现代检测技术及仪表_课后答案_(孙传友_着)_高等教育出版社
《现代检测技术及仪表》孙传友高教出版社电子教案第11章
《现代检测技术及仪表》孙传友高教出版社电子教案第11章第一篇：《现代检测技术及仪表》孙传友高教出版社电子教案第11章第11章成分与含量的电测法11.1 水分和湿度电测法11.1.1水分和湿度的定义及表示方法一、气体的湿度1、绝对湿度在一定湿度及压力条件下，每单位体积混合气体中所含的水蒸气量，其单位为g/m3。
2、相对湿度单位体积混合气体中所含的水蒸气量与同温度下饱和水蒸气量的比值的百分数，一般用符号%RH表示。
3、露(霜)点温度当空气的温度下降到某一温度时, 空气中的水蒸汽就凝结成露珠（或凝结成霜），这一特定温度称为空气的露点温度（或霜点温度）。
已测知空气的露点为Ta，待测空气所处温度为Tw，通过查表求得温度为Ta和Tw时水的饱和水蒸汽压，二者之比即为待测空气的相对湿度。
二、固体的湿度固体的湿度也称为含水量(或称水分)，通常以物质中所含水分质量(或重量)与总质量(或总重量)之比的百分数来表示。
11.1.2固体水分电测法一、红外式用易被水吸收和不被水吸收的两种波长的红外辐射轮流交替地透过被测固体，取其透过被测固体的辐射强度之比值来测定被测固体的水分。
二、电阻式图11-1-1 利用固体物质的电阻值随含水量的不同而不同的特性，可以测量其湿度。
三、电容式图11-1-2 根据物料介电常数与水分的关系，通过测量以物料为电介质的电容器的电容值即可确定物料的水分。
11.1.3气体湿度电测法一、测温式——干湿球湿度计图11-1-3 原理：根据所测得干球温度T1和湿球温度T2之差，确定空气的相对湿度。
1、传统方法――用水银温度计测量干湿球温度，查相应的表，确定气体的湿度。
2、用两个热电偶或两个热电阻测量干湿球温度差图10-2-10图10-2-113、“电子干湿式”湿度传感器图11-1-4二、电阻式通过测量湿敏电阻受湿度影响后的阻值即可测得相应的湿度。
(详见4.1.5节)三、电容式高分子湿敏电容的电容值与气体中相对湿度之间成线性关系。
《现代检测技术及仪表》孙传友高教电子教案第1章
第１章绪论1.1检测技术及仪表的地位与作用1.1.1检测仪表的地位与作用一、检测仪表检测――对研究对象进行测量和试验，取得定量信息和定性信息的过程。
检测仪表――专门用于“测试”或“检测”的仪表。
二、地位与作用：１、科学研究的手段诺贝尔物理和化学奖中有1/4是属于测试方法和仪器创新。
２、促进生产的主流环节３、国民经济的“倍增器”４、军事上的战斗力５、现代生活的好帮手６、信息产业的源头1.1.2 检测技术是仪器仪表的技术基础一、非电量的电测法――把非电量转换为电量来测量优越性：１）便于扩展测量的幅值范围(量程)２）便于扩宽的测量的频率范围(频带)３）便于实现远距离的自动测量4) 便于与计算机技术相结合, 实现测量的智能化和网络化二、现代检测技术的组成：电量测量技术、传感器技术非电量电测技术。
三、仪器仪表的理论基础和技术基础――实质就是“检测技术”。
“检测技术”＋“应用要求”＝仪器仪表1.2 传感器概述1.2.1传感器的基本概念一、传感器的定义国家标准定义――“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。
”（当今电信号最易于处理和便于传输）通常定义――“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。
二、敏感器的定义――把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置X=即被测非电量X正是传感器所能接受和转换的非电量(即可用非电１、当Z量)Z时，可直接用传感器将被测非电量X转换成电量Y。
X≠即被测非电量X不是传感器所能接受和转换的非电量(即可用非电２、当Z量)Z时，就需要在传感器前面增加一个敏感器，把被测非电量X转换为该传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)Z。
若敏感器的转换关系为 )(x z φ=传感器的转换关系为 )(z y ϕ=则组成的复合传感器的转换关系为 [])()(x f x y ==φϕ1.2.2传感器的分类和命名法一、传感器的类型二、传感器的分类方法：按照被测的非电量分类，按照输出量的性质分类。
《现代检测技术及仪表》课后习题解答孙传友张一编第2版高等教育出版社
《现代检测技术及仪表》习题解答第1章1-1答：钱学森院士对新技术革命的论述中说：“新技术革命的关键技术是信息技术。
信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。
测量技术则是关键和基础”。
如果没有仪器仪表作为测量的工具，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。
因此可以说，仪器技术是信息的源头技术。
仪器工业是信息工业的重要组成部分。
1-2答：同非电的方法相比，电测法具有无可比拟的优越性：1、便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的测量幅值范围(量程)。
2、电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围(频带)。
3、把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。
4、把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。
1-3答：各类仪器仪表都是人类获取信息的手段和工具。
尽管各种仪器仪表的型号、原理和用途不同，但都由三大必要的部分组成：信息获取部分、信息处理部分、信息显示部分。
从“硬件”方面来看，如果把常见的各类仪器仪表“化整为零”地解剖开来，我们会发现它们内部组成模块大多是相同的。
从“软件”方面来看，如果把各个模块“化零为整”地组装起来，我们会发现它们的整机原理、总体设计思想、主要的软件算法也是大体相近的。
这就是说，常见的各类仪器仪表尽管用途、名称型号、性能各不相同，但它们有很多的共性，而且共性和个性相比，共性是主要的，它们共同的理论基础和技术基础实质就是“检测技术”。
常见的各类仪器仪表只不过是作为其“共同基础”的“检测技术”与各个具体应用领域的“特殊要求”相结合的产物。
1-4答：“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”叫做传感器。
《现代检测技术及仪表》孙传友高教出版社电子教案第7章-7页文档资料
第7章 新型传感器7.1 光纤传感器7.1.1光导纤维的结构和传光原理一、光导纤维结构与类型1、光纤结构 图7-1-1⎪⎩⎪⎨⎧外套包层纤芯2、类型二、光纤传光原理1．光在纤芯与包层交界面上的传博1θ——入射角 1θ'——反射角 11θθ='2θ——折射角 2211s i n s i nθθn n = 所以 122212190sin sin n n n n ︒==θθθ 临界角)(sin 121n n c -=θ 全反射（只有反射没有折射）条件： 21n n > c θθ>12．光在光纤端头的传播即 212121)(1s i n 1c o s n n -<-=θθ 所以 022210110cos sin n n n n n -<=θφ 光纤数值孔径 02221s i n n n n NA c -==φ全反射要求 )(s i n 10NA c -=<φφ3．光在光纤内传播1°在满足全反射条件下（c φφ<0或c θθ>1），光线就能在纤芯和包层的界面上不断地产生全反射，呈锯齿形路线在芯内向前传播，从光纤的一端以光速传播到另一端，这就是光纤传光原理。
2°弯曲光纤：R —弯曲光纤曲率半径 d —光纤直径R>>4d 时，仍满足全反射条件，光纤传输损耗很小R<4d 时，不满足全反射条件，光纤传输损耗很大7.1.2光纤传感器的基本原理和类型一、光纤传感器的基本原理被测量对光纤传输的光进行调制，使传输光的强度(振幅)、相位、频率或偏振态随被测量变化而变化，再通过对被调制过的光信号进行检测和解调，从而获得被测参数。
二、光纤传感器的分类功能型——光纤用作敏感元件，常用单模光纤非功能型——光纤用作传感元件，常用多模光纤三、传输光的调制方式1．调制方式种类 光强调制——应用最多光相位制无频率制光波长制光偏振制2．光强调制方式①辐射式②光纤位移式 图7－1-5 入射光纤不动 出射光纤不动③插入式 图7－1-6④微弯损耗式 图7－1-7四、光纤传感器的优点缺点优点 1、灵敏度高2、电绝缘性能好，抗电磁干扰3、耐腐蚀，耐高温4、体积小，重量轻缺点：断线修复需专用工具7.2 CCD 图象传感器7.2.1 CCD 的工作原理CCD 器件由MOS 光敏元阵列和读出移位寄存器组成。
现代检测技术第二版课后习题
第二章课后习题作业2.1 为什么一般测量均会存在误差？解：由于检测系统不可能绝对精确，测量原理的局限，测量算法得不尽完善，环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等因素，也使得测量结果不能准确的反映被测量的真值而存在一定误差。
2.2 什么叫系统误差？什么叫随机误差？它们产生的原因有哪些？解：在相同的条件下，多次重复测量同一被测参量时，其测量误差的大小和符号保持不变或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化，这种测量误差称为系统误差。
产生系统误差的原因：①测量所用工具本身性能不完善或安装布置调整不当；②在测量过程中因湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化；③测量方法不完善或测量所依据的理论本省不完善。
在相同条件下多次重复测量同一被测参量时，测量误差的大小与符号的大小均无规律变化，这类误差称为随机误差。
产生随机误差的原因：由于检测仪器或测量过程中某些未知无法控制的随机因素综合作用的结果。
2.3 什么叫绝对误差？什么叫相对误差？什么叫引用误差？解：绝对误差是检测系统的测量值X 与被测量的真值X 0之间的代数差值△x 。
0X -X x =△相对误差是检测系统测量值的绝对误差与被测量的真值的比值δ。
%100X x⨯=△δ 引用误差是检测系统测量值的绝对误差Δx 与系统量程L 之比值γ。
%100Lx⨯=△γ 2.4 工业仪表常用的精度等级是如何定义的？精度等级与测量误差是什么关系？解：工业检测仪器常以最大引用误差作为判断精度等级的尺度，最大引用误差去掉百分号和百分号后的数字表示精度等级。
2.5被测电压范围是0～5V ，现有（满量程）20V 、0.5级和150V 、0.1级两只电压表，应选用那只电表进行测量？解：两种电压表测量所产生的最大绝对误差分别是： |ΔX 1max |=|γ1max | * L 1=0.5% * 20=0.1V |ΔX 2max |=|γ2max | * L 2=0.1% * 150=0.15V 所以|ΔX 1MAX |<|ΔX 2mac | 故选用20、0.5级电压表。
《测试系统原理与设计》(孙传友编著)——习题答案(个人整理)
7.模拟输出通道有哪几种基本结构？各有何特点？ 答：模拟输出通道主要由输出数据寄存器、D/A转换器和调理电路三部分组成。
微机化测控系统的模拟信号输出通道的基本结构按信号输出路数来分，有单通道输出和 多通道输出两大类。多通道输出有以下三种：
一、数据保持分时转换结构 特点：每个通道配置一个输入寄存器和一个 D/A 转换器， 微机将数据 Dij 分时选通至第 i 路输入寄存器，第 i 路 D/A 立即对 Dij 进行 数模转换。 缺点：各通道输出的模拟信号存在时间偏斜，因此不适合于要求多参量同步控制执 行机构的系统。
答：若被测模拟信号为恒定或变化缓慢的信号，则可直接进行A/D转换，被测信号不随时间 变化，被测信号不随通道间变化可以采用如图（a）的采集电路结构。
5.多路测试系统在什么情况下会出现串音干扰？怎样减少和消除？ 答：在多通道数字测试系统中，MUX常被用作多选一开关或多路采样开关。每当某一道开 关接通时，其它各道开关全都是关断的。理想情况下，负载上只应出现被接通的那一道信号， 其它被关断的各路信号都不应出现在负载上。然而实际情况并非如此，其它被关断的信号也 会出现在负载上，对本来是惟一被接通的信号形成干扰，这种干扰称为道间串音干扰，简称 串音。 为减小串音干扰，应采取如下措施： ①减小 Ri,为此前级应采用电压跟随器； ②选用 Ron 极小、Roff 极大的开关管；
8.常用的数字滤波算法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。 答：一、限幅滤波：由于测控系统中存在随机脉冲干扰，或由于变声器不可靠而将尖脉
x = y × k + x0
(4-1-2)
1、“零位误差”x0――输入y为零时的输出
2、“灵敏度误差”――指实际灵敏度k与标称灵敏度k0的偏差，即
《现代检测技术及仪表》孙传友高教出版社电子教案第6章
第6章 数字式传感器6.1 编码器6.1.1 直接编码器——直接将角位移转换为2进制数码一、工作原理1、组成结构 图6-1-1 ⎪⎩⎪⎨⎧个光电元件－－圈码道码盘－－有光源n n2、工作原理：各光电元件根据受光照与否转换输出相应的电平信号分别代表二元码“1”和“0”。
通过光电转换，码盘转角α转换成成一组相应的n 位二元码。
二、码制与码盘结论：直接编码器多采用循环码盘三、转换关系和转换电路1、转角与二进码转换 ∑∑=-=-︒=︒==ni ii n i i n i nC C N 1112 360 22360θα 2、二进码与循环码的转换C 1C 2C 3C 4……C n R 1R 2R 3R 4……R n⊕ C 1C 2C 3……C n-1 ⊕ C 1C 2C 3……C n-1 R 1R 2R 3R 4……R n C 1C 2C 3C 4……C n1111i i i i i i C R R C C C R C --=⎫⎪=⊕⎬⎪=⊕⎭3、转换电路1）二进制码转换为循环码1°并行电路 图6-1-4（a ） 2°串行电路 图6-1-4（b ）2）循环码转换为二进制码1°并行电路 图6-1-5（a ）2°串行电路 图6-1-5（b ）触发器先清零，J=K=R i ，i i i i i i i R C C R C R C Q ⊕=⋅+⋅==---1116.1.2 增量编码器 一、结构与工作原理 1．组成结构 图6-1-6 ①光源②码盘 三个码道：1°零位码道A —1条透个狭缝2°增量码道B —m 个透光不透光扇区3°辨向码道 C —m 个透光不透光扇区 （B 、C 全错开半个扇区）③光电元件三个——与三个码道对应 2．工作原理码盘每转一周：光电元件A 产生一个脉冲 光电元件B 产生m 个脉冲光电元件C 产生m 个脉冲 相位差90° 二、转向和转角的测量1．转向判别——电路图6-1-8，波形图6-1-9正转 反转感光先后 C 先感光 B 先感光 相位关系 C 超前 B 超前 触发器 Q=1 Q=0 计数器 加计数 减计数 2．净转角测量①分辨率 m /3601︒=θ ②净转角α与计数结果N 的关系 mN N ︒⨯==3601θα m N ⨯︒=360α6.2 光栅6.2.1光栅的结构和基本原理一、光栅传感器的结构 图6-2-11、主光栅(又称标尺光栅) ，均匀地刻划有透光和不透光的线条2、指示光栅，刻有与主光栅同样刻线密度的条纹3、光源和透镜4、光电元件二、莫尔条纹的形成与特点1、莫尔条纹的形成 图6-2-2主光栅与指示光栅的栅线之间保持很小的夹角β，在近乎垂直栅线的方向上出现了明暗相间的条纹――莫尔条纹。
《现代检测技术及仪表》第9章习题解答
Bl = 1.04 伏
1英寸= 2.54cm = 2.54 × 10−2 m 1.04 × 102 伏 = 40.94 伏 ， 英寸 米 米 2.54 秒 秒 秒
秒
V = 1 × 10 −6 cm
= 1 × 10 −8 米
秒
，
V0 = Bl ⋅ V ⋅
Rd 2700 = 40.94 × 1 × 10 −8 × = 0.307 × 10 −6 伏 = 0.307 μV ， Rc + R d 2700 + 900
4 2
ε=
6l 6 × 100 × 0.5 × 9.8 = 14.14 × 10 − 4 ， ⋅F = 2 4 2 Eb0 h 2.1 × 10 × 11 × 3
U 0 = K ⋅ Uε = 2 × 6 × 14.14 × 10−4 = 169.7 × 10−4 = 17 × 10−3 V = 17mV 。
方案 1
图１
⋅ ⋅ ⎛ ⋅ C0 Δd ⎞ ⎟ 1 = − U = −U E ⎜ + E (1 + KF ) ⎜ d ⎟ CX 0 ⎠ ⎝
U1 = − U E
⋅
⋅ ⎞ ⎛ ⋅ ⋅ ⎜ U1 U E ⎟ ⎛ ⋅ ⎞ ⋅ = − + U 0 = −⎜ + R U U ⎜ E ⎟ 1 ⎟ R ⎟ ⎝ ⎠ ⎜ R ⎠ ⎝ ⋅ ⋅
4
×
1 ⎛ fn ⎞ 1+ ⎜ ⎜ f ⎟ ⎟ ⎝ ⎠
2
（１）
K=
d 33 MG ，式中 G 为放大倍数。 C
令
U0 K = ，由（１）式可得通频带为 f n ~ f 0 ，即 20 Hz ~ 30kHz ，通频带中心频率 A 2
fc =