传感器原理课后答案
传感器原理课后答案

第一章传感与检测技术的理论基础1.什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差?答:某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比;标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法,也用相对误差表示,它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差(在仪表中指的是某一刻度点的示值误差)与仪表的量程之比。
2.什么是测量误差?测量误差有几种表示方法?它们通常应用在什么场合?答:测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差表示的。
3.用测量范围为-50~+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时,传感器测得示值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解:绝对误差2140142=-=∆kPa实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=)(γ4.什么是随机误差?随机误差产生的原因是什么?如何减小随机误差对测量结果的影响?答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素(测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素),如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙,热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化,测量人员感觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。
传感器原理与应用第二版课后答案

传感器原理与应用第二版课后答案1. 传感器原理与应用概述。
传感器是一种能够感知、检测并转换物理量或化学量等非电信号到电信号的装置,它是现代自动化领域中不可或缺的重要组成部分。
传感器的原理与应用涉及到物理学、化学、电子学等多个学科领域,对于各种自动化系统的测量、控制和监测起着至关重要的作用。
2. 传感器的分类及工作原理。
传感器根据其测量原理和测量对象的不同可以分为多种类型,比如光电传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
不同类型的传感器有着各自独特的工作原理,比如光电传感器是利用光电效应实现光信号到电信号的转换,而温度传感器则是通过测量物体的热量来获取温度信息。
3. 传感器在工业控制中的应用。
传感器在工业控制中有着广泛的应用,比如在自动化生产线上,各种传感器可以用来检测产品的尺寸、形状、颜色等信息,从而实现自动化的生产控制。
此外,传感器还可以用于监测工业设备的运行状态,实现设备的远程监控和故障诊断。
4. 传感器在智能家居中的应用。
随着智能家居的发展,各种传感器也开始在家居领域得到广泛应用。
比如温湿度传感器可以用来监测室内的温度和湿度,光敏传感器可以用来实现智能照明控制,人体红外传感器可以用来实现智能安防监控等。
5. 传感器的未来发展趋势。
随着物联网、人工智能等新技术的发展,传感器也将迎来新的发展机遇。
未来的传感器将更加智能化、多功能化,能够实现更加精准的测量和控制,同时还将更加节能环保,更加适应多样化的应用场景。
6. 结语。
传感器作为现代自动化系统中的重要组成部分,其原理与应用对于各种领域的发展都具有重要意义。
我们需要不断学习和掌握传感器的相关知识,不断创新和完善传感器技术,以推动传感器行业的发展,为人类社会的进步做出贡献。
传感器原理及工程应用 第三版 课后题答案

传感器原理及工程应用第三版课后题答案传感器原理及工程应用第三版课后题答案
传感器原理及工程应用(第三版)课后题答案
2-1什么叫做传感器?它由哪几部分共同组成?它们的促进作用及相互关系如何?【请问】
1、传感器是能感受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。
2、传感器由:敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。
3、它们的作用是:
(1)敏感元件:就是指传感器中能轻易体会或积极响应被测量的部分;
(2)转换元件:是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分;
(3)信号调理与切换电路:由于传感器输入信号通常都很些微,须要存有信号调理与切换电路,展开压缩、运算调制等;
(4)辅助的电源:此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源。
2-5当被测介质温度为t1,测温传感器示值温度为t2时,存有以下方程式设立:
t1t20
当被测介质温度从25℃忽然变化至300℃时,测温传感器的时间常数,先行确认经过300s后的动态误差。
25(t0)dt2
未知:t1t20,t1,0120s
d300(t0)
谋:t=350s时,t1t2?
解:对已知方程式进行拉斯变换得:
t1(s)0t2(0)
t(s)2(4分)0s1。
传感器原理及工程应用第5版答案

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传感器原理及工程应用第5版答案
第1章传感与检测技术的理论基础(P26)
1-1:测量的定义?
答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以,测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较,确定被测量对标准量的倍数。
1-2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差?
答:绝对误差是测量结果与真值之差
即:绝对误差=测量值一真值
相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示,即:相对误差=绝对误差/测量值×100%
引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,即:引用误差=绝对误差/量程×100%
1-3用测量范围为一50~150kPa的压力传感器测量140kPa的压力时,传感器测得示值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
已知:真值L=140kPa测量值x=142kPa测量上限=150kPa测量下限=—50kPa
.绝对误差A=x-L=142-140=2(kPa)
实际相对误差6=2=21.43%
Z140标称相对误差6=A2~1.41%
T142。
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传感器原理及应用习题答案习题1 (2)习题2 (4)习题3 (8)习题4 (10)习题5 (12)习题6 (14)习题7 (17)习题8 (20)习题9 (23)习题10 (25)习题11 (26)习题12 (28)习题13 (32)习题11-1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答:传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向:开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些?答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种?答:传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
传感器原理及应用第三版课后答案

传感器原理及应用第三版课后答案1. 答案:传感器是一种能够感知环境变化并将其转化为可识别的信号的装置。
它通过使用特定的物理效应或工作原理来感知和测量环境中的物理量或特定的参数。
2. 答案:传感器的应用非常广泛,涵盖了许多不同的领域。
以下是几个常见的传感器应用示例:- 温度传感器:用于监控和控制温度,例如室内温度控制、工业加热系统等。
- 压力传感器:用于测量液体或气体的压力,例如汽车轮胎压力监测、压力容器监控等。
- 光学传感器:用于检测光照强度和颜色,例如光电开关、自动亮度调节系统等。
- 气体传感器:用于检测和测量空气中的气体成分,例如二氧化碳传感器、氧气传感器等。
- 加速度传感器:用于测量物体的加速度和震动,例如运动传感器、汽车碰撞传感器等。
- 湿度传感器:用于测量空气中的湿度水份,例如室内湿度控制、大气湿度监测等。
3. 答案:传感器的工作原理有很多种,常见的包括:- 电阻效应传感器:基于电阻值的变化来感知和测量物理量,例如温度传感器和应变传感器。
- 电容效应传感器:基于电容值的变化来感知和测量物理量,例如湿度传感器和接近传感器。
- 电感效应传感器:基于电感值的变化来感知和测量物理量,例如金属检测传感器和霍尔效应传感器。
- 光学效应传感器:基于光学特性的变化来感知和测量物理量,例如光电传感器和光纤传感器。
- 声波效应传感器:基于声波信号的变化来感知和测量物理量,例如声波距离传感器和声速传感器。
4. 答案:传感器的选择取决于具体的应用需求和要测量的物理量。
需要考虑以下几个方面:- 测量范围:传感器是否能够覆盖所需的测量范围,以及是否有足够的灵敏度和精度。
- 工作环境:传感器是否适用于所需的工作环境,例如温度、湿度、压力等。
- 响应时间:传感器的反应速度是否满足实际要求,是否能够快速响应变化的物理量。
- 成本和可靠性:传感器的价格是否适宜,并且能够稳定可靠地工作。
- 安装和维护:传感器的安装和维护是否方便,是否需要额外的设备或配件。
《传感器原理及应用》课后答案
第1章传感器基础理论思考题与习题答案1.1什么是传感器?(传感器定义)解:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。
1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用?解:传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系,所以它在检测系统中的作用非常重要。
通常把传感器的特性分为两种:静态特性和动态特性。
静态特性是指输入不随时间而变化的特性,它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。
动态特性是指输入随时间而变化的特性,它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
1.3传感器由哪几部分组成?说明各部分的作用。
解:传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。
其中,敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分,调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分,如书中图1.1所示。
1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意义?动态参数有那些?应如何选择?解:在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出—输入特性。
衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。
意义略(见书中)。
动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等,应根据被测非电量的测量要求进行选择。
1.5某位移传感器,在输入量变化5mm时,输出电压变化为300mV,求其灵敏度。
解:其灵敏度333001060510UkX--∆⨯===∆⨯1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V,求系统的总的灵敏度。
1.7某线性位移测量仪,当被测位移由4.5mm变到5.0mm时,位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V,求该仪器的灵敏度。
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第一章1.何为准确度、精密度、精确度?并阐述其与系统误差和随机误差的关系。
答:准确度:反映测量结果中系统误差的影响程度。
精密度:反映测量结果中随机误差的影响程度。
精确度:反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度,其定量特征可用测量的不确定度表示。
4.为什么在使用各种指针式仪表时,总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用?答:选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好,为了充分利用仪表的准确度,选用仪表前要对被测量有所了解,其被测量的值应大于其测量上限的2/3。
14.何为传感器的静态标定和动态标定?试述传感器的静态标定过程。
答:静态标定:确定传感器的静态特性指标,如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。
动态标定:确定传感器的动态特性参数,如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
静态标定过程:①将传感器全量程分成如干等间距点。
②根据传感器量程分点情况,由小到大一点一点地输入标准量值,并记录与各输入值相应的输出值。
③将输入值由大到小一点一点减小,同时记录与各输入值相对应的输出值。
④按②、③所述过程,对传感器进行正反行程往复循环多次测试,将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。
⑤对测试数据进行必要的处理,根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。
第二章1.什么叫应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。
答:应变效应:金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。
工作原理:在电阻丝拉伸极限内,电阻的相对变化与应变成正比,即:∆R=K0ε(K0:电阻丝的灵敏系数、ε:导体的纵向应变)R2.金属电阻应变片与的工作原理有何区别?各有何优缺点?答:区别:金属电阻变化主要是由机械形变引起的;半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。
优缺点:金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小,半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。
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传感器原理及应用习题答案习题1 (3)习题2 (5)习题3 (9)习题4 (11)习题5 (13)习题6 (15)习题7 (18)习题8 (21)习题9 (24)习题10 (26)习题11 (27)习题12 (29)习题13 (33)习题11-1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答:传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向:开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些?答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种?答:传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
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习题集及答案第1章概述1.1 什么是传感器?按照国标定义,“传感器”应该如何说明含义?1.2 传感器由哪几部分组成?试述它们的作用及相互关系。
1.3 简述传感器主要发展趋势,并说明现代检测系统的特征。
1.4 传感器如何分类?按传感器检测的范畴可分为哪几种?1.5 传感器的图形符号如何表示?它们各部分代表什么含义?应注意哪些问题?1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。
1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器,并说明其作用。
如果没有传感器,应该出现哪种状况。
1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器?它们分别起到什么作用?答案:1.1答:从广义的角度来说,感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。
我们对传感器定义是:一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
从狭义角度对传感器定义是:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国国家标准(GB7665—87)对传感器(Sensor/transducer)的定义是:“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。
定义表明传感器有这样三层含义:它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置;能按一定规律将被测量转换成电信号输出;传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
1.2答:组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成;关系,作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。
1.3答:(略)答:按照我国制定的传感器分类体系表,传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类,含12个小类。
按传感器的检测对象可分为:力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。
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传感与检测技术的理论基础什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差?答:某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比;标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法,也用相对误差表示,它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差(在仪表中指的是某一刻度点的示值误差)与仪表的量程之比。
什么是测量误差?测量误差有几种表示方法?它们通常应用在什么场合?答:测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差表示的。
用测量范围为-50~+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时,传感器测得示值为142kPa ,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解:绝对误差 2140142=-=∆kPa 实际相对误差 %43.1%100140140142=⨯-=δ 标称相对误差 %41.1%100142140142=⨯-=δ 引用误差%1%10050150140142=⨯---=)(γ什么是随机误差?随机误差产生的原因是什么?如何减小随机误差对测量结果的影响?答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素(测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素),如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙,热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化,测量人员感觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。
对于测量列中的某一个测得值来说,随机误差的出现具有随机性,即误差的大小和符号是不能预知的,但当测量次数增大,随机误差又具有统计的规律性,测量次数越多,这种规律性表现得越明显。
所以一般可以通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小,从而减少随机误差对测量结果的影响。
什么是系统误差?系统误差可分哪几类?系统误差有哪些检验方法?如何减小和消除系统误差?答:在同一测量条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号保持不变,或在条件改变时,按一定规律变化的误差称为系统误差。
系统误差可分为恒值(定值)系统误差和变值系统误差。
误差的绝对值和符号已确定的系统误差称为恒值(定值)系统误差;绝对值和符号变化的系统误差称为变值系统误差,变值系统误差又可分为线性系统误差、周期性系统误差和复杂规律系统误差等。
在测量过程中形成系统误差的因素是复杂的,通常人们难于查明所有的系统误差,发现系统误差必须根据具体测量过程和测量仪器进行全面的仔细的分析,这是一件困难而又复杂的工作,目前还没有能够适用于发现各种系统误差的普遍方法,只是介绍一些发现系统误差的一般方法。
如实验对比法、残余误差观察法,还有准则检查法如马利科夫判据和阿贝检验法等。
由于系统误差的复杂性,所以必须进行分析比较,尽可能的找出产生系统误差的因素,从而减小和消除系统误差。
1. 从产生误差根源上消除系统误差;2.用修正方法消除系统误差的影响;3. 在测量系统中采用补偿措施;4.可用实时反馈修正的办法,来消除复杂的变化系统误差。
什么是粗大误差?如何判断测量数据中存在粗大误差?答:超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差,粗大误差又称疏忽误差。
此误差值较大,明显歪曲测量结果。
在判别某个测得值是否含有粗大误差时,要特别慎重,应作充分的分析和研究,并根据判别准则予以确定。
通常用来判断粗大误差的准则有:3σ准则(莱以特准则);肖维勒准则;格拉布斯准则。
什么是直接测量、间接测量和组合测量?答:在使用仪表或传感器进行测量时,测得值直接与标准量进行比较,不需要经过任何运算,直接得到被测量,这种测量方法称为直接测量。
在使用仪表或传感器进行测量时,首先对与测量有确定函数关系的几个量进行直接测量,将直接测得值代入函数关系式,经过计算得到所需要的结果,这种测量称为间接测量。
若被测量必须经过求解联立方程组求得,如:有若干个被测量y1,y2,,…,ym ,直接测得值为,x ,,x ,x n 21 把被测量与测得值之间的函数关系列成方程组,即⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===)y ,,y ,y (f x )y ,,y ,y (f x )y ,,y ,y (f x m 21n n m 2122m 2111 (1-6)方程组中方程的个数n 要大于被测量y 的个数m ,用最小二乘法求出被测量的数值,这种测量方法称为组合测量。
标准差有几种表示形式?如何计算?分别说明它们的含义。
答:标准偏差简称标准差,有标准差σ、标准差的估计值s σ及算术平均值的标准差x σ。
标准差σ的计算公式 =σnn22221δδδ+++ nni i∑==12δ(∞→n )式中i δ为测得值与被测量的真值之差。
标准差的估计值s σ的计算公式112-=∑=n vni is σ式中i v 为残余误差,是测得值与算术平均值之差,该式又称为贝塞尔公式。
算术平均值的标准差x σ的计算公式n sx σσ=由于随机误差的存在,等精度测量列中各个测得值一般皆不相同,它们围绕着该测量列的算术平均值有一定的分散,此分散度说明了测量列中单次测得值的不可靠性,标准差σ是表征同一被测量的n 次测量的测得值分散性的参数,可作为测量列中单次测量不可靠性的评定标准。
而被测量的真值为未知,故不能求得标准差σ,在有限次测量情况下,可用残余误差代替真误差,从而得到标准差的估计值s σ,标准差的估计值s σ含义同标准差σ,也是作为测量列中单次测量不可靠性的评定标准。
若在相同条件下对被测量进行m 组的“多次重复测量”,每一组测量都有一个算术平均值,由于随机误差的存在,各组所得的算术平均值也不相同,它们围绕着被测量的真值有一定分散,此分散说明了算术平均值的不可靠性,算术平均值的标准差x σ则是表征同一被测量的各个独立测量列算术平均值分散性的参数,可作为算术平均值不可靠性的评定标准。
9.什么是测量不确定度?有哪几种评定方法?答:测量不确定度定义为表征合理赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。
测量不确定度意味着对测量结果的可靠性和有效性的怀疑程度或不能肯定的程度。
测量不确定度按其评定方法可分为A类评定和B类评定。
10.某节流元件(孔板)开孔直径d20尺寸进行15次测量,测量数据如下(单位:mm):120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40试检查其中有无粗大误差?并写出其测量结果。
解:按测量顺序,将所得结果列表。
测量顺序测得值Di/mm按15个数据计算按14个数据计算15ddvii-=4210⨯iv14ddvii-='4210⨯'iv1 2 3 4 5 6 7 8 120.42120.43120.40120.42120.43120.39120.30120.400.0160.026-0.0040.0160.026-0.014(-0.104)-0.0042.566.760.162.566.761.96108.160.160.0090.019-0.0110.0090.019-0.021已剔除-0.0110.813.611.210.813.614.41已剔除1.219 10 11 12 13 14 15120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.400.026 0.006 0.026 0.016 -0.014 -0.014 -0.0046.76 0.36 6.76 2.56 1.96 1.96 0.160.019 -0.001 0.019 0.009 -0.021 -0.021 -0.0113.61 0.01 3.61 0.814.41 4.41 1.21411.12014404.12015141151====∑∑==i ii id d dd01496.01512=∑=i iv033.011501496.0=-=σ∑=='1412003374.0i iv016.0114003374.0=-='σ1、判断有无粗大误差 (1)按3σ准则从表中数据可知,第7个测得值可疑。
104.07=v ; 3σ=3×0.033=0.099 σ37〉v故可判断d7=120.30mm 含有粗大误差,应予剔除。
剔除后按14个数据计算(见表中右方)。
3σ'=3×0.016=0.048所有14个i v '值均小于3σ',故已无需剔除的坏值。
(2)按肖维勒准则以n=15查肖维勒准则中的Zc 值(见教材表1-3),得Zc=2.13。
Zc σ=2.13×0.033=0.07<7v 故d7应剔除,再按n=14查表1-3得Zc=2.10。
Zc σ'=2.10×0.016=0.034 所有i v '值均小于Zc σ',故已无坏值。
(3)按格拉布斯准则以n=15取置信概率Pa=0.99,查格拉布斯准则中的G 值(见传感器原理及工程应用教材表1-4),得G=2.70。
G σ=2.7×0.033=0.09<7v故d7应剔除,再按n=14取置信概率Pa=0.99,查表1-4得G=2.66。
G σ'=2.66×0.016=0.04 所有i v '值均小于G σ',故已无坏值。
2、测量结果0043.014016.0===n x σσ故最后测量结果可表示为mm x 013.041.1200043.041.1203±=±='±σ Pa=99.73% 11.对光速进行测量,得到四组测量结果如下:第一组 C1=2.98000×108 m/s 1x σ=0.01000×108m/s第二组 C2=2.98500×108 m/s 2x σ=0.01000×108m/s第三组 C3=2.99990×108 m/s 3x σ=0.00200×108m/s第四组 C4=2.99930×108 m/s 4x σ=0.00100×108m/s求光速的加权算术平均值及其标准差。