现代检测技术及仪表考试重点
第１章绪论
1.1.1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
１、当Z
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
用非电量)Z时，可直接用传感器将被测非电量X转换成电量Y。
２、当Z
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
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。
1.2.2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
1.3检测仪表与系统概述
1.2.1检测仪表与系统的基本组成
传感器:把被测的非电量变换成电量
测量电路:把传感器的输出电量变成电压或电流信号
显示装置:显示测量结果。模拟显示
数字显示
图像显示
1.3.2常规检测仪表与系统的基本类型
二、普通数字式检测仪表
（a ）模数转换式――A/D 转换器把直流电压转换成数字 (b) 脉冲计数式――计数器对传感器脉冲进行计数 三、微机化检测系统
具有普通的模拟式和数字式检测仪表所没有的新特点和新功能： (1)自动调零功能 (2)量程自动切换功能 (3)多点快速测量 (4)数字滤波功能 (5)自动修正误差 (6)数据处理功能 (7)多媒体功能 (8)通信或网络功能 (9)自我诊断功能
第２章 检测系统的基本特性
2.1.2检测系统的静态性能指标 一、 测量范围和量程 1、测量范围：（x min ，x max ）
x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。
2、量程： m i n m a x x x L -= 二、灵敏度S
dx
dy
x y S x =??=→?)(
lim 0
串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积
321S S S S =
三、
分辨力与分辨率
1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ?。
2、分辨率：全量程中最大的min x ?即min max x ?与满量程L 之比的百分数。 四、精度（见第三章） 五、线性度e L
max
..
100%L L F S e y ?=±
? 四、迟滞e H
%100.
.max
??=
S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行
程）的测试过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。
ΔHmax ――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值。
第３章 误差分析与处理基
3.1.1测量误差的概念及表达方式 一、绝对误差――测量值与真值之差
0x x x -=?
X ――检测仪表指示或显示被测参量的数值即仪表读数或示值（测量值） X 0――在一定时间、空间条件下客观存在的被测量的真实数值（真值），
一般情况下，理论真值是未知的，在工程上，通常用高一级标准仪器的测量值来代替真值。
二、相对误差（评定测量的精确度）
1、实际相对误差 %1000
??=x x
A δ 2、示值相对误差 %100??=
x
x
x δ 为了减小测量中的示值误差，当选择仪器、仪表量程时，应使被测量的数值接近满度值，一般使这类仪器、仪表工作在不小于满度值2／3以上的区域。 三、引用误差
1、引用误差――示值绝对误差Δx 与仪表量程L 之比值q
%100??=L
x q
2、最大引用误差max q
仪表量程内出现的最大绝对误差max x ?与该仪器仪表量程L 之比值，即
%100max
max ??=
L
x q 仪表在出厂检验时，其示值的最大引用误差q m ax 不能超过其允许误差Q （以百分数表示）即Q L
x q ≤?=
max
max 3、精度等级
工业检测系统常以允许误差Q 作为判断精度等级的尺度。规定：取允许误差百分数 的分子作为精度等级的标志，也即用最大引用误差中去掉百分号（%）后的数字来表示精度等级，其符号是G ，
100100max ?=?=q Q G
精度等级为G 的仪表在规定的条件下使用时，它的绝对误差的最大值的范围是 L G x ?±=?%max
[例3-1-1] 检定一个满度值为5A 的1.5级电流表，若在2.0A 刻度处的绝对误差最大，?x m a x ＝+0.1A ，问此电流表精度是否合格?
解 按式(3-1-6)求此电流表的最大引用误差
%0.2%1005
1
.0max =?=
q 2.0％＞1.5％
即该表的基本误差超出1.5级表的允许值。所以该表的精度不合格。但该表最大引用误差小于2.5级表的允许值，若其它性能合格可降作2.5级表使用。
[例３-1-2] 测量一个约80 V 的电压，现有两块电压表：一块量程300 V 、0.5级，另一块量程l00 V 、1.0级。问选用哪一块为好?
解 如使用300 V 、0. 5级表、按式(3-1-4)、(3-1-9)求出其示值相对误差为
%88.1%10080
%
5.0300≈??≤
δ 如使用100V 、1.0级表，其示值相对误差为
%25.1%10080
%
0.1100≈??≤
δ 可见由于仪表量程的原因，选用1.0级表测量的精度可能比选用0.5级表为高。故选用100V 、1.0级表为好。
3.1.2 测量误差的分类 一、随机误差
随机误差i δ是测量结果i x 与在重复条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值A 之差。即A x i i -=δ、∑=∞
→=n
i i n x n A 1
1lim
随机误差是测量值与数学期望之差，它表明了测量结果的分散性，经常用来表征测量精密
度的高低。随差越小，精密度越高。
二、系统误差
在相同测量条件下，对同一被测量进行无限多次重复测量所得结果的平均值A 与被测量的真值A 0之差。即0A A -=ε
系统误差表明了测量结果偏离真值或实际值的程度。系统误差越小，测量就越准确。所以，系统误差经常用来表征测量准确度的高低。
三、粗大误差
在相同的条件下，多次重复测量同一量时，明显地歪曲了测量结果的误差，称粗大误差，
3.3 系统误差的处理
3.3.3 系统误差的消除方法 一、消除产生误差的根源
二、对测量结果进行修正 三、采用特殊测量法 1、恒定系差消除法 (1）零值法 (2)替代法 (3)交换法 (4)补偿法
（5）微差法（虚零法
2、变值系差消除法
3.4 粗大误差的处理
3.4.1 粗大误差的判别
3.4.2拉依达准则
3.4.3格拉布斯准则
第四章阻抗型传感器
４.1 电阻式传感器
４.1.1 电位器式传感器
三、结构形式
2．非接触式――光电电位器图4－1－2（c）
4.1.2 电阻式应变传感器和固态压阻式传感器
一、电阻式应变传感器
（一）电阻应变效应——应变使电阻变化
（二）电阻应变片
3、安装——粘贴在试件表面（应使应变片轴向与所测应变方向一致）
4、应变片灵敏系数――应变片电阻相对变化与粘贴处试件表面应变之比
εR
R K /
?=
y y x x k k R
R
εε+=?x x H k εα)1(+=x k ε= x ε——试件表面纵向线应变 y ε——试件表面横向线应变
x k ——纵向灵敏系数，y k ——横向灵敏系数 应变片灵敏系数小于应变电阻材料灵敏系数
0)1(k k H k k x x <<+=α
5、温度误差的产生及危害 1）温度误差产生原因 ①应变电阻随温度变化
②试件材料与应变法的线膨胀系数不一致
2）温度误差的危害――产生应变测量误差即“虚假视应变”
温度变化产生的应变片电阻的相对变化可折算成的“虚假视应变”为
二、固态压阻式传感器
（一）半导体压阻效应——应力σ使半导体电阻率变化 （二）固态电阻式传感器
特点：在半导体硅材料基底上制成扩散电阻，作为测量传感元件， 优点：无须粘贴，便于传感器的集成化 缺点：易受温度影响。
4.1.3 热电阻和热敏电阻 一、热电阻——金属电阻
1．电阻——温度特性↑
t（正温度特性）
↑→R
2．对热电阻材料的要求
①温度特性的线性度好
②温度系数大且稳定
③电阻率
④物理化学性能稳定
二、热敏电阻——半导体电阻
PTC Positive temperature coefficient
CTC critical temperature coefficient
NTC negative temperature coefficient
NTC——常用于温度测量和温度补偿
PTC、CTC——常用作开关元件
3．NTC热敏电阻
①电阻——温度特性
结论：1°温度系数比热电阻大几十倍
2°非线性比热电阻严重
②伏安特性——图4-1-10应根据允许功能确定电流
4.1.4 气敏电阻
一、工作原理
半导体陶瓷与气体接触时电阻发生变化；1接触氧化性气体，电阻↑2接触还原性气体，电阻↓3浓度越大，电阻变化越大。用途：气体识别，浓度检测
1．材料——S n O2应用最广
2．组成气敏电阻体
加热器 4.1.6 电阻传感器接口电路 一、 电桥电路
2、电桥开路输出电压：
恒压源供电时 ))((4321423143421
1Z Z Z Z Z Z Z Z E Z Z Z Z Z Z E U ++-=???? ??+-+= 恒流源供电时 )
(43214
231Z Z Z Z Z Z Z Z I
U +++-=
3、几点结论：
1）由于温度引起的电阻变化是相同的，因此，如果电阻传感器接在电桥的相邻两臂， 温度引起的电阻变化将相互抵消，其影响将减小或消除；
2）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相同，则应将这两电阻传感器接在
电桥的相对两臂，但是这只能提高电桥输出电压，并不能减小温度变化的影响和非线性误差。
3）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相反，则应将这两电阻传感器接在电桥的相邻两臂，即构成差动电桥，这既能提高电桥输出电压，又能减小温度变化的影响和非线性误差。
4）恒流源供电时单臂电桥和差动半桥的温度误差都比恒压源供电时小，恒流源供电时差动全桥在理论上无温度误差。
4、应变电桥
将四个电阻应变片接入图4－1－14(a)电路构成应变电桥。设这四个应变片的型号相同，粘贴处的应变分别为,,,,4321εεεε因应变电阻的变化i i R R <
???? ???-?+?-?=
'≈444322114R R R R R R R R E U U 将（4－1－19）式即
)4,3,2,1(,==?i k R R i i
i
ε代入上式得 ()43214
εεεε-+-=
'≈kE
U U 例题４－１ 采用上下两个如图４－１－１（b ）所示的电位器式传感器，构成一个圆形电桥电路。随转动轴转动的绝缘连杆的两端装有电位器的滑臂且作为电压输出端。两电位器的连接端作为电桥电源端。设电位器的电阻为R ，其圆弧长为L ，圆弧半径为r ，即绝缘连杆长2r 。试导出电桥输出电压与转角的关系式。
解：圆形电桥电路如图T －4－1所示。其等效电路如图4－1－15(c)所示，
图T －4－1
???
??=?=?=?--?+=απβα902)22(
000000L r
U U R R U R R R R R R U U α测量范围为2/β±
（二）有源电桥――电桥输出电压U0与传感器电阻相对变化R
R
?成线性关系 ４.2 电容式传感器 4.2.1基本原理与结构类型
二、结构类型：变极距、变面积、变介质 4.2.2 输入－输出特性 一、变极距型
1、单一式图4-2-1（a ）初始时 00/d s c ε=动极板上移d ?
001)1(d d c d d d s
d
d s
c ?-
=
?-
=
?-=
εε 2、差动式图4-2-1（b ） )1/(01ds d c c ?-
=)1/(002d d c c ?+= 0
2121d d c c c c ?=+- 二、变面积型
1． 线位移式：
①单一式 图4-2-2（a ） 初始时 d
l b c c 0
0?=
=ε 移动l ?后
)1()
(0
00
0l l c d l l b c ?-
=?-=
ε②差动式 )1(001l l c c ?-= )1(002l l
c c ?+=
2．角位移式（差动结构）
①扇形结构——图4-2-3（a ）
初始时022*******)(2)(αεπαεπε?-=?-=
===d
r R d r R d s
c c c 转动α?后 )1()(2)
(0
00221αα
ααε?-
=?--=
c d
r R c
)1(0
02αα
?+
=c c 所以
2121αα
?-
=+-c c c c ②柱面形结构 图4-2-3（b ） 公式同上
三、变介质型（差动式） 图4-2-4
初始时 )(20021εε+=
==d
lb
c c c 介质（ε）块右移l ?时 d
l l b d
l l b c )
2()
2(01?-+
?+=
εε
所以 )()(2001εεεε-?++=
d
l b d lb c )21()21)((2000000ε
εε
εεεεεεε+-??+=+-??++=
l l c l l d lb 所以 )21(0002ε
εε
ε+-??-
=l l c c 所以
l
l
l l c c c c r r ??
+-=??+-=+-2112102121εεεεεε 二、交流电桥
1、电阻平衡臂电桥 图４-２-７（a ）
2、变压器电桥图４-２-７（b ）
开路（ZL →∞时）输出电压都为 2
112212022Z Z Z
Z E E Z Z Z E U +-?=-+?
=?
??
?
Z1和Z2若为两个电容传感器，则 .
.
12012
2C C E U C C -=
?+ 应用于变极距差动式电容传感器 00
2E d U d ?=
? 4.3 电感式传感器
4.3.2 互感式传感器
二、互感式传感器（差动变压器）组成原理
差动变压器也有变气隙式、变面积式为螺管式三种类型。 4.3.4 电涡流传感器 一、电涡流效应
1．电涡流的产生：成块金属置于交变磁场中 在固定磁场中运动，金属导体内产生环形感应电流——电“涡流”。
3．电涡流作用方式——图4-3-14
①反射方式——涡流环产生的磁场抵消一部分原激励磁场 ②透射方式——涡流环产生的磁场在另一侧线圈中产生感应电压
第5章 电压型传感器
5.1 磁电感应式传感器
5.1.1 基本原理和组成
一、基本原理——电磁感应定律 dt
d N
e φ-= 二、基本组成
1．磁路系统2．线圈——产生感应电压3．运动机构——感受被测运动 5.1.2 结构类型
一、变磁通式——永久磁铁和线圈均不动（变磁阻式） ①铁芯平移型 ②铁芯旋转型
二、恒磁通式——永久磁铁与线圈相对运动 ①动铁式②动圈式 5.2 压电式传感器
5.2.1 压电效应及其表达式
一、压电效应 只动态测量 1．正压电效应（压电效应） 某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状态；当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变。
5.2.2 常用压电材料 1、石英晶体2、压电陶瓷 5.2.4接口电路
一、压电传感器等效电路 图5-2-11
i c a C C C C ++= i a R R R /=
dt
dq i =
所以Q j I ω= 二、电压放大器 图5-2-12
1
0U K U ?= 1
21R R K += ω
ωωωωj C
Q c j R
Q j c j R
I U i
11
1
1
+?=
+=
+=
RC
10=ω 2
00)(
11ω
ω+?=
C
KQ
U （一阶高通滤波特性）
0ωω>>时，]/[/0i c a C C C kQ C KQ U ++==
测力时，dF Q = C
dF K
U =0 5.3 热电偶（thermal couple ）
5.3.1 热电效应： 若两个节点处于不同的温度，回路中就会产生电动势，因而在回路中产生电流
一、热电势的产生 1、两个不同电极的材料2、两个节点的温度 若PA>PB 则A 为正极 1．单一导体的温差电势
2．两种导体的接触电势与1、金属材料有关2、接触面的温度有关 3．热电偶回路总热电势
1、AB 材料相同或两端温度相同则总热电动势也相同 二、热电偶基本定律
1、中间导体定律——在热电偶回路中接入第三种导体时，只要第三种导体两端温度相同，就不会影响热电偶回路中的总热电动势。 应用：1、热电偶回路接入仪表
2、开路热电偶的应用
2、中间温度定律——热电偶AB 在节点温度为T 、To 时的热电动势等于该热电偶在接点温度为T 、Tn 和Tn 、To 时的热电动势之和。
应用：制作分度表——)0,(T E AB 与摄氏温度T 的对应数据表
3、标准电极定律——),(),(),(000T T E T T E T T E BC AC AB -=
应用：选配热电偶——图5-3-4 5.3.2 热电偶的材料、型号及结构 一、热电偶的材料 铂 二、热电偶的冷端处理 1、冷端恒温方式：
1°冰浴法 2°恒温槽法 3°简易法
2、冷端的延伸——使冷端远离被测热源
3、冷端温度波动的自动补偿――电桥补偿法 5.4光电式传感器 5.4.1光电器件
一、光电发射型光电器件
1、外光电效应――光电发射效应
光电发射――在光线照射下，物体内的电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。
2、光电发射型光电器件 1）光电管
真空光电管 适合于要求温度影响小和灵敏度稳定的场合 充气光电管 适合于要求灵敏度高的场合 光电倍增管 适合在微弱光下使用，但是不能接受强光刺激，否则易于
损坏。
二、光导型光电器件
1、内光电效应――绝大多数的高电阻率半导体，受光照射吸收光子能量后，
会产生电阻率降低而易于导电的现象。
3、光导型光电器件
１） 光敏电阻
不受光照时的电阻值――暗阻，一般在兆欧数量级， 受光照时的电阻值――亮阻。一般在几千欧以下。 ２） 光敏二极管
光敏二极管基本电路――图5-4-6
不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态 ３） 光敏三极管
光敏三极管基本电路――图5-4-7
不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态 三、光伏型光电器件——光电池
1、光生伏特效应――光照射引起PN 结两端产生电动势的现象。
2、光电池――直接将光能转变为电动势的光电器件(有源传感器) 光电池应用电路图5-4-9
5.4.2光电器件的基本特性 一、光电特性和光照特性
二、光谱特性
三、伏安特性 四、频率特性 五、温度特性
5.4.3光电式传感器的基本组成和类型 一、光电式传感器的基本组成 1、光源
2、光学通路
3、光电器件
4、测量电路
二、光电传感器的基本类型
1、透射式 应用：测量透明度和混浊度。
2、反射式 应用：测量表面粗糙度
3、辐射式 应用：光电高温计和炉子燃烧监视装置。
4、遮挡式 应用：测量物体面积、尺寸和位移等
5、开关式 应用：①开关，②产品计数或测量转速等，③编码。
5.5 霍尔传感器
5.5.1、霍尔效应定义:光导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势这种物理现象称为霍尔效应。
5.5.2霍尔传感器组成与基本特性 一、霍尔元件
1、材料——多用N 型半导体
霍尔片——半导体薄片 引线——激励电极、
霍尔电极
封装外壳——陶瓷或环氧树脂
二、电路部分
2、霍尔元件的输出电路 线性应用
开关应用
3、输出叠加连接方式 直流供电
交流供电
三、磁路部分
图5-5-6――产生梯度磁场B cx =
霍尔片沿x 方向移动时，若控制电流I 保持不变，则霍尔电势为：
H H H U K IB K I cx kx ==?=
四、基本特性
1、霍尔传感器的灵敏度和线性度主要取决于磁路系统和霍尔元件的特性。
2、提高磁场的磁感应强度B 和增大激励电流I ，也可获得较大的霍尔电势。
但I 的增大受到元件发热的限制。 １、 霍尔传感器动态性能好。 5.5.4测量误差及补偿办法
（1）恒流源供电和输入回路并联电阻 （2）采用恒压源和输入回路串联电阻 （3）合理选取负载电阻RL 的阻值 (4)采用温度补偿元件
(５)不等位电压U0的温度补偿
第6章 数字式传感器
二、莫尔条纹的形成与特点
1、莫尔条纹的形成
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。莫尔条纹之间距远大于光栅栅距W
W W H >>=2
sin
2β
2、莫尔条纹的主要特性：
(1) 移动方向： 主光栅右移，则莫尔条纹向下移；
主光栅左移，则莫尔条纹向上移。
(2) 移动距离：主光栅移动一个栅距W ，莫尔条纹移动一个条纹间距H 。
莫尔条纹具有放大作用，即H ＞＞W 。
(3)平均效应：莫尔条纹具有减小光栅栅距局部误差的作用 三、光电转换电压与光栅位移的关系
主光栅移动一个栅距W ，光电转换电压变化一个周期
02c o s ()
a v m u U U x W
π=+ 第7章 新型传感器
7.1 光纤传感器
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、光纤传感器的分类及作用
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
光电磁效应：光生载流子的扩散运动在磁场作用下产生偏转的一种物理效应。
7.3.2红外探测器的类型 一、光敏红外探测器
1、电真空器件(光电管、光电倍增管)，
2、半导体器件
二、热敏红外探测器
一、热释电效应
当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化而产生的电极化现象、称为热释电效应。能产生热释电效应的晶体称为热释电体。
7.4超声波与核辐射传感器
7.4.1超声波传感器
1、超声波的定义：振动在弹性介质中的传播称为波动，简称波。高于2
×4
10Hz的机械波称为超声波。
2、超声波与声波的异同：
相同点：传播速度也取决于介质的密度和介质的弹性常数
在两介质的分界面上将发生反射和折射及波型转换
不同点：①振动频率高而波长短，因而具有束射特性，方向性强，可以定向传播。
②能量远远大于振幅相同的一般声波，并具有很高的穿透能力。
二、超声波传感器。
――产生超声波和接收超声波的装置，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。
超声波探头按其工作原理可分为1、压电式2、磁致伸缩式3、电磁式
3、工作原理：逆压电效应将高频电振动转换成机械振动，以产生超声
波。
正压电效应将接收的超声振动转换成电信号。
三、超声检测方法
1、透射法
用两个探头，分别置于被测对象的相对两侧，一个发射超声波，一个接收超声波。
2、反射法
通常采用一个超声波探头，兼做超声波发射和接收用。
3、频率法
是利用超声波测量流速时采用的方法
二、核辐射传感器主要由放射源和探测器组成。
1、放射源
要求：采用的同位素有较长的半衰期及合适的放射强度
应使射线从测量方向射出，而其它方向则必须使射线的剂量尽可能小。
2、探测器
3、核辐射的防护
在实际工作中要采取各种措施来减小射线的照射强度和照射时间。
第九章机械量电测法
9.1 转速的电测法
9.1.1模拟式电测法
一、测速发电机——把转速转换成电压有直流式和交流式
9.1.2计数式电测法
一、转速传感器――将转速转换成脉冲频率
第10章 热工量电测法
10.1 压力和差压的电测法
10.1.1 压力的概念、单位和测量方法 一、压力的概念和术语
压力――流体介质作用于单位面积的力 压力术语间的关系――图10-1-1
1、绝压P a ――是相对于绝对真空(绝对零压力)所测得的压力
2、表压P g ――b a g P P P -= b P ——大气压力
3、负压Pv ――v b a P P P =-
真空度V ――低于大气压力的绝对压力 4、差压Pd ――两个压力之间的差值 二、压力单位 2/11m N P a =
三、压力测量方法
1、压力平衡法
(1)砝码压力平衡式――活塞式压力计 (2)液体压力平衡式――液柱式压力计
2、弹性变形法――弹性式压力（应用最普遍）
3、电测法
(1)直接法，如压电式压力传感器压阻式、压力传感器。
(2)间接法--以压力敏感型弹性元件作为敏感器配接传感器，
10.1.2压力敏感器
――压力敏感器是能够将压力转换为应变和位移的弹性敏感元件
一、弹簧管 图10－1-2
弯曲成C 形的空心扁管，一端与接头相连，另一端(自由端)密封 二、波纹管 图10－1-3
带同心环状波形皱纹的薄壁圆管，一端开口，另一端封闭 三、膜片
用金属或非金属制成的圆形薄片。平膜片――断面是平的 图10－1-4
（a ）
波纹膜片――断面呈波纹状 图10－1-4（b ）
四、膜盒：两个膜片边缘对焊起来，构成膜盒(图10-1-4c)。
几个膜盒连接起来，组成膜合组(图10-1-4d)
五、薄臂圆筒 图10－1-5
壁厚一般都小于圆筒直径的1/20，圆筒的一端开口，一端不通， 筒壁在圆周方向和轴向上的应变均与压力P 成正比。
10.1.3压力的电测法 一、应变式压力传感器
共同点：将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上，由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变，再由应变电桥将应变转换为电压输出。 1、膜片式压力传感器 图10－1-6 2、筒式压力传感器 图10－1-7 3、组合式压力传感器 图10－1-8 二、位移式压力传感器
共同点：将位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在
一起，将压力转换为位移，再由位移传感器将位移转换为电量，
1、电容式压力传感器 图10－1-9
2、电感式压力传感器 图10－1-10
3、电位器式压力传感器 图10－1-11
4、霍尔式压力传感器 图10－1-12
5、光电式压力传感器 图10－1-13 三、谐振式压力传感器——振弦式 图10－1-14 １、 振弦式压力传感器 图10－1-14 ２、 振膜式压力传感器 图6-3-9 ３、 振筒式压力传感器 图6-3-6 四、压阻式压力传感器——图10－1-15
硅膜片上做四个相等的电阻，经蒸镀铝电极及连线，接成惠斯登电桥。 五、压电式压力传感器——图10－1-16
薄壁筒底承受外部压力为 F P A =? 压电晶片组所受力F1与外部压力F 之比为
121
1
1/F F k k =
+ 10.1.4差压电测法
一、差压敏感器——把差压传换为应变或位移
测量膜片应变或中心点位移与测量膜片两侧压力差成正比
二、电容式（位移式）差压传感器 图10-1-17
公共动极板将两侧压力差转换成位移，使两电容差动变化与压差成正
比。
P K P P K C C C C L H ?=-=+-)(2
12
1
10.2温度电测法
10.2.1温度的概念、单位和测量方法 一、温度的概念
温度是表征物体冷热程度的一种物理量，是物体内部分子无规则运动剧
烈程度的标志。
三、温度测量方法
１、 接触式――温度传感器与被测物体发生接触 热对流、热传导 ２、 非接触式――温度传感器与被测物体不发生接触 热辐射
自动检测技术及仪表试卷A标准答案
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【VIP专享】《检测技术及仪表》习题集
<检测技术及仪表>题库 一、填空与选择 1、差压式流量计，流量Q与成正比，转子流量计，流量Q与成 正比。 2、转子流量计在出厂时必须用介质标定，测量液体用标定，测量气体用标定。 3、铂铑一铂材料所组成的热电偶，其分度号为；镍铬一镍硅材料组成的热电偶，其分度号为。 4、铂电阻温度计，其分度号为P t100，是指在温度为时，其电阻值为。 5、差压式液位计因安装位置及介质情况不同，在液位H=0时会出现差压△P 、△P 和△P 三种情况，我们分别称差压式液位计、、。 6、电子自动电位差计的工作原理是采用工作的，是根据已知来读 取。 7、动圈显示仪表与温度传感器配接使用时应相互，XCZ-101型是与配接 使用，XCZ-102型是与配接使用。 8、差压式流量计是一种截面、压降流量计。 转子式流量计是一种截面、压降流量计。 9、热电偶温度计是以为基础的测温仪表，分度号为K是指电极材料 为、热电阻温度计是利用金属导体的随温度变化而变化的特性来测温、分度号为Pt100是指温度为时，电阻值为。 10、使用热电偶温度计测温需考虑冷端温度补偿问题，常用的四种补偿方法为、、和。 11、电位差计是根据原理工作的，是将被测电势与相比较，当平衡后由读取。 12、自动电子电位差计与热电偶配套测温冷端温度补偿是利用桥路电阻实现的，它是一个随温度变化的。 13、绝对误差在理论上是指仪表和被测量的之间的差值。工业 上经常将绝对误差折合到仪表测量范围的表示，称为。 14、测量物位仪表的种类按其工作原理主要有下列几类、、 、、、、和。 15、热电偶测量元件是由两种不同的材料焊接而成，感受到被测温度一端 称。 16、检测仪表的组成基本上是由、、三部分组成。 17、在国际单位制中，压力的单位为，记作，称为符 号以表示，简称为。 18、在压力测量中，常有、、之分。 19、工业上所用的压力仪表指示值多数为，即和
现代检测技术期末模拟试题
一、填空（1分* 20=20分） 如热电偶和热敏电阻等传感器。 表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是100 C电阻值与0 C电阻值之比。 电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 它广泛用于测量大量程直线位移。 利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13 ?用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器, 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14.铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15 ?减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16.空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的, 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17.由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 20.磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输岀。 21 .霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分* 6=12分,5、6题答案不止一个） 用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A.变间隙式 文档可自由复制编辑B.变面积 C.变介电常数式 D.空气介质变间隙式; 1. 传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 2. 3. 4. 单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低, 5. 6. 7. 光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9. 热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10?金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形匚的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11?磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12.传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 光电阴极材料不同的光电管, 18.把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条 纹，称莫尔条纹。 19?霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输岀。 C 1. C 2. 当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A.应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C.应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比; C 3.
《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。
自动检测技术及仪表试卷A标准答案
1、差压式流量计，流量Q与差压平方根成正比，转子流量计，流量Q与成 正比。 2、转子流量计在出厂时必须用介质标定，测量液体用标定，测量气体用 标定。 3、铂铑一铂材料所组成的热电偶，其分度号为；镍铬一镍硅材料组成的热电偶，其分 度号为。 4、铂电阻温度计，其分度号为P t100，是指在温度为时，其电阻值为。 5、差压式液位计因安装位置及介质情况不同，在液位H=0时会出现差压△P 、△P 和△P 三种情况，我们分别称差压式液位计、、。 6、电子自动电位差计的工作原理是采用工作的，是根据已知来读 取。 7、动圈显示仪表与温度传感器配接使用时应相互，XCZ-101型是与配接使用， XCZ-102型是与配接使用。 8差压式流量计是一种截面、压降流量计。转子式流量计是一种截面、压降流量计。 9、热电偶温度计是以为基础的测温仪表，分度号为K是指电极材料为、 热电阻温度计是利用金属导体的随温度变化而变化的特性来测温、分度号为Pt100是指温度为时，电阻值为。 10、使用热电偶温度计测温需考虑冷端温度补偿问题，常用的四种补偿方法 为、、和。 11、电位差计是根据原理工作的，是将被测电势与相比较，当 平衡后由读取。 12、自动电子电位差计与热电偶配套测温冷端温度补偿是利用桥路电阻实现的，它是一个 随温度变化的。 13、绝对误差在理论上是指仪表和被测量的之间的差值。工业上经常 将绝对误差折合到仪表测量范围的表示，称为。 14、测量物位仪表的种类按其工作原理主要有下列几类、、 、、、、和
。 15、热电偶测量元件是由两种不同的材料焊接而成，感受到被测温度一端 称。 16、检测仪表的组成基本上是由、、三部分组成。 17、在国际单位制中，压力的单位为，记作，称为符号 以表示，简称为。 18、在压力测量中，常有、、之分。 19、工业上所用的压力仪表指示值多数为，即和之差。 20、应用液柱测量压力的方法是以液体原理为基础的。一般是采用充有水或水 银等液体的、、进行压力测量的。 21、应用弹性变形测量压力常用的弹性元件有、、等。 当弹性元件在受到作用力作用时，会产生或 位移。 22、应用电测法测量压力是通过压力传感器直接将被测压力变换成、、 、等形式的信号来进行压力测量的。其主要类别有、 、、、、等。 23、霍尔式压力传感器是基于原理，利用霍尔元件将被测压力转换成为输出 的一种传感器，应用这种原理还可以制成检测其物理量，如、、、等传感器。 24、浮力式液位计是应用原理测量液位的。它是利用漂浮于液面上的反映 液位的变化；或利用浮子浮力随而变化。前者称为法，后者称为法。 25、电磁流量计是采用原理工作，其特点是能够测量、 、以及含有或的流量。 测量导管由制成。一般为、或某些具有高电阻率的。 26、温度测量范围甚广，测温仪表的种类也很多。按工作原理分有、、 以及等；按测量方式分有和两类。 自动检测技术及仪表学生姓名：学号： 1.仪表的检定方法可归纳成：示值比较法和标准物质法两种。 2.温标是一个量度温度的标尺；它规定了温度读数的起点（零点）和测温基本单位。 3.压力检测主要方法有：液柱式压力检测、弹性式压力检测、负荷式压力检测、电气 式压力检测。 4.当测量稳定压力时，最高压力不应超过量程上限的3/4 ；当测量脉动压力时，最高压力不应 超过量程上限的2/3 ；当测量高压压力时，最高压力不应超过量程上限的3/5 ；为了保证
《现代检测技术及仪表》第2版习题解答(孙传友编)第6章
第6章 6-1 答：有三条码道。码盘上最外圈码道上只有一条透光的狭缝，它作为码盘的基准位置，所产生的脉冲将给计数系统提供一个初始的零位(清零)信号；中间一圈码道称为增量码道，最内一圈码道称为辨向码道。这两圈码道都等角距地分布着m 个透光与不透光的扇形区，但彼此错开半个扇形区即90°/m 。所以增量码道产生的增量脉冲与辨向码道产生的辨向脉冲在时间上相差四分之一个周期，即相位上相差90°。增量码道产生的增量脉冲的个数用于确定码盘的转动角度，辨向脉冲与增量脉冲的相位关系用于确定码盘的转动方向。 6-2 答：因为主光栅沿栅线垂直方向(即x 轴方向)移动一个光栅栅距W ，莫尔条纹沿y 轴正好移动一个条纹间距H （H>>W ），光电元件的输出电压变化一个周期，光栅辩向电路产生一个脉冲计数，采用电子细分技术后，主光栅移动一个光栅栅距W ，细分电路将产生m 个计数脉冲，光栅的分辨率即一个脉冲计数代表的位移就从W 变成W/m 。光栅的栅距一般为0.01～0.1mm ，电子细分数在12～60甚至更多，因此光栅传感器能测量很微小的位移。 光栅传感器中有两个相距四分之一莫尔条纹间距的光电元件，这两个光电元件的输出信号u 1和u 2的相位差正好等于π/2。当位移反方向时，正向位移时原来相位超前的那个光电元件的输出信号的相位，就从相对超前变为相对迟后，这就会使相关的辨向电路控制计数器从脉冲加计数变成脉冲减计数，因此计数器的计数结果反映位移正负两抵后的净位移。 6-3 答：长光栅所允许的移动速度V 受光敏二极管响应时间τ的限制τ≥V W 故s m s m W V /2010501063=?=≤--τ 6-4 解：六位循环码码盘测量角位移的最小分辨率为： rad 098.06.52 3606=== α。 码盘半径应为： mm mm l R 1.0098 .001.0===α 循环码101101的二进制码为110110，十进制数为54； 循环码110100的二进制码为100111，十进制数为39。 码盘实际转过的角度为： 846.515)3954(=?=?-=αθ。 6-5 答：莫尔条纹宽度为mm mm W H 73.522.0sin 210202sin 23=?==- β 因为标尺光栅每移动一个栅距W ，莫尔条纹就移动一个条纹宽度H 的距离,所以当标尺光栅移动100微米时，莫尔条纹移动的距离为
自动检测技术及仪表试卷(5)
检测技术及仪表大学试卷 院系：专业：级：2006 学年学期 一、填空题（20%；每题2分。) 1.按误差数值表示的方法，误差可分为绝对误差、相对误差、引用误 差。 2.温标的三要素是指基准温度点、基准仪器、和插补公式。 3.单管压力计与U形管压力计相比，其读数误差可减小一半，其原因 是它只进行一次读数。 4.当测量稳定压力时，最高压力不应超过量程上限的3/4；当测量脉动压力 时，最高压力不应超过量程上限的2/3；当测量高压压力时，最高压力不应超过量程上限的3/5。 5.静压式液位计是根据流体的静压平衡原理工作的，它可分为压力 式和差压式两大类。 6.热电偶产生热电势的充要条件是：两种不同的电极材料和、两接点温度不 同。 7.当充满管道的流体流经节流装置时，流束将在缩口处发生足部收缩，从而 使流速增加，而静压力降低。 8.绝对零度是—273.16oC；水的三相点是273.16K或0.01oC； 水的冰点是273.15K或0oC；水的沸点是373.15K或100oC。 9.热导式气体分析仪测某气体浓度时，应满足的条件是：背景气体的导热系数要 基本相同和待测气体的导热系数和背景气体的导热系数有较大的差别。10.热磁式氧分析器是利用氧气是一种强顺磁性气体，以及氧气的磁化率与 温度平方成反比这一特性进行测量的。 二、判断题（(10%；每题1分；对的在括号内打，错的在括号内打╳。) 1.测量值小数点后的位数愈多，测量愈精确。(╳) 2.红外气体成分分析仪可测混合气体中任何组分的含量。() 3.当被测压力高于大气压时，被测压力引至单管压力计的盅形容器中去。(√)
4.用椭圆齿轮流量计测流量的过程中，同流体的流动形态即雷诺数有关。( ╳) 5.用电容式液位计测导电液的液位时，介电常数是不变的。液位变化，相当于电 极面积在变化。(√) 6.辐射式温度计测量值需经修正后才能得到实际温度。(√) 7.热电偶冷端温度补偿法中的计算修正法是根据中间导体定律来进行计算修正 的。（╳） 8.安装标准节流装置时其前后需有足够长的直管段。（√） 9.液位变化时，浮球式液位计浮球位置变化，因而可测出液位高低。（√） 10.选用仪表时得到某仪表的精度为1.33%，则应选仪表的精度等级为1.0级。（√） 三、选择题（10%；每题2分；把正确答案填在括号内。) 1.仪表的精度级别指的是仪表的：( C ) A.基本误差； B.最大误差； C.基本误差的最大允许误差。 2.转子流量计中的流体流动方向是：( B ) A.自上而下； B.自下而上； C.自上而下或自下而上都可以。 3.补偿导线的正确敷设，应从热电偶起敷到（C）为止。 A.就地接线盒； B.仪表盘端子板； C.与冷端温度补偿装置同温的地方。 4．用压力法测量开口容器液位时，液位高低取决于：（B） A、取压点位置和容器横截面； B、取压点位置和介质密度； C、介质密度和容器横截面。 5．用热电偶与带冷端温度补偿的仪表配套测温度时，如果热端温度升高2℃，室温（冷端温度）下降2℃，则仪表的指示（A ）。 A.升高2℃； B.升高4℃； C.保持不变。 四、简答题（24%；每题6分。）
检测技术及仪表课程设计报告
检测技术及仪表课程设计报告 1、1 课程设计目的针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1、2课题介绍本课设题目以多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案，包括检测方法，仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。 1、3 实验背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界分关注而又至今未能解决的难题之一。 1、4 实验原理 1、4、1 检测方法按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法
和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。 1、4、2 热阻法原理简介表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量mf，污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示： （1-1）图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻通常测量污垢热阻的原理如下：设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的，图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为： （1-2）图1b为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为： （1-3）忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为（1-4）于是两式相减得： （1-5）该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：（1-6）（1-7）若在结垢过程中，q、Tb均得持不变，且同样假定（1-8）则两式相减有： （1-9）这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。
现代检测技术期末模拟试题
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
现代检测技术及仪表 考试题
第一章 1. 5大热功量：温度、压力、物位、流量、成分 2.传感器：能把外界非电信息转换成电信号输出的装置。能把被测非电量转换为可用非电量的装置为敏感器。异同：敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是象传感器那样把非电量转换成电量。理论上讲，M 种敏感器，N 种传感器和3种仪表电路的排列组合可产生出（M*N*3）种非电量检测仪表。 3. 非电量电测法有哪些优越性。 答：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，具有很宽的频带。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。 4. 常见的检测仪表有哪几种类型？画出其框图，简述其工作原理。 答：普通模拟式检测仪表、普通数字式检测仪表、微机化 在整个测量过程中，只是模拟量之间发生转换。测量结果用指针相对标尺的位置来表示。 二、普通数字式检测仪表 （a ）模数转换式――模拟测量电路把传感器输出的电量转换成直流电压信号，A/D 转换器把直流电压转换成数字，最后由数字显示器显示出来 (b) 脉冲计数式――信号放大整形后，由计数器进行计数最后由数字显示器显示出来 三、微机化检测系统 传感器将被测非电量转换成电量，测量通道对传感器信号进行调理和数据采集，转换成数字信号，送入微机进行必要处理后，由显示器显示出来并记录下来。 第4章 2、有源电桥―电桥输出电压U0与传感器电阻相对变化R R ?成线性关系02E R U R ?=- ? 4、为什么线绕式电位器容易实现各种非线性特性而且分辨力比非线绕式电位器低? 答：由线绕式电位器可见，只有当电刷的位移大于相邻两匝线圈的间距时，线绕式电位器的电阻才会变化一个台阶。而非线绕式电位器电刷是在电阻膜上滑动，电阻呈连续变化，因此线绕式电位器分辨力比非线绕式电位器低。 5、电阻应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小吗?为什么? 答：应变片的灵敏系数k 是指应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比称为，而应变电阻材料的应变灵敏系数k0是指应变电阻材料的阻值的相对变化与应变电阻材料的应变之比。实验表明：k ＜k0，除了黏结层传递应变有损失外，另一重要原因是存在横向效应的缘故。 6、热电阻与热敏电阻的电阻—温度特性有什么不同? 答：热电阻：金属的电阻率随温度的升高而升高，从而使金属的电阻也随温度的升高而升高，金属热电阻的电阻温度系数为正值。热敏电阻的电阻温度系数分为三类：(1)负温度系数 (2)正温度系数 (3)临界温度系数 7、为什么气敏电阻都附有加热器? 答：气敏电阻都附有加热器，以便烧掉附着在探测部位处的油雾、尘埃，同时加速气体的吸附，从而提高元件的灵敏度和响应速度。半导瓷气敏电阻元件一般要加热到200℃～400℃。 8、自感式传感器有哪些类型?各有何优缺点? 答：自感传感器有三种类型：变气隙式、变面积式和螺管式。变气隙式灵敏度最高，但非线性严重，示值范围只能较小，自由行程受铁心限制，制造装配困难。变面积式和螺管式的优点是具有较好的线性，示值范围大些，自由行程可按需安排，制造装配也较方便。此外，螺管式与变面积式相比，批量生产中的互换性好。 9、试比较差动自感式传感器与差动变压器式传感器的异同? 答：差动自感式传感器与差动变压器式传感器的相同点是都有一对对称的线圈铁心和一个共用的活动衔铁，而且也都有变气隙式、变面积式、螺管式三种类型。不同点是，差动自感式传感器的一对对称线圈是作为一对差动自感接入交流电桥或差动脉冲 调宽电路，将衔铁位移转换成电压。而差动变压器式传感器的是作为变压器的次级线圈，此外，差动变压器式传感器还有初级线圈（差动自感式传感器没有）。 10、试说明图４－３－１１电路为什么能辨别衔铁移动方向和大小?为什么能调整零点输出电压? 答：图(a)和图(b)的输出电流为Iab=I1-I2，图(c)和图(d)的输出电压为Uab=Uac-Ubc 。当衔铁位于零位时，I1＝I2,Uac=Ubc ，故Iab=0,Uab=0;当衔铁位于零位以上时，I1>I2，Uac>Ubc ，故Iab>0，Uab>0;当衔铁位于零位以下时，I1
《现代检测技术及仪表》第2版习题解答(孙传友编)
严正声明：孙传友是高等教育出版社出版的《现代检测技术及仪表》第1版和第2版教材及其习题解答的唯一著作权人。该教材的习题解答仅供读者和网友下载阅读。任何其他人将该习题解答的内容冠以其他文档名称以自的己名义在任何网站发布，都侵犯了作者的著作权，如不自行删除，必将承担侵权的后果和法律责任。 《现代检测技术及仪表》第2版习题解答 孙传友编 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。能把被测非电量转换为传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)的装置或器件，叫做敏感器。如果把传感器称为变换器，那么敏感器则可称作预变换器。敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是象传感器那样把非电量转换成电量。 1-5答：
过程检测技术及仪表习题
绪言 练习与思考 1．简述过程检测技术发展的起源？ 2．过程检测技术当前的主流技术和主要应用场合？ 3．请谈谈过程检测技术的发展方向是什么？ 4．谈谈你所知道的检测仪表？ 5．你认为过程检测技术及仪表与传感技术的关系是怎么样的？ 第一章 练习与思考 1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？ 2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？ 5．开环结构设表的灵敏度1 n i i S S ==∏，相对误差1 n i i δ δ==∑。请考虑图1—4所示闭环 结构仪表的灵敏度1 f S S （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ- （f δ为反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。 提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况： （1）各环节精度相差不多； （2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？ 7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？ 9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下：
试求检测过程中可能出现的最大误差？ 10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω， 31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ?=Ω，0.01N R ?=Ω，31R ?=Ω（如图 1— 23所示）。 11．某测量仪表中的分压器有五挡。总电阻R 要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下： 110000R =Ω，21000R =Ω，3100R =Ω，410R =Ω，51R =Ω（如图 1—24所示）。 12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h ，然后乘以贮罐截面积A ，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hA ρ=。但采用该法测量M 时，随着环境温度的变化，液体密度ρ也将随着变化，这就需要不断校正，否则将产生系统误差。试设计一种检测方法，可自动消除（补偿）该系统误差。