自動檢測技術復習課2015.1.7自動檢測技術復習題型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。現代檢測系統的組成 2。現代檢測系統的分類1.會構建實際工程物理量的檢測系統（***）例如：單路壓力測量系統例如：多路壓力測量系統

傳感器定義及作用傳感器是檢測系統與被測對象直接發生聯系的器件或裝置，由敏感元件和轉換部分組成。作用是感受指定被測參量的變化并按照一定規律轉換成一個相應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系必須是嚴格的單值函數關系，最好是線性關系；穩定性傳感器的輸入、輸出的單值函數關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。隨著科技和生產的迅速發展，現代檢測系統(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換方法分類按使用性質分類3.現代檢測系統分類（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（2）、按被測參量的檢測轉換方法分類電磁轉換光電轉換其他能/電轉換（3）按使用性質分類：標準表、實驗室表和工業用表第2章檢測技術基礎知識重點掌握：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。

動態特性參數絕對誤差

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的分子作為檢測儀器（系統）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。請問選用哪種規格的電壓表進行測量所產生的測量誤差較小?

［解]：四種表進行測量可能產生的最大絕對誤差分別如下：A表：B表：

C表：D表：

VVVVA表進行測量所產生的測量誤差較小。（1）按誤差的性質分類根據測量誤差的性質、產生測量誤差的原因，可分為系統誤差、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系分類：靜態誤差和動態誤差。系統誤差定義、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檢測系統靜態特性的主要參數

6.檢測系統的靜態特性7.檢測系統的動態特性一階系統的時域動態特性參數時間常數τ一階系統為階躍輸入，其輸出量上升到穩態值的63.2％所需的時間，稱時間常數。一階系統為階躍輸入時響應曲線的初始斜率為1/τ。響應時間

當系統階躍輸入幅值為A，得一階系統輸出響應表達式為（1-62）第4章力學量檢測技術重點掌握：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節如圖所示。彈性元件是核心部分，用于感受壓力并產生彈性變形；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.應變式壓力傳感器測量電路（如電子秤）彈性元件傳感元件(應變片)被測非電量電阻應變3.1.2常用壓力檢測儀表3.應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根據生產過程對壓力測量所允許的最大誤差，在規定的儀表精度等級中選擇確定4.壓力檢測儀表的旋轉3.2.2力的測量方法力的測量方法

力平衡法

測位移法

利用某些物理效應測力

5.力測量方法磁電式力平衡裝置特點：使用方便，受環境條件影響較小，體積小、響應快，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感應同步器4激光距離檢測5數字式編碼器角編碼器在結構上主要由可旋轉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：采用二進制循環碼盤(格雷碼盤)，它的相鄰數的編碼只有一位變化，因此就把誤差控制在最小單位內，避免了非單值性誤差。3.數字式轉速檢測在指定的時間T內，對轉速傳感器的輸出脈沖信號進行計數。若在時間T(s)內計數值為N，轉速傳感器每周產生的脈沖數為Z，則被測轉速n為：測定傳感器脈沖信號頻率f就可求出轉速n。⑴磁電感應式⑵電容式⑶霍爾式⑷光電式第6章溫度檢測技術重點掌握：1。溫標：種類，ITS-90溫標內容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），同時相應把絕對零度修訂為-273.15℃；把整個溫標分成4個溫區新確認和規定17個固定點溫度值1.ITS90基本內容熱電阻測溫方法（1）常用熱電阻材料：鉑電阻、銅電阻、熱敏電阻（2）目前工業用鉑電阻分度號（如Pt100）含義（3）溫度計算，根據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生自由電子的擴散現象，當達到動態平衡時，在熱電極接點處便產生一個穩定電勢差。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，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，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，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，都可歸結為2段電容的并聯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，內含磁致伸縮絲)，電路單元和浮子（內有一組磁鐵）。

超聲波液位計按傳聲介質不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種，三者應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時，會引起介電常數變化，產生測量誤差。為了消除這一介質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，因此料位變化僅與兩個電容變化量之比有關，而介質—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的電容值是需要經過測量才能得到的，可以判斷出C8、C9和C10充滿的是介質水，C1~C4充滿的是介質原油，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，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章流量檢測技術重點掌握：1。流量基本概念2。節流式流量計特點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 指單位時間內流體流經管道橫截面的數量。 當流體以體積表示時稱為體積流量,以質量表示時稱為質量流量。

體積流量

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

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部或外部，根據流體與一次裝置相互作用的物理定律，產生一個與流量有確定關系的信號； 二次儀表接受一次裝置的信號，并轉換成流量顯示信號或輸出信號。雷諾數ReD=2320是從層流轉變為紊流的臨界值。當流體ReD小于該值時，流動是層流；大于該值時，流動就開始轉變為紊流。穩定流和不穩定流層流與紊流1.流體物理性質和管流基礎知識流速分布

層流狀態下流速呈軸對稱拋物線分布，紊流狀態下流速呈軸對稱指數曲線分布，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質量流量測量法。流量儀表主要技術指標（1）流量范圍（2）量程和范圍度（3）壓力損失

組成： 節流元件、測量管段與取壓裝置。標準節流元件有孔板，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.節流式流量計組成3.轉子流量計工作原理

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

若錐形管設計時保證在零刻度