自動檢測技術(shù)復習課2015.1.7自動檢測技術(shù)復習題型1。填空題：2’*12=24分2。計算與問答題：5題，共56分3。綜合分析題：1題，20分題型Ch1緒論重點掌握： 1?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)的組成 2?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)的分類1.會構(gòu)建實際工程物理量的檢測系統(tǒng)（***）例如：單路壓力測量系統(tǒng)例如：多路壓力測量系統(tǒng)

傳感器定義及作用傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的器件或裝置，由敏感元件和轉(zhuǎn)換部分組成。作用是感受指定被測參量的變化并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的便于傳遞的輸出信號。2.理解傳感器定義、作用、如何選取傳感器性能要求準確性

傳感器的輸出與輸入關(guān)系必須是嚴格的單值函數(shù)關(guān)系，最好是線性關(guān)系；穩(wěn)定性傳感器的輸入、輸出的單值函數(shù)關(guān)系最好不隨時間和溫度而變化；靈敏度

要求被測參量較小的變化就可使傳感器獲得較大的輸出信號；其他要求耐腐蝕性要好、低能耗、輸出阻抗小和售價相對較低等。隨著科技和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代檢測系統(tǒng)(儀表)的種類不斷增加，其分類方法也很多，工程上常用的幾種分類法如下：按被測參量分類按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類按使用性質(zhì)分類3.現(xiàn)代檢測系統(tǒng)分類（1）按被測參量分類

電工量熱工機械量物性和成分量光學狀態(tài)（2）、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類電磁轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換其他能/電轉(zhuǎn)換（3）按使用性質(zhì)分類：標準表、實驗室表和工業(yè)用表第2章檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識重點掌握：1。誤差表示法2。檢測儀表選擇

3。誤差分類4。

各種誤差的判斷5。測量不確定度表示法6。

動態(tài)特性參數(shù)絕對誤差

相對誤差引用誤差最大引用誤差1.誤差表示方法（會計算）精度等級

取最大引用誤差百分數(shù)的分子作為檢測儀器（系統(tǒng)）精度等級的標志，精度等級用符號G表示。如1級儀表，表示最大引用誤差是1%2.精度等級表示與計算

［例］被測電壓實際值約為21.7V，現(xiàn)有四種電壓表：1.5級、量程為0～30V的A表；1.5級、量程為0～50V的B表；1.0級、量程為0～50V的C表；0.2級、量程為0～360V的D表。請問選用哪種規(guī)格的電壓表進行測量所產(chǎn)生的測量誤差較小?

［解]：四種表進行測量可能產(chǎn)生的最大絕對誤差分別如下：A表：B表：

C表：D表：

VVVVA表進行測量所產(chǎn)生的測量誤差較小。（1）按誤差的性質(zhì)分類根據(jù)測量誤差的性質(zhì)、產(chǎn)生測量誤差的原因，可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差三類。3.誤差的分類（2）按被測參量與時間的關(guān)系分類：靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差。系統(tǒng)誤差定義、判別

減小方法隨機誤差定義

量化（平均值、標準差、置信區(qū)間的計算）

減小方法粗大誤差定義、判別（1）

標準不確定度（2）擴展不確定度測量結(jié)果X的擴展不確定度U等于覆蓋因子k與合成不確度uc的乘積，即

U=kuc

測量結(jié)果可表示為X=x±U（P）

A類標準不確定度

B類標準不確定度5.測量不確定度含義、標準不確定度計算、測量結(jié)果的表示（1）線性度（2）靈敏度*（3）重復性（4）分辨力

1.6.3檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù)

6.檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性7.檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性一階系統(tǒng)的時域動態(tài)特性參數(shù)時間常數(shù)τ一階系統(tǒng)為階躍輸入，其輸出量上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2％所需的時間，稱時間常數(shù)。一階系統(tǒng)為階躍輸入時響應(yīng)曲線的初始斜率為1/τ。響應(yīng)時間

當系統(tǒng)階躍輸入幅值為A，得一階系統(tǒng)輸出響應(yīng)表達式為（1-62）第4章力學量檢測技術(shù)重點掌握：1。壓力表示法常用壓力傳感器基本原理壓力儀表的選擇力測量方法絕對壓力——以完全真空(絕對壓力零位)作參考點的壓力稱為絕對壓力大氣壓力——由地球表面大氣層空氣柱重力所形成的壓力稱為大氣壓力表壓力——

以大氣壓力為參考點，大于或小于大氣壓力的壓力稱為表壓力（1個標準大氣壓=101kPa）正壓：絕對壓力>101kPa，負壓：絕對壓力<101kPa差壓(壓差)——任意兩個壓力之差稱為差壓1.壓力表示方法2.彈性壓力計彈性壓力計基本組成環(huán)節(jié)如圖所示。彈性元件是核心部分，用于感受壓力并產(chǎn)生彈性變形；常見的彈性元件有：彈簧管、波紋管、膜盒3.1.2常用壓力檢測儀表（1）應(yīng)變式壓力傳感器（2）壓阻式壓力傳感器（3）壓磁式壓力傳感器（4）壓電式壓力傳感器（5）電容式壓力傳感器（6）諧振式壓力傳感器2.工程上常用的壓力傳感器工作原理3.1.2常用壓力檢測儀表3.應(yīng)變式壓力傳感器測量電路（如電子秤）彈性元件傳感元件(應(yīng)變片)被測非電量電阻應(yīng)變3.1.2常用壓力檢測儀表3.應(yīng)變式壓力傳感器測量電路（如電子秤）3.1.5壓力檢測儀表的選擇與安裝（1）量程選擇最大值：2/3（穩(wěn)壓）、1/2（脈動）、3/5（高壓）最小值：1/3（2）精度等級選擇壓力檢測儀表的精度等級應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)過程對壓力測量所允許的最大誤差，在規(guī)定的儀表精度等級中選擇確定4.壓力檢測儀表的旋轉(zhuǎn)3.2.2力的測量方法力的測量方法

力平衡法

測位移法

利用某些物理效應(yīng)測力

5.力測量方法磁電式力平衡裝置特點：使用方便，受環(huán)境條件影響較小，體積小、響應(yīng)快，輸出的電信號易于記錄且便于遠距離測量和控制。第5章運動量檢測技術(shù)重點掌握：1。運動量檢測分類2。常見位移檢測方法3。常見速度檢測方法運動量是描述物體運動的量，包括位移、速度和加速度。常用位移測量方法如下：（1）測量速度積分法（2）回波法（3）線位移和角位移轉(zhuǎn)換法（4）位移傳感器法1.常用位移測量方法2.常用位移傳感器電位器式位移傳感器1電感式位移傳感器2光柵位移傳感器3感應(yīng)同步器4激光距離檢測5數(shù)字式編碼器角編碼器在結(jié)構(gòu)上主要由可旋轉(zhuǎn)的碼盤和信號檢測裝置組成。按碼盤刻度方法及信號輸出形式分類：增量式絕對式按碼盤信號的讀取方式分類光電式接觸式電磁式8421碼盤改進：采用二進制循環(huán)碼盤(格雷碼盤)，它的相鄰數(shù)的編碼只有一位變化，因此就把誤差控制在最小單位內(nèi)，避免了非單值性誤差。3.數(shù)字式轉(zhuǎn)速檢測在指定的時間T內(nèi)，對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖信號進行計數(shù)。若在時間T(s)內(nèi)計數(shù)值為N，轉(zhuǎn)速傳感器每周產(chǎn)生的脈沖數(shù)為Z，則被測轉(zhuǎn)速n為：測定傳感器脈沖信號頻率f就可求出轉(zhuǎn)速n。⑴磁電感應(yīng)式⑵電容式⑶霍爾式⑷光電式第6章溫度檢測技術(shù)重點掌握：1。溫標：種類，ITS-90溫標內(nèi)容2。熱電阻測溫：分度號、外引線、計算3。熱電偶測溫：分度號、補償導線、冷端補償、計算4。輻射式測溫：亮度溫度、比色溫度重申國際實用溫標單位仍為K，1水的三相點時溫度值：273.16K；把水的三相點時溫度值定義為0.01℃（攝氏度），同時相應(yīng)把絕對零度修訂為-273.15℃；把整個溫標分成4個溫區(qū)新確認和規(guī)定17個固定點溫度值1.ITS90基本內(nèi)容熱電阻測溫方法（1）常用熱電阻材料：鉑電阻、銅電阻、熱敏電阻（2）目前工業(yè)用鉑電阻分度號（如Pt100）含義（3）溫度計算，根據(jù)分度表進行線性差值計算2.熱電阻測溫：材料、分度號、外引線、溫度計算熱電阻測溫方法（4）熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種。2.熱電阻測溫：材料、分度號、外引線、溫度計算熱電阻測溫方法（4）熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種。2.熱電阻測溫：材料、分度號、外引線、溫度計算熱電阻測溫方法（4）熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種。2.熱電阻測溫：材料、分度號、外引線、溫度計算熱電偶分類及特性熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢由兩種電勢組成：溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一熱電極兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢。接觸電勢是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，而熱電極接點接觸面處就產(chǎn)生自由電子的擴散現(xiàn)象，當達到動態(tài)平衡時，在熱電極接點處便產(chǎn)生一個穩(wěn)定電勢差。3.熱電偶測溫：原理、分度號、參比端處理、溫度計算工業(yè)用熱電偶分度號與測溫范圍熱電偶分類及特性FeConstantanU補償導線與參比端處理用熱電偶測溫：

熱電偶置于被測溫度場內(nèi)，再用補償導線延伸到測量儀表處，再由其他溫度計（熱電阻、熱敏電阻、AD590等）獲取冷端溫度，由溫度計測量溫差，再進行參比端補償，根據(jù)分度表得到當前溫度為什么要用補償導線為什么要參比端補償熱電偶分類及特性（1）亮度溫度：光學高溫計、光電高溫計

亮度溫度比實際溫度低，需要得到被測物體的出射度系數(shù)，進行修正（2）輻射溫度：輻射溫度計

輻射溫度比實際溫度低，需要得到被測物體的出射度系數(shù)，進行修正（3）比色溫度：比色溫度計

對于灰體，真實溫度等于實際溫度

優(yōu)點：準確度較高，更適合在煙霧、粉塵大等惡劣場合使用，許多場合不需要進行修正就可得到較準確的值4.輻射式測溫：測溫儀器、基本概念第7章物位檢測技術(shù)重點掌握：1。電學法、電磁法、聲學法、熱學法測液位2。電容法測料位3。分段電容法測相界面電學法按工作原理不同又可分為電阻式、電感式和電容式。（1）電阻式液位計電阻式液位計的原理是基于液位變化引起電極間電阻變化，由電阻變化反映液位情況。整個傳感器電阻為1.電學法測液位：工作原理工作原理：在液位的連續(xù)測量中，多使用同心圓柱式電容器，如圖所示。同心圓柱式電容器的電容量液位變化引起等效介電常數(shù)變化，從而使電容器的電容量變化，這就是電容式液位計的檢測原理。

（2）電容式液位計無論單電極還是雙電極，都可歸結(jié)為2段電容的并聯(lián)2.磁致伸縮法測液位：工作原理、特點磁致伸縮液位計由三部分組成：探測桿(又稱波導管，內(nèi)含磁致伸縮絲)，電路單元和浮子（內(nèi)有一組磁鐵）。

超聲波液位計按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種，三者應(yīng)用場合不同超聲波傳播距離為L，波的傳播速度為C，傳播時間為Δt

，則：L是與液位有關(guān)的量，故測出Δt便可知液位。3.超聲波測液位：分類及其特點4.熱學法檢測高溫金屬液位利用高溫熔融液體在空氣和高溫液體的分界面處溫度場出現(xiàn)突變的特點，用測量溫度的方法間接獲得高溫金屬熔液液位。熱電法采用熱電偶測量溫度場，右圖為熱電偶測量高溫金屬熔液液位原理圖。圖中:a-容器壁；

b-凝固金屬；

c-鋼水；

d-熱電偶。將各測點上熱電偶的輸出記錄下來，得到如圖所示的溫度-電勢分布曲線，曲線上反映出第7個和第8個測點之間產(chǎn)生了溫度突變，因此液面就在第7與第8測點之間。5.電容法測料位電容式料位計在測量時，物料的溫度、濕度、密度變化或摻有雜質(zhì)時，會引起介電常數(shù)變化，產(chǎn)生測量誤差。為了消除這一介質(zhì)因素引起的測量誤差，一般將一根輔助電極始終埋入被測物料中。設(shè)輔助電極長L0，它相對于料位為零時的電容變化量為：

主電極的電容變化量為，則有：

由于L0是常數(shù)，因此料位變化僅與兩個電容變化量之比有關(guān)，而介質(zhì)—因素波動所引起的電容變化對主電極與輔助電極是相同的，相比時被抵消掉，從而起到誤差補償作用。6.分段電容法測相界面C1~C10的電容值是需要經(jīng)過測量才能得到的，可以判斷出C8、C9和C10充滿的是介質(zhì)水，C1~C4充滿的是介質(zhì)原油，C1中充入的是原油但沒有充滿，C7中充有原油和水兩種介質(zhì)，也就是說原油與水的分界面在C7段電容傳感器中，由于每個傳感器的高度都為L0，由圖可得油水界面高度為：H=3L0+Lx

第8章流量檢測技術(shù)重點掌握：1。流量基本概念2。節(jié)流式流量計特點3。容積式流量計特點4。速度式流量計特點5。超聲波流量計原理、性能分析6。質(zhì)量流量計分類7。液體流量標準裝置工作原理 指單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管道橫截面的數(shù)量。 當流體以體積表示時稱為體積流量,以質(zhì)量表示時稱為質(zhì)量流量。

體積流量

質(zhì)量流量累積體積流量累積質(zhì)量流量1.流量基本概念：流量定義、流速分布、流量計分類、參數(shù)

流量計用于測量流量的計量器具。一次裝置安裝于流體導管內(nèi)部或外部，根據(jù)流體與一次裝置相互作用的物理定律，產(chǎn)生一個與流量有確定關(guān)系的信號； 二次儀表接受一次裝置的信號，并轉(zhuǎn)換成流量顯示信號或輸出信號。雷諾數(shù)ReD=2320是從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界值。當流體ReD小于該值時，流動是層流；大于該值時，流動就開始轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌７€(wěn)定流和不穩(wěn)定流層流與紊流1.流體物理性質(zhì)和管流基礎(chǔ)知識流速分布

層流狀態(tài)下流速呈軸對稱拋物線分布，紊流狀態(tài)下流速呈軸對稱指數(shù)曲線分布，流速在管中心軸上達到最大。

流量測量方法，特點⑴差壓式流量測量法；⑵速度式流量測量法；⑶容積式測量法；⑷質(zhì)量流量測量法。流量儀表主要技術(shù)指標（1）流量范圍（2）量程和范圍度（3）壓力損失

組成： 節(jié)流元件、測量管段與取壓裝置。標準節(jié)流元件有孔板，噴嘴和文丘里管壓力損失對比：孔板>噴嘴>文丘里管流量方程：量程比：3：12.節(jié)流式流量計組成3.轉(zhuǎn)子流量計工作原理

利用節(jié)流原理測量流體的流量，但在測量過程中節(jié)流件前后的差壓值基本保持不變，而通過節(jié)流面積的變化反映流量的大小。⑴測量原理轉(zhuǎn)子流量計本體由垂直錐形管和一只轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子流量計流量方程推導體積流量受力平衡條件：環(huán)形流通面積A：

若錐形管設(shè)計時保證在零刻度