏上各级明纹位置只是向上平移，因此条纹间距不变。故选B 11-2 单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如附图所示，若薄膜厚度为e ， 且n 1＜n 2，n 3＜n 2， λ1为入射光在n 1中的波长，则两束反射光的光程为（ ） （A ）e n 22 （B ）1 1222n e n λ- （C ）2 2112λn e n - （D ）2 2122λn e n - 习题11-2图 解 由于n 1〈n 2，n 3〈n 2，因此光在表面上的反射光有半波损失，下表面的反射光没有半波损失，所以他们的光程差2 22λ-=?e n ，这里λ是光在真空中的波 3 n S S ’ O O ’
长，与1λ的关系是11λλn =。 故选C 11-3 如图所示，两平面玻璃板构成一空气劈尖，一平面单色光垂直入射到劈尖上，当A 板与B 板的夹角θ增大时，干涉图样将发生（ ）变化 （A ）干涉条纹间距增大，并向O 方向移动 （B ）干涉条纹间距减小，并向B 方向移动 （C ）干涉条纹间距减小，并向O 方向移动 （D ）干涉条纹间距增大，并向B 方向移动 解 空气劈尖干涉条纹间距θ λ sin 2n l = ?，劈尖干涉又称为等厚干涉，即k 相同的同一级条纹，无论是明纹还是暗纹，都出现在厚度相同的地方. 当A 板与B 板的夹角θ增大时，△ｌ变小. 和原厚度相同的地方向顶角方向移动，所以干涉条纹向O 方向移动。 故选C 11-4 如图所示的三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P 处形成的圆斑为（ ） （A ）全明 （B ）全暗 （C ）右半部明，左半部暗 （D ）右半部暗，左半部明 习题11-4图 解 牛顿环的明暗纹条件（光线垂直入射0=i ） ??? ??? ? ???=? ??=+=?) (,2,1,0,,2,1,0,2)12(明纹（暗纹）k k k k λλ 在接触点P 处的厚度为零，光经劈尖空气层的上下表面反射后的光程差主要由此处是否有半波损失决定. 当光从光疏介质（折射率较小的介质）射向光密的介质（折射率较大的介质）时，反射光有半波损失. 结合本题的条件可知右半部有一次半波损失，所以光程差是2 λ ，右半部暗，左半部有二次半波损失，光程差是零，左半部明。 故选D .162 .A θ B O 习题11-3图
第四章 土的渗流性和渗流问题习题与答案
第四章土的渗流性和渗流问题 一、填空题 1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。 2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。 3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。 4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。 5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。 6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗 透系数。 7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。 8.渗透力是一种体积力。它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流 方向相一致。 二、名词解释 1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。 2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。 3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。为单位长度上的水头损失。 4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。 三、选择题 1.流砂产生的条件为：（ D ） （A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度 （B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度 （C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度 （D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度 2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）
（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m3 3.反应土透水性质的指标是（ D ）。 （A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数 4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。 （A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流 （B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中 （C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏 （D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏 5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映（ D ） （A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数 6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形（ A ） （A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂 7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。 （A）其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致 （B）是一种体积力，其量纲与重度的量纲相同 （C）流网中等势线越密集的区域，其渗流力也越大 （D）渗流力的存在对土体稳定总是不利的 8.下列哪一种土样更容易发生流砂（ B ） （A）砂砾或粗砂（B）细砂或粉砂（C）粉质黏土（D）黏土 9.成层土水平方向的等效渗透系数与垂直方向的等效渗透系数的关系是（ A ）。（A）>（B）=（C）< 10.在渗流场中某点的渗流力（ A ）。 （A）随水力梯度增加而增加（B）随水利力梯度增加而减少（C）与水力梯度无关 11.评价下列说法的正误。（ D ） ①土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土的水力梯度也越大； ②任何一种土，只要水力梯度足够大，就有可能发生流土和管涌； ③土中任一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小； ④渗流力的大小不仅取决于水力梯度，还与其方向有关。
管理学习题与答案——第10章战略性计划
第十章战略性计划 一、教学要点 1、战略性计划的主要步骤。 2、远景和使命陈述的主要内容。 3、环境研究的内容与目的。 4、外部一般环境的主要内容。 5、波特的五种力量模型的基本内容。 6、影响行业进入障碍的主要因素。 7、影响买方讨价还价能力的主要因素。 8、影响供应商讨价还价能力的主要因素。 9、影响行业内移动障碍的主要因素。 10、竞争对手分析的基本框架。 11、波特价值链分析的基本内容。 12、企业顾客研究的主要内容。 13、典型的消费品市场细分变量。 14、典型的工业品市场细分变量。 15、如何选择目标市场 16、广告定位的基本策略。 17、各种类型战略的概念，及其选择的基本原则。 18、核心能力的概念及其基本特征。 19、关键名词：战略性计划、远景陈述、使命陈述、核心价值观、核心目标、BHAGs、天、地、彼、己、顾客、一般环境、行业环境、竞争对手、目标市场、PEST模型、五力模型、行业现有竞争对手、入侵者、供应商、买方、替代品、进入障碍、规模经济、产品差别化、转移成本、在位优势、战略群、移动障碍、价值链、基本活动、辅助活动、内部后勤、生产作业、外部后勤、市场营销和销售、服务、企业基础设施、人力资源管理、技术开发、采购、市场细分、目标市场、产品定位、广告定位、总成本领先战略、特色优势战略、目标集聚战略、前向一体化、后向一体化、横向一体化、同心多元化、横向多元化、混合多元化、市场渗透、市场开发、产品开发、战略联盟、虚拟运作、出售核心产品、收缩战略、剥离战略、清算战略、核心能力 二、习题 (一)填充题 1、战略性计划的首要内容是_________和_________。 2、远景和使命陈述包括_________和_________两个主要部分。 3、核心意识形态由_________和_________两部分构成。 4、市场细分一般包括_________、_________和_________三个阶段。 5、_________是组织持久和本质的原则。 6、韦尔奇提出，公司的第一步，也是最重要的一步，是用概括性的，明确的语言确定_________。 7、企业竞争的最终目的是_________。 8、行业环境研究主要包括行业竞争结构研究和行业内_________研究。 9、波特认为，行业的竞争状况以及最终利润状况取决于五种力量共同作用的结构，这五种力量是_________、_________、_________、_________和_________。 10、企业顾客研究的主要内容是_________，_________，_________和_________。 11、根据帕拉哈拉得和哈梅尔的理论，一项能力能否成为企业的核心能力必须通过_________、_________和_________三项检验。 12、根据价值链分析法，每个企业都是用来进行_________、_________、_________、_________以及对产品起辅助作用的各种价值活动的集合。 13、根据价值链分析法，企业的各种价值活动分为_________和_________两类。
线性系统理论历年考题
说明： 姚老师是从07还是08年教这门课的，之前的考题有多少参考价值不敢保证，也只能供大家参考了，重点的复习还是以课件为主，把平时讲的课件内容复习好了，考试不会有问题（来自上届的经验）。 祝大家考试顺利！ （这个文档内部交流用，并感谢董俊青和兰天同学，若有不足请大家见谅。） 2008级综合大题 []4001021100101 1 2x x u y x ???? ????=-+????????-????= 1 能否通过状态反馈设计将系统特征值配置到平面任意位置？ 2 控规范分解求上述方程的不可简约形式？ 3 求方程的传递函数； 4 验证系统是否渐近稳定、BIBO 稳定、李氏稳定； 5 可能通过状态反馈将不可简约方程特征值配置到-2，-3？若能，确定K ，若不能，请说明理由； 6 能否为系统不可简约方程设计全阶状态观测器，使其特征值为-4，-5； 7画出不可简约方程带有状态观测器的状态反馈系统结构图。 参考解答： 1. 判断能控性：能控矩阵2 14161 24,() 2.0 0M B AB A B rank M ?? ?? ??==-=???????? 系统不完全可控，不能任意配置极点。
2 按可控规范型分解 取M 的前两列，并加1与其线性无关列构成1 1 401200 1P -?? ??=-?????? ，求得120331 1066 00 1P ?? ????? ?=-????????? ? 进行变换[] 1 1 20831112,0,2 2 26000 1 A PAP B PB c cP --? ? ?? ???? ????=-====???? ??????????? ? 所以系统不可简约实现为[]08112022x x u y x ?????=+???????????=? 3. 1 2(1)(1)2(1)()()(4)(2)(1) (4)(2) s s s G s c sI A B s s s s s --+-=-= = -++-+ 4. det()(4)(2)(1)sI A s s s -=-++， 系统有一极点4，位于复平面的右部，故不是渐近稳定。 1 2(1)()()(4)(2) s G s c sI A B s s --=-= -+，极点为4，-2，存在位于右半平面的极点，故系统不 是BIBO 稳定。 系统发散，不是李氏稳定。 5. 可以。令11 228,12T k k k k A Bk k +???? =+=??? ??? ?? 则特征方程[]2 112()det ()(2)28f s sI A Bk s k s k k =-+=-++-- 期望特征方程* 2 ()(2)(3)56f s s s s s =++=++
第四章习题解答63286
第四章 网络层 4-01网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。 4-02网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？ 答：网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域。 进行网络互连时，需要解决共同的问题有：不同的寻址方案、不同的最大分组长度、不同的网络接入机制、不同的超时控制、不同的差错恢复方法、不同的状态报告方法、不同的路由选择技术、不同的用户接入控制、不同的服务（面向连接服务和无连接服务）、不同的管理与控制方式。 4-03作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？ 4-04试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。 答：IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。 ARP协议：是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。 RARP：是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。 ICMP：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会。 因特网组管理协议IGMP：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。 4-05 IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？ 答：分为A、B、C、D、E 5类，商业应用中只用到A、B、C三类。 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。
特点： （1）IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。 （2）实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。 (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。 4-06 试根据IP地址的规定，计算出表4-2中的各项数据。
聚类分析实例分析题(推荐文档)
5.2酿酒葡萄的等级划分 5.2.1葡萄酒的质量分类 由问题1中我们得知，第二组评酒员的的评价结果更为可信，所以我们通过第二组评酒员对于酒的评分做出处理。我们通过excel计算出每位评酒员对每支酒的总分，然后计算出每支酒的10个分数的平均值，作为总的对于这支酒的等级评价。 通过国际酿酒工会对于葡萄酒的分级，以百分制标准评级，总共评出了六个级别（见表5）。 在问题2的计算中，我们求出了各支酒的分数，考虑到所有分数在区间[61.6，81.5]波动，以原等级表分级，结果将会很模糊，不能分得比较清晰。为此我们需要进一步细化等级。为此我们重新细化出5个等级，为了方便计算，我们还对等级进行降序数字等级（见表6）。 通过对数据的预处理，我们得到了一个新的关于葡萄酒的分级表格（见表7）：
考虑到葡萄酒的质量与酿酒葡萄间有比较之间的关系，我们将保留葡萄酒质量对于酿酒葡萄的影响，先单纯从酿酒葡萄的理化指标对酿酒葡萄进行分类，然后在通过葡萄酒质量对酿酒葡萄质量的优劣进一步进行划分。 5.2.2建立模型 在通过酿酒葡萄的理化指标对酿酒葡萄分类的过程，我们用到了聚类分析方法中的ward 最小方差法，又叫做离差平方和法。 聚类分析是研究分类问题的一种多元统计方法。所谓类，通俗地说，就是指相似元素的集合。为了将样品进行分类，就需要研究样品之间关系。这里的最小方差法的基本思想就是将一个样品看作P 维空间的一个点，并在空间的定义距离，距离较近的点归为一类；距离较远的点归为不同的类。面对现在的问题，我们不知道元素的分类，连要分成几类都不知道。现在我们将用SAS 系统里面的stepdisc 和cluster 过程完成判别分析和聚类分析，最终确定元素对象的分类问题。 建立数据阵，具体数学表示为： 1111...............m n nm X X X X X ????=?????? （5.2.1） 式中，行向量1(,...,)i i im X x x =表示第i 个样品； 列向量1(,...,)'j j nj X x x =’，表示第j 项指标。(i=1,2,…,n;j=1,2,…m) 接下来我们将要对数据进行变化，以便于我们比较和消除纲量。在此我们用了使用最广范的方法，ward 最小方差法。其中用到了类间距离来进行比较，定义为： 2||||/(1/1/)kl k l k l D X X n n =-+ （5.2.2） Ward 方法并类时总是使得并类导致的类内离差平方和增量最小。 系统聚类数的确定。在聚类分析中，系统聚类最终得到的一个聚类树，如何确定类的个数，这是一个十分困难但又必须解决的问题；因为分类本身就没有一定标准，人们可以从不同的角度给出不同的分类。在实际应用中常使用下面几种
第04章习题分析与解答
第四章 流体力学基础习题解答 4-1 关于压强的下列说确的是（ ）。 A 、压强是矢量； B 、容器液体作用在容器底部的压力等于流体的重力； C 、静止流体高度差为h 的两点间的压强差为gh P o ρ+； D 、在地球表面一个盛有流体的容器以加速度a 竖直向上运动，则流体深度为h 处的压强为0)(P a g h P ++=ρ。 解：Ｄ 4-2 海水的密度为33m /kg 1003.1?=ρ，海平面以下100m 处的压强为（ ）。 A 、Pa 1011.16?； B 、Pa 1011.15? C 、Pa 1001.16?； D 、Pa 1001.15?。 解：Ａ 4-3 两个半径不同的肥皂泡，用一细导管连通后，肥皂泡将会（ ）。 A 、两个肥皂泡最终一样大； B 、大泡变大，小泡变小 C 、大泡变小，小泡变大； D 、不能判断。 解：Ｂ ４-4 两个完全相同的毛细管，插在两个不同的液体中，两个毛细管（ ）。 A 、两管液体上升高度相同； B 、两管液体上升高度不同； C 、一个上升，一个下降； Ｄ、不能判断。 解：Ｂ 4-5 一半径为r 的毛细管，插入密度为ρ的液体中，设毛细管壁与液体接触角为θ，则液体在毛细管中上升高度为h= ( ) 。（设液体的表面力系数为α） 解:gr h ρθα=cos 2 4-6 如图所示的液面。液面下A 点处压强是（ ） 。设弯曲液面是球面的一部分，液面曲率半径为Ｒ，大气压强是0P ，表面力系数是α。 解:R P P α+ =20 4-7 当接触角2πθ< 时，液体（ ）固体，0=θ时，液体（ ）固体；当2π θ>时，液体（ ）固体，πθ=，液体（ ）固体。 解：润湿，完全润湿，不润湿，完全不润湿。
第四章 习题解答
第四章习题解答 1.计算机存储系统由哪几部分构成，各有什么特点？ 解答：3级存储器结构，即高速缓冲存储器（Cache）、内存储器和辅助存储器。 用Cache临时存放CPU最近一直在使用的指令和数据，以提高信息的处理速度。与CPU 速度相当的静态随机存储器(SRAM)芯片组成，和内存相比，它存取速度快，但价格高，故容量较小。 内存用来存放计算机运行期间的大量程序和数据，多由MOS动态随机存储器(DRAM)芯片组成。 辅存是计算机最常用的输入输出设备，通常用来存放系统程序、大型文件及数据库等。 2.针对某intel 32位CPU，若其存储地址空间为0x00000~0x1ffff，那么该CPU访问地址为 0x03ff3的字型数据以及地址为0x03456的半字数据，分别需要多少个总线周期？ 解答：intel 32位CPU存储地址空间分为4块，总线低2位地址信号无效。 0x03FF3对应bank3（低两位地址为11），则对该地址进行字类型数据访问需要2个总线周期：地址0x03ff0一次，此时BE3有效，得到字型数据的最低字节；地址0x03ff4一次，此时BE0，BE1，BE2有效，得到字型数据的高3个字节。由0x3FF3，0x3FF4，0x3FF5，0x3FF6地址处的4个字节构成一个字 0x03456对应bank2（低两位地址为10），则对该地址进行半字类型数据访问只需要1个总线周期，即地址为0x03454时，BE2，BE3有效，一个总线周期得到半字数据。 3.在intel cpu的实地址模式下，假设程序代码段地址为0x0234,代码段中的某个标号偏移 地址为0x23，请问该标号的物理地址为多少？ 解答：实地址模式物理地址的行程过程： 因此该标号的物理地址为：0x02340+0x23=0x02363 4.已知某32位intel微处理器的段描述符为0x3453002312890103，试指出该段描述符对应 的段的起始地址与结束地址。 解答：
应用多元统计分析习题解答-聚类分析
第五章 聚类分析 5.1 判别分析和聚类分析有何区别？ 答：即根据一定的判别准则，判定一个样本归属于哪一类。具体而言，设有n 个样本，对每个样本测得p 项指标（变量）的数据，已知每个样本属于k 个类别（或总体）中的某一类，通过找出一个最优的划分，使得不同类别的样本尽可能地区别开，并判别该样本属于哪个总体。聚类分析是分析如何对样品（或变量）进行量化分类的问题。在聚类之前，我们并不知道总体，而是通过一次次的聚类，使相近的样品（或变量）聚合形成总体。通俗来讲，判别分析是在已知有多少类及是什么类的情况下进行分类，而聚类分析是在不知道类的情况下进行分类。 5.2 试述系统聚类的基本思想。 答：系统聚类的基本思想是：距离相近的样品（或变量）先聚成类，距离相远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品（或变量）总能聚到合适的类中。 5.3 对样品和变量进行聚类分析时， 所构造的统计量分别是什么？简要说明为什么这样构造？ 答：对样品进行聚类分析时，用距离来测定样品之间的相似程度。因为我们把n 个样本看作p 维空间的n 个点。点之间的距离即可代表样品间的相似度。常用的距离为 （一）闵可夫斯基距离：1/1()()p q q ij ik jk k d q X X ==-∑ q 取不同值，分为 （1）绝对距离（1q =） 1 (1)p ij ik jk k d X X ==-∑ （2）欧氏距离（2q =）
21/2 1 (2)() p ij ik jk k d X X ==-∑ （3）切比雪夫距离（q =∞） 1()max ij ik jk k p d X X ≤≤∞=- （二）马氏距离 （三）兰氏距离 对变量的相似性，我们更多地要了解变量的变化趋势或变化方向，因此用相关性进行衡量。 将变量看作p 维空间的向量，一般用 （一）夹角余弦 （二）相关系数 5.4 在进行系统聚类时，不同类间距离计算方法有何区别？选择距离公式应遵循哪些原则？ 答： 设d ij 表示样品X i 与X j 之间距离，用D ij 表示类G i 与G j 之间的距离。 （1）. 最短距离法 21()()()ij i j i j d M -'=--X X ΣX X 11()p ik jk ij k ik jk X X d L p X X =-=+∑ cos p ik jk ij X X θ= ∑ ()() p ik i jk j ij X X X X r --= ∑ ij G X G X ij d D j j i i ∈∈= ,min
线性系统理论多年考题和答案
2008级综合大题 []400102110010112x x u y x ????????=-+????????-????=& 1 能否通过状态反馈设计将系统特征值配置到平面任意位置？ 2 控规范分解求上述方程的不可简约形式？ 3 求方程的传递函数； 4 验证系统是否渐近稳定、BIBO 稳定、李氏稳定；（各种稳定之间的关系和判定方法！） 5 可能通过状态反馈将不可简约方程特征值配置到-2，-3？若能，确定K ，若不能，请说明理由； 6 能否为系统不可简约方程设计全阶状态观测器，使其特征值为-4，-5； 7画出不可简约方程带有状态观测器的状态反馈系统结构图。 参考解答： 1. 判断能控性：能控矩阵21416124,() 2.000M B AB A B rank M ?? ????==-=???? ???? 系统不完全 可控，不能任意配置极点。 2 按可控规范型分解 取M 的前两列，并加1与其线性无关列构成1140120001P -????=-??????，求得1203311066 001P ?? ?? ?? ??=-?????? ???? 进行变换[]11 20831112,0,22260001A PAP B PB c cP --? ??????? ????=-====???? ???????? ????
所以系统不可简约实现为[]08112022x x u y x ?????=+?????????? ?=? & 3. 12(1)(1)2(1) ()()(4)(2)(1)(4)(2) s s s G s c sI A B s s s s s --+-=-= =-++-+ 4. det()(4)(2)(1)sI A s s s -=-++，系统有一极点4，位于复平面的右部，故不是渐近稳定。 12(1) ()()(4)(2) s G s c sI A B s s --=-= -+，极点为4，-2，存在位于右半平面的极点，故系统不 是BIBO 稳定。 系统发散，不是李氏稳定。 5. 可以。令11228,12T k k k k A Bk k +???? =+=???????? 则特征方程[]2 112()det ()(2)28f s sI A Bk s k s k k =-+=-++-- 期望特征方程*2 ()(2)(3)56f s s s s s =++=++ 比较上两式求得：728T k -?? =??-?? 6. 可以。设12l L l ??=????，则11222821222l l A LC l l --?? -=? ?--?? 特征方程2 2121()(222)1628f s s l l s l l =+-++-- 期望特征方程*2 ()(4)(5)920f s s s s s =++=++ 比较得：103136L ???? =????????
继电保护第四章课后习题参考答案资料讲解
纵联保护依据的最基本原理是什么？ 答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。 纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸；当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区外故障，两侧的保护都不跳闸。 纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障，在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况下，区外故障时线路两侧电流大小相等，相位相反，其相量和或瞬时值之和都等于零；而在区内故障时，两侧电流相位基本一致，其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流，量值很大。所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和，就可以区分区内故障与区外故障，区内故障时无需任何延时，立即跳闸；区外故障，可靠闭锁两侧保护，使之均不动作跳闸。 4.7 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，分析在K点短 路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。 ?? 答：当短路发生在B—C线路的K处时，保护2、5的功率方向为负，闭锁信号 持续存在，线路A—B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A—B两侧 均不跳闸；保护5的闭锁信号将C—D线路上保护5、6闭锁，非故障线路保护 不跳闸。故障线路B—C上保护3、4功率方向全为正，均停发闭锁信号，它们 判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，线路B—C被切 除。 答：根据闭锁式方向纵联保护，功率方向为负的一侧发闭锁信号，跳闸条件是本 端保护元件动作，同时无闭锁信号。1保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不 动作；2保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；3保护本端元件 动作，无闭锁信号，故动作；4保护本端元件动作，无闭锁信号，故动作；5保 护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；6保护本端元件动作，但有 闭锁信号，故不动作。 4.10 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，在K点短路 时，若A—B和B—C线路通道同时故障，保护将会出现何种情况？靠什么保护 动作切除故障？