检测技基础作业及答案.ppt

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1,第一章作业,2,5.某流量计为4~20mA两线制仪表，其测量范围是4~40m3/h，当输出电流为8mA时，实际测得流量值为多少？,4~20mA0~40m3/h,3,第二章作业,4,题2.9:在有机分析中，测得某化合物含氢百分比为：2.75，2.76，2.79，2.78，2.76，2.78，2.74，2.76，2.74，试给出测量结果的最佳表达式？并用t分布估计精度参数？,解：含氢量百分比平均值为：,测量列精度参数由贝塞尔公式可计算如下：,平均值的标准误差：,题2.9续：,故得氢含量百分比的最佳表达式为：,若按t分布表示，其自由度,当置信概率P＝0.99时，查表得:,则氢含量百分比可表示为：,(P=68.3%),(P=99%),(P=95%),6,题2.10:在等精度测量条件下，对某涡轮机械的转速进行20次测量，获得如下一组测定值（单位：r/min）：4754.1，4756.1，4753.3，4754.7，4752.1，4749.2，4750.6，4751.0，4753.9，4751.6，4751.3，4755.3，4752.1，4751.2，4750.3，4757.4，4752.5，4756.7，4750.0，4751.0，试求该涡轮机械的转速（假定测量结果的置信概率P=95%）。,7,平均值的标准误差：,取P＝0.95时，自由度,，查表得,则：,测量列精度参数由贝塞尔公式可计算如下：,解：转速平均值为：,题2.10续：,(P=95%),8,题2.12：在等精度条件下，对管道内压力进行了8次测量，数据如下（单位MPa）：0.665，0.666，0.678，0.698，0.600，0.661，0.672，0.664。试对其进行必要的分析和处理，并写出用不确定度表示的结果。,,解：①按格拉布斯准则判断测量列中是否存在粗大误差。按大小顺序将测量列重新排列如下：0.600，0.661，0.664，0.665，0.666，0.672，0.678，0.698,9,,,,,当n＝8,计算测量中最大和最小测定值的残差，并用格拉布斯准则判定:v（1）=-0.063v(8)=0.035,因为,,10,故x(1)=0.600为在危险率5％时被判定为坏值，应删除。,,,再次查表按,＝5％，n＝7得g(7,5％)=1.94,余下测量值残余误差v（1）＝-0.011v(7)=0.026,11,,,余下测量值残余误差v（1）＝-0.007v(6)=0.01,12,③按A类评定方法评定该测量列的不确定度由n＝6时其测量结果的算术平均值,,其不确定度u（）可用贝塞尔公式求标准误差s（）得到：,u（）＝s（）＝＝0.002,,,,所以用不确定度表示的测量结果为,,,（MPa）,13,解：在％时，当测量误差服从正态分布若其误差在0.5％以内时出现的概率为68.3％，则该测量列的标准误差％。若出现概率为99.7％，此时属于极限误差范围，其置信区间应为3＝1.5％。故得此时置信区为[11.75％－1.5％，11.75％＋1.5％]，即[10.25％，13.25％]。,题2.13:重复多次测量某混合气体中氧含量，得到读数平均值为11.75％，有68.3％的测量值的误差在0.5％以内，若该误差服从正态分布，问测量值在多大的置信区间内，其出现的概率是99.7％？,,,,14,第四章作业,15,4.3应变式压力变送器测压原理是什么？金属应变片和半导体应变片有什么不同点？,将金属应变片贴在弹性元件上，或在半导体硅片上扩散生成应变电阻。当被测压力作用在弹性元件或硅片上时产生弹性变形，则应变电阻同时产生应变，从而引起电阻值发生变化，最后通过测量电路将其转换为相应的电压或电流信号。则被测压力与输出电信号成对应关系。金属应变片的原理是应变效应，其应变灵敏度系数为常数，并且灵敏度系数较小，一般为2左右。半导体应变片的原理是压阻效应，其应变灵敏度系数较大，一般是金属应变片的50～100倍，而且其值随晶向及半导体内杂质不同而变化，并且灵敏度系数有正、负之分。,16,4.4压阻式压力传感器的结构特点是什么？需要采取的温补措施有哪些？,压阻式压力传感器由于采用硅片上扩散半导体电阻组成的应变式压力测量系统，因此它的特点是：精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单等。适用于恶劣环境工作。由于是半导体材料，因此温度补偿措施很重要。常采用零点温度补偿和灵敏度温度补偿两部分措施。(书P93),17,4.8简述压力表的选择原则？,①根据被测压力大小，确定仪表量程。被测压力稳定时，最大压力值不能超过满量程的3/4，被测压力波动较大时，最大压力值不能超过满量程的2/3。为了保证测量精度，被测压力值不应低于全量程的1/3。②根据生产允许的最大测量误差确定仪表精度。在满足测量要求条件下，尽量选择精度低的价廉耐用仪表。③选择时要考虑被测介质特性，如温度、黏度、腐蚀性等。还要考虑现场使用条件，如高温、潮湿、振动等。以此确定压力仪表的种类及型号。,(书P109),18,解：压力测量范围P为0.5~1.4MPa，测量误差为压力示值的5%在测量下限时绝对误差最小，△Pmin=0.55%=0.025MPa根据前述压力表选择原则：,题4.9：若被测压力变化范围为0.5～1.4MPa，要求测量误差不大于压力示值的5％。可供选择的压力表规格有：量程为0～1.6MPa，0～2.5MPa，0～4MPa，精度等级为：1.0，1.5，2.5级三种。试选择合适量程和精度的压力表？（注：压力表精度等级均指满度误差，共9个规格仪表。）,,,显然，选0～1.6MPa不合适；若选0～4MPa，则没有满足小于△Pmin的精度等级；最终只能选择0～2.5MPa精度为1.0级的压力表。,19,题4.12如图4.12气隙型电感传感器，衔铁截面积S=44mm2，气隙总长度，衔铁最大位移，激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率要求计算：（1）线圈电感值（2）电感的最大变化量（3）当线圈外断面积为1111mm2时求其直流电阻值及线圈的品质因数。,空气导磁率,20,,,,（1）,（2）衔铁上移,21,（2）衔铁下移,22,（3）,l?,23,第五章作业,24,5.3热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿的方法有哪些？,热电偶测温的前提是要保证冷端温度恒定，这样热电势才是温度的单值函数。工业上常用的各种热电偶的温度与热电势关系曲线（分度表）是在冷端为0℃时得到的，与它配套的显示仪表也是根据这一关系曲线刻度的，而操作室温度一般高于0℃，而且不恒定，随环境温度变化而变化，使测温结果产生误差。因此需对冷端温度进行补偿，保证冷端温度恒定或测得的热电势恒定。冷端温度补偿常采用的方法有：①冰点法；②热电势修正法；③冷端补偿器法；④补偿导线法等。,25,解：显示仪表指示值为500℃时，查表可得此时显示仪表的实际输入电势为20.644mV由于这个电势是由热电偶产生的，即＝20.644mV,题5.10：用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500℃，而这时冷端温度为60℃。试问：实际温度应为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表的指示值应为多少？,,(P172表5.2),26,同样，查表可得：mV则＝20.644＋2.436＝23.080mV由23.080mV查表可得：t＝557℃。即实际温度为557℃。当热端为557℃，冷端为20℃时，由于E（20，0）＝0.789mV，故有：＝23.080－0.789＝22.291mV,题5.10续：,,℃,℃,27,（2）热电阻短路或断路时，与之配套的动圈仪表指针各指向哪里？始端；终端（3）若热电偶热端为500℃，冷端为25℃，仪表机械零点为0℃，无冷端温度补偿，该仪表的指针将高于还是低于500℃？低于500℃（4）用热电阻测温时，若不采用三线制接法，而连接热电阻的导线因环境温度升高而电阻增加时，其指示值偏高还是偏低？温度系数为正：偏高温度系数为负：偏低,题5.14用热电偶和热电阻测量温度时，若出现如下几种情况，仪表的指示如何变化？,28,题5.15用手动电位差计测得某热电偶的热电势E，从相应毫伏-温度对照表中查出其所对应的温度为110℃（当冷端为0℃),此时热电偶冷端所处的温度为-5℃，试问：若该热电偶毫伏-温度关系是线性的，被测实际温度是多少度？为什么？,105℃,29,第六章作业,30,解：椭圆齿轮流量计的体积流量qv为：qv＝4nv式中：n为椭圆齿轮转速（r/s）；v为半月形腔体积（L）。因为v＝0.5L，qv＝100L。由上式可求出n值：,题6.15椭圆齿轮流量计的半月形空腔体积为0.5L，今要求机械齿轮每转一周跳一个字代表100L，试想传动系统的减速比应为多少？,,总之，机械齿轮转一周跳一个字，代表100L时，椭圆齿轮要转50周，因此减速比为1/50。,31,解：根据涡轮流量计仪表系数定义可知：由题意已知N＝41701，V＝16.05m3，代入上式计算得：,题6.16检定一台涡轮流量计，当流过16.05m3流体时，测得输出脉冲为41701个，求其仪表流量系数K值。,,32,解：（1）（2）甲醇：,题6.17某转子流量计用标准状态下的水进行标定，量程范围为100～1000L/h，转子材质为不锈钢（密度为7.90g/cm3），现用来测量密度为0.791g/cm3的甲醇，问（1）体积流量密度校正系数（2）流量计测甲醇的量程范围是多少？补充（3）用来测量标态密度为2.0kg/m3，工况压力p=0.2MPa（表压），温度t=37℃的气体，工况下测量范围是多少？折合到标态下流量是多少？（注：标态下pN=0.1MPa，TN=293K）,,,,则,33,补充（3）气体：pN=0.1MPa，TN=293K，,题6.17续：,,，p=0.3MPa，T=37+273=310K,,工况密度：,工况流量：,即,折合到标况流量为：,,即qvN=4.026~40.26（m3/h）,34,解：①因为差压变送器的输出电流信号与输入差压值成正比。故有：,题6.18用差压变送器与标准节流装置配套测介质流量。若差压变送器量程是0~104Pa，对应输出电信号是0～10mA，DC，相应被测流量为0～320m3/h。求：差压变送器输出信号为6mA时，对应的差压值及流量值各为多少？,,解得：对应6mA电流时的输入差压△p=6000Pa。,②因为流量与差压平方根成正比，故可得到：,,解得：对应6mA电流时的被测流量qv=248m3/h。,35,,6.19用电磁流量计测某导电介质流量，已知测量管直径D＝240mm，容积流量，磁极的磁感应强度B＝0.01T，求：检测电极上产生的电动势是多少？解：由电磁感应定律可知感应电动势,而介质的平均流速,由以上两式可得,V,36,6.20用孔板测气体介质流量，给定设计参数为p=0.8kPa,t=20℃，而实际工作参数p1=0.5kPa,t1=40℃，现场仪表指示为3800m3/h,求实际流量？,37,第七章作业,38,补充作业：,1、一台脉冲式雷达液位计，发射脉冲信号周期为499990ps,接收脉冲信号周期为500000ps,采用等效时间采样法进行雷达脉冲回波测量，等效采样周期为多少？液位分辨率是多少？今用计数器记得第13465个周期测得液位的反射波，问雷达液位计至液面距离是多少？,解：根据等效时间采样法,液位分辨率,等效采样周期,39,液位高度：,