自动检测技术及其应用知识点概览

检测技术知识点总结
一、填空、选择
1、 检测包括定性检查和定量测量两个方面。
2、 检测系统的原理：被检测量----》传感器------》信号处理电路----》输出执行
3、 测量的表现方式有数字、图像、指针标记三个方式
4、 测量方法有零位法、偏差法和微差法
5、 真值包括理论真值（三角形内角和180度）、约定真值（π 3.14）和相对真值（℃ 273K）
6、 误差的表达方式有绝对误差、相对误差和引用误差
7、 误差分类为系统误差（装置误差）、随机误差（偶然误差；多次测量，剔除错误数据）
和粗大误差（过失误差；改正方法：当发现粗大误差时，应予以剔除）
8、传感器是一种把非电输入信号转换成电信号输出的设备或装置。
9、传感器的组成有敏感元件、转换元件和转换电路
10、弹性敏感元件的基本特性有：刚度（k=dF/dX刚度越大越不易变形）、灵敏度（刚性的
倒数）、弹性滞后、弹性后效

P25 ★2）电阻式传感器：（电阻应变片式传感器、电位器式传感器、

测温热电阻式传感器；热敏电阻式、湿敏电阻式、气敏电阻式传感器）
Def：将被测电量（如温度、湿度、位移、应变等）的变化转换成导电材料的电阻变化的装
置，称为电阻式传感器
11、电阻应变片式传感器（电阻应变片、测量电路）的结构：引出线、覆盖层、基片、敏
感栅和粘结剂
电阻应变片式传感器：电阻应变片是一种将被测量件上的应变变化转换成电阻变化的传感元
件；测量电路进一步将该电阻阻值的变化再转换成电流或电压的变化，以便显示或记录被测
的非电量的大小。
12.电阻应变片的工作原理：电阻应变效应
电阻应变效应：导电材料的电阻和它的电阻率、几何尺寸（长度与截面积）有关，在外力作
用下发生机械变形，引起该导电材料的电阻值发生变化
13．电位器式传感器：一种将机械位移（线位移或角位移）转换为与其成一定函数关系的电
阻或电压的机电传感元器件
14.电位器由电阻（电阻元件通常有绕线电阻、薄膜电阻、导电塑料等）和电刷等元器件组
成
15.电位器优点：结构简单、输出信号大、性能稳定并容易实现任意函数
缺点：要求输入能量大，电刷与电阻元件之间容易磨损
16.热电阻材料 由电阻体（温度测量敏感元件——感温元件）、引出线、绝缘套管和接线盒
等部件组成，电阻体是热电阻的主要部件

热敏电阻式传感器
17.热敏电阻是利用电阻值随温度变化的特点制成的一种热敏元件
18、温度系数可分为负温度系数热敏电阻为NTC（电阻的变化趋势与温度的变化趋势相反）
和正温度系数热敏电阻PTC（电阻的变化趋势与温度的变化趋势相同）。
19.热敏电阻优点：尺寸小、响应速度快、灵敏度高
20.差动电感传感器的优点（1）差动式比单线圈式的电感传感器的灵敏度提高一倍；（2）差
动式的线性度明显的得到改善（3）由外界的影响，差动式也基本上可以相互抵消，衔铁承
受的电磁吸力也较小，从而可减小测量误差。
21.热电阻效应：物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象
22.湿敏电阻：阻值随环境相对湿度的变化而变化的敏感元件。
主要由感湿层（湿敏层）、电极和具有一定机械强度的绝缘基片组成
23.气敏电阻式传感器将某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变换量，再转换为电流、
电压的信号
主要用于○1工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、
预报和自动控制 ○2在防止公害方面用于监测污染气体○3在家用方面用于煤气、火灾的报警
气敏元件工作时需要本身的温度比环境温度高很多。气敏元件在结构上要有加热器，通常用
电阻丝加热。
气敏电阻式传感器的应用○1还原性气体传感器○2二氧化钛气敏传感器○3气体报警器

P50 3）电感式传感器及应用（自感系数，互感系数）
利用电磁感应原理，将被测非电量的变化转换成线圈的电感（或互感）的变化
24.电感式传感器优点：结构简单、工作可靠、测量精度高、分辨率高、输出功率大
缺点：灵敏度、线性度和测量范围相互制约；传感器频率响应较慢，不宜于
快速动态测量；对传感器线圈供电电源的频率和振幅稳定度均要求较高
结论○1差动式比单线圈式的电感传感器的灵敏度提高一倍○2差动式的线性度得到改善○3由
外界的影响，差动式也基本上可以相互抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而可减小测量
误差

P70 4）电容式传感器
25.类型：○1变面积（A）式电容传感器○2变极距(d)式电容传感器○3变介电常数（ε）式电
容传感器

P83 ★5）热电偶传感器及其应用
26.Def：热电偶传感器是一种能将温度信号转换成电动势的装置
27. 热电效应：将两种不同材料的导体串接成一个闭合的回路，如
果两接合点的温度不同(T≠T0)，则在两者间将产生电动势，而在回
路中就会有一定大小的电流，这种现象称为热电效应或塞贝克效应
28.结论：○1如果构成热电偶的两个热电极材料相同，即nA=nB，σA=σB，虽然两端温度
不同（T≠T0），但总输出的电动势为零。因此必须有两种不同材料才能构成热电偶。
○2如果热电偶两结点温度相同，即T＝T0 ，则尽管导体A,B的材料不同，回路电动势亦为
零。
○3热电偶的热电动势的大小只与材料和结点温度有关，与热电偶的尺寸和形状无关。实践证
明，在热电偶回路中其主要作用的是两个结点的接触电动势。

29.热电偶定律（中间导体定律、中间温度定律、参考电极定律）
中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体两端的温度相等，就对热
电偶回路总的热电动势无影响。同理，热电偶回路中插入多种导体后，只要保证插入的每种
导体的两端温度相同，就对热电偶的热电动势无影响。
中间温度定律：
实际测温时，由于热电偶的长度有限，自由端温度将直接受到被测介质温度和周围环境
的影响 ,采用补偿导线，可将热电偶的自由端延伸到远离高温区的地方，从而使自由端的温


00,,,TTETTETTEnABnABAB

度相对稳定
注意：1）两根补偿导线与热电偶两个热电极的接点必须具有相同的温度
2）补偿导线只能与相应型号的热电偶配用
参考电极定律：由A、B两种热电极配对后的热电动势：
在实际应用中，由于纯铂丝的物理化学性能稳定、熔点高、易提纯，所以目前常用纯铂丝作
为标准电极 (C极)
30.热电偶的结构：热电极、绝缘套管（陶瓷、石英）、保护套管、接线盒
31.热电偶的冷端补偿一般有哪些方法？
答：1）冷端恒温法2）冷端温度校正法3）电桥补偿法4）采用PN结温度传感器作冷端补
偿
32.霍尔传感器检测微位移，大电流，微弱磁场等方面。
33.霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中（磁场方向垂直于薄片）中，
当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH。
34．压电效应：
某些电介质在沿一定方向上受到力的作用而变形时，内部会产生极化，同时在其表面
有电荷产生，当外力去掉后，表面电荷消失，这种现象称为压电正向效应。
反之，在电介质的极化方向施加交变电场，它会产生机械变形。当去掉外加电场，电
介质变形随之消失。这种现象称为压电逆向效应（电致伸缩效应）。
35．超声探测中的耦合剂的作用是：传递超声波。
二、名词解释
1、转换电路：把转换元件输出的电量转换成易处理的电压量电流量。
2、阈值：零位附近的分辨率
3、过载能力：允许超过的最大范围
4、漂移：输出与输入无关
5、线性度：输入---》输出
6.P83 “热电偶”：由两种不同材料的导体组成的回路称为热电偶
7“热电极”：组成热电偶的导体称为热电极
8.热电势：热电偶所产生电势称为热电势
9.热电偶所产生的热电动势包括○1两种导体的接触电动势（ 电动势）和○2单个导体的
温差电动势（汤姆逊电动势）
10接触电动势（数值取决于两种导体的性质和接触点的温度，而与导体的形状及尺寸无关）：
由于两种不同导体的自由电子密度不同，在接触处会发生自由电子的扩散，形成电动势。
11.单个同一导体的温差电动势：温差电动势是同一导体中，由于温度不同而产生的一种电
动势。
三、简答题
1、电阻应变片的工作原理
在外力作用下发生机械变形，引起该导电材料的电阻值发生变化，此现象称为电阻应
变效应。

2、全桥工作原理
3、电容式传感器一般有哪几种类型？各有何特点？


000,,,ttEttEttEBCACAB

变极矩式----微位移 变面积----大位移 变介质式----厚度、液位等
4热电偶的冷端补偿一般有哪些方法？
答：1）冷端恒温法2）冷端温度校正法3）电桥补偿法4）采用PN结温度传感器作冷端补
偿
5. 超声探测中的耦合剂的作用是：传递超声波。
四、计算题
1、某台测温仪表的测温范围是200~700℃，而该仪表的最大绝对误差为+4℃，试确定该仪
表的允许误差与精度等级。

2、两个电压表，一只是0.5级0—300V，另一只是1.0级0—100V，若要测量80V的电压，
试问选用哪一个电压表好？

3、压力精度为0.5级，量程为0—1.5MPa，测量结果显示为0.7MPa。
问1、最大满度相对误差为多少？
2、最大绝对误差为多少？
3、可能产生的最大示值相对误差是多少？