宋彤《过程检测技术及仪表》检测技术小结

霍尔检测元件是一种基于霍尔效应的检测元件， 它可将被测量，如电流、磁场、位移、压力等转 换成霍尔电压。
E A B T ,T 0 E A B T ,T C E A B T C ,T 0
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热以热电在电偶 使 势回 用 只路 时 与电 被T0势测必同温须时度保与有持两关恒点。定温或度进T行,T补0 有偿关，，使所得
晶体管温度检测元件 晶的用体基这二极 个极、 原管发 理的射 可极制PN间成结的晶正电体向压管电温U压b度e U与检d温测和度元晶件T体。有三关极，管利
产生系统误差的主要原因
测量原理或测量方法的不完善、
标准量值的不准确、
仪表本身的缺陷及环境条件的变化等。
系统误差是可以通过修正来补偿，但不能完全 排除。
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②随机误差
在同一测量条件下，多次重复测量同一被测量时， 其误差绝对值和符号以不可预定的随机性的方式 变化，此误差称为随机误差。
随机误差的产生可能是由于人们尚未认识的原因， 或目前尚无法控制的某些因素（如电子线路中的 噪声）的影响，即偶然因素所引起的。
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② 灵敏度 S
检测仪表对被测量变化的灵敏程度，即在被测量 改变时，经过足够时间检测仪表输出值达到稳定 状态后，仪表输出变化量匀与引起此变化的输人 变化量酝之比;
③回差(变差)
反映检测仪表对于同一被测量在其上升和下降时 对应输出值之间的差值。
④ 线性度
衡量检测仪表实际输入一输出特性偏离线性的程 度，用非线性误差来表示，它是实际值与理论值 之间的绝对误差的最大值.
测量范围一般为 -50~150 ℃ 。
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② 热敏电阻
热敏电阻是由金属氧化物或半导体材料制成的热 敏元件。
种类：
负温度系数（ NTC ）热敏电阻、 正温度系数 ( P TC ）热敏电阻、 临界温度（ CTR ）热敏电阻三种。 热敏电阻的电阻值高，且电阻温度系数大，化学 稳定性好，
测温范围在 -100~300 ℃ 之间。
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（2）电阻式检测元件
电阻式检测元件的基本原理是将被测物理量转换
成元件的电阻值的变化。常用的
电阻应变片是基于“应变效应”工作的，即导体
或半导体材料在外力作用下产生机械变形，引起 其电阻值的改变。
热电阻式检测元件
物质的电阻率随温度的变化而变化的特性称为热
电阻效应，利用热电阻效应制成的检测元件称为
热电阻。热电阻分为金属热电阻和半导体热敏电
阻两大类。
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① 金属热电阻
常用的金属热电阻有铂电阻和铜电阻等。
a .铂电阻 铂电阻有很好的化学稳定性，且复现性好，可作 为基准电阻和标准热电阻，
温度测量范围为-200~ 850 ℃ 。 b .铜电阻
铜电阻具有电阻温度系数大，易加工，线性好等 优点。但易被氧化，
（2）系统误差的合成
考虑测量模型 Xi为被测参数或外界影响因素。当函数关系明确， 各个影响量的测量误差 △ x i已知，则待测量 y 的 总误差 △ y 为，
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第2章 检测技术与检测元件
2.1 各种元件的工作原理及特点 知识要点 （1）机械式检测元件
机械式检测元件是将被测量转换为机械量信号 （如位移、振动频率、转角等），主要有弹性式 检测元件和振动式检测元件。
检测技术与仪表课程小结
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第1章
1. 知识要点 1.1检测技术与检测仪表
检测过程:能量转换+与标准单位比较 检测系统的构成(方框图)。 1.2检测仪表的基本性能 概念及描述式 ① 准确度与精度等级 仪表的准确度通常用仪表满刻度相对百分误差略 去百分号来表示，也称精度或精确度。 精度等级的数值越小，仪表的准确度越高，或者 说仪表的测量误差越小。
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（4） 热电式检测元件 热电偶检测元件 热电偶的热电势主要由接触电势产生，所以闭合
回路的总电势可表示为
E A B T ,T 0 eA B T eA B T 0
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热电偶基本定律， ① 均质导体定律
热电势与导体的几何尺寸、接点以 外处的温度无 关。 ② 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体，只要该导体两 端温度相同，则该导体的接入不会改变原热电偶 回路的总电势。 ③ 中间温度定律 设在热电偶两接点 A 、 B 间有一点 C ，则存在
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1.3 测量误差的理论基础 （1）误差定义、分类及产生原因
误差分类（表示法）：
绝对误差、相对误差、相对百分误差、最大相 对百分误差等
系统误差、随机误差和粗大误差。
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①系统误差在同一条件下，对同一被测参数进行多 次重复测量时，所出现的误差在数值和符号上都 相同，或者按一定规律变化的误差称为系统误差， 前者称为恒值系统误差，后者称为变值系统误差。
外光电效应
在光线作用下，使其内部电子逸出物体表面的现象。
基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管。
内光电效应
物体在光线作用下，其内部的原子释放电子，从而 导致物体的电阻率发生变化或产生电动势的现象称为 内光电效应。
基于该效应的光电器件有光敏电阻、光电池、光敏 二极管、光敏三极管等。
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（7）霍尔检测元件
随机误差不能 通过修正方式消除，只能利用统 计方式估计。
最大随机误差: 3σ
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③粗大误差 超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差。此 误差值较大，明显表现为测量结果异常。 产生原因：测量时读错、记错仪表指示值，仪表 操作失误，测量数据计算错误等。
含粗大误差的测量结果毫无意义，应该剔除。
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（3） 电容式检测元件 电容式检测元件实际上是一种可变电容器，它能将 被测量的变化转换为电容量的变化。
① 变极距式电容器 ② 变面积式电容器 ③ 变介电常数式电容器
利用电容式检测元件可测量压力、差压、物位等参 数。
在构成检测仪表时要注意温度和寄生电容等的影响， 并采取必要的补偿和抗干扰措施，以提高测量准确 度。
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(5)压电式检测元件 某些材料在沿一定方向受外力作用时，在特定两
个相对表面上产生符号相反，数值相等的电荷现 象称为正压电效应。电荷量与所受作用力成正比。 压电式检测元件就是基于压电效应利用压电材料 作为敏感元件来实现参数测量的。
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(6)光电式检测元件 光电效应分为外光电效应和内光电效应。