检测技术及仪表资料重点
检测技术与仪表复习总结
检测技术与仪表复习总结检测技术与仪表复习总结一1.控制装置与仪表的分类按能源分：电动、气动、液动和混合式；按功能实现原理：模拟控制装置与仪表和数字装置与仪表；模拟的按结构形式分为：基地式，单元组合式，组件组装式。
2.控制的三要素：传感器，控制器，执行器3.电信号种类：模拟信号，数字信号，频率信号，脉宽信号用最多的是电模拟信号。
电模拟信号有：直流电流信号，直流电压信号，交流电流信号，交流电压信号。
4.用直流电流信号时，所有仪表必须串联连接。
适于远距离传输。
直流电压并联。
5.活零点的意义：便于检验信号传输线有无断线及仪表是否断电；使半导体器件工作在较好的工作段；使制作具有本质安全防爆性能，使节约传输线的两线制变送器成为可能。
（有利于识别断电，断线等故障，且为实现两线制提供了可能性）。
6.信号制：指在成套系列仪表中，各个仪表的输入输出信号采用何种统一的联络信号的问题，只有采用统一信号才能使各个仪表间的任意连接成为可能。
上（下）限：测量或检测过程中量程的最大（小）值；意义：适当选取提高灵敏度准确度。
7.国标统一信号：DC4-20mA，DC1--5V。
8.二线制和四线制：区别：四线制供电电源与输出信号分别用两根导线传输，供电电源可以是AC220V或者DC24V，输出信号可以是真零点0-10mA或活零点4-20mA。
而二线制同变送器连接的导线只有两根，这两根导线同时传输电源和输出信号，电源、变送器和负载是串联的，信号电流必须采用活零点电流。
应用场合：四线用于对电流信号的零点及元器件的功耗没有严格要求的场合；二线用于低功耗的场合。
可否互换：二线制可以转换为四线制，四线制不一定能转换为二线制，实现二线制必须满足：采用有活零点的电流信号；必须是单电源供电。
具备的基本元素：测量变送环节，控制器，执行机构二1.一个完整的过程调节系统时，传感器在两方压力共同作变送器：对被控参数进行测量用下产生位移（或位移的趋和信号变换势），这个位移量和两个腔室压控制器：将给定值与被控参数力差（差压）成正比，将这种进行比较，运算位移转换成可以反映差压大小执行机构：将控制器的运算输的标准信号输出。
2010-2011上-检测技术及仪表复习大纲
第一章1．敏感元件、传感器、变送器定义。
2．重复性和复现性的定义。
3．仪表的精度等级的概念与计算。
4．测量不确定度的概念，有哪两类评定方法，它们的定义，计算方法，测量不确定度与测量误差的关系。
5．仪表的防爆等级分类，符号。
第二章1．90国际温标的主要内容。
2．热电偶测温原理。
3．热电偶测温的几大定则。
4．采用热电偶测温时，为什么要进行冷端处理和补偿，常用的冷端处理和补偿的方法。
5．已知热电偶参比端温度、测得热电势，如何得出测量端实际温度，反之，若已知实际端温度，参比端温度，如何得出热电偶测得电势值6．补偿导线的特点及使用原则。
7．标准热电阻的分类，分度号和测温范围。
8．热电阻的三线制接法和四线制接法。
9．热电阻对材料和感温元件骨架材料的要求。
10．热敏电阻分类。
11．光学高温计、光电高温计测温原理。
12．光学高温计、光电高温计、辐射温度计、比色温度计分别测出的是什么温度，它们和真实温度的关系。
第三章1．表压、大气压、绝对压力、真空度的区别和联系。
2．液柱式压力计工作原理。
3．弹性元件的分类、结构和测量范围。
4．霍尔片式远传压力计的工作原理。
5．应变电阻传感器和压电传感器的测量原理。
6．零点调整、零点迁移和量程迁移的概念。
7．压力表量程的确定.8．压力基准的建立方法。
第四章1．流量计的分类。
2．差压流量计的基本原理和特点。
3．节流装置的组成，我国规定的标准节流装置种类，标准孔板的标准取压方式。
4．电磁流量计的工作原理与特点。
5．涡街流量计的测量原理和特点。
6．涡街流量计的频率检测器的五种频率检测方法。
7．各种流量计安装时对上下游直管段的要求。
8．科氏流量计的特点。
第五章1．浮子式液位计与浮筒（沉筒）式液位计原理。
2．电容式物位传感器工作原理及优缺点。
3．电感式物位传感器可测量的物质。
4．超声式液位传感器的工作原理。
第六章1．电容传感器的三种形式。
2．电容传感器的测量电路。
3．电感传感器原理及分类。
检测技术与仪表总结
检测技术与仪表总结检测技术与仪表总结*开环和闭环的特点：开环，全部信息变换只沿着一个方向进行，缺点，开环结构仪表很难获得高精度。
闭环，一为正向通道，一为反馈通道，优点，较方便地（相对开环而言）获得高精度和高灵敏度。
%还有图*误差的分类：按规律分，系统误差，随即误差，缓变误差，忽略误差；按误差因次，绝对误差，相对误差；按工作条件，基本误差，附加误差；按状态分类，静态误差，动态误差。
*误差处理：一种是已知各环节的系统误差分量，最终求取检测系统或仪表的系统误差总量，叫误差综合，另一种是将检测系统或仪表的系统误差分量分配给各环节，叫误差分配*对系统误差的补偿方法：恒值修正法，相互抵消法，差动法，滤波法*基础效应与检测方法：1光电效应，指物质在光的作用下释放电子的现象（分为，光电子发射，光导效应，光生伏特效应）2热电效应3电磁效应4压电效应5应变效应与压阻效应*参数检测的一般方法：光学法，力学，热学，电学，声学，磁学，射线*S型热电偶，铂铑10-铂热电偶。
贵金属，直径0.5mm以下的铂铑合金丝和纯铂丝制成，可用于精密温度测量，在1300度以下范围内可长时间使用，价格昂贵，热电势小，热电特性曲线非线性大。
K型，镍铬-镍硅热电偶，贱金属热电偶，热电丝直径1.2-2.5mm，可在氧化性或中性介质中长时间测量900度以下的温度，复现性好，产生的热电势大，线性好，价格便宜。
缺点，如果用于还原性介质中，热电极会很快腐蚀，在此情况下，只能用于测量500度以下。
*热电偶自由端温度的处理：补偿导线法，计算修正法，自由端恒温法，补偿电桥法*热电阻及其测温原理：电阻的热点效应，即电阻体的阻值随温度的升高而增加或减小。
目前国际上最常见的热电阻有铂，铜及半导体热敏电阻。
分度号和含义，我国规定工业用铂电阻温度计有R。
=10欧和100欧两种，分度号为Pt10和Pt100（温度为0时，电阻为10欧）铜电阻温度计有R。
=50欧和100欧，分度号Cu50,100.*金属热电阻使用热点：同样温度下输出信号大易于测量，热电阻的阻值测量必须借助于外加电源，和热电偶相比热电阻的感温体结构复杂体积较大热惯性大，同类材料制成的热电阻不如热电偶测温上限高。
检测技术基础要点
第一篇检测技术基础第一章基础知识1、工业过程检测概念：生产过程中，为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程，而对一些变量，进行的定性检查和定量测量。
2、掌握检测仪表的主要品质指标的基本含义：灵敏度：输出增量与输入增量之比；单位输入变化量引起的输出量的变化大小；与精度有不同。
线性度：校准曲线与规定直线之间的吻合程度。
分辨率：能检出被测变量最小变化的能力。
输入从任意值开始，逐渐增加，直至可观测到输出变化。
回差：外界条件不变的情况下，输入变量上升和下降，多次测量仪表对同一输入给出两个相应输出平均值间的最大差值。
重复性：同一工作条件下，同一输入值，同一方向，连续多次测量，输出值之间相互一致的程度，用最大重复性误差来衡量。
精确度：被测量的测量结果与约定真值之间的一致程度。
标准的仪表，精确度有规定的等级划分。
动态特性：被测量随时间迅速变化时，仪表输出追随被测量变化的特性。
通常以典型输入信号，例如阶跃信号、正弦信号，所产生的相应输出来衡量。
3、掌握仪表的标定与校准的相关概念。
标定：传感器或仪表，在出厂投入使用前，加上已知标准输入信号，采用更高一级的基准器，得出输出量与输入量之间的对应关系。
分为：静态标定（标定静态特性：线性度、灵敏度、回差、重复性）和动态标定（标定动态特性）。
校准：实际使用过程中，定期或不定期重复进行全部或部分标定工作，并进行适当调整，或者对某一特性指标进行校验和调整。
第二章测量误差与数据处理基础1、测量误差根据表示方法不同，可分为：绝对误差，相对误差，引用误差。
掌握：引用误差：绝对误差与测量范围上限、满量程或标度盘满刻度之比。
量程是指仪表测量范围的上限值与下限值（一般为0）之差。
通常提到的仪表精确度等级，即是仪表容许的最大引用误差。
2、根据测量误差的性质及产生的原因，可以分为（需掌握）：系统误差（又称系差，有规律、产生原因可知，所以，可以设法减少和消除）；随机误差（无规律、偶然、不可预料和控制、服从统计规律，可以估计总体分布特性、评价对测量结果可靠性的影响）；粗差（既可具有系统误差的性质，也可以具有随机误差的性质，但绝对值明显比较大）。
自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料
1根本知识引论1、测量围、测量上、下限及量程测量围：仪器按照规定的精度进展测量的被测变量的围测量下限：测量围的最小值测量上限：测量围的最大值量程：量程=测量上限值-测量下限值灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值到达稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比灵敏度YU ∆=∆误差绝对误差：∆maxδ绝对误差 =示值－约定真值相对误差：δ相对误差〔%〕= 绝对误差/约定真值引用误差：maxδ引用误差〔%〕= 绝对误差/量程最大引用误差：最大引用误差〔%〕 = 最大绝对误差/量程允许误差：最大引用误差≤允许误差准确度仪表的准确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量。
准确度划分为假设干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进展运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
关系：二者严密相关，相辅相成，是控制系统的重要根底1.2 典型检测仪表控制系统的构造是怎样的，各单元主要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调节单元—作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及根底，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现*些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比拟，并对由此产生的偏差进展比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。
检测技术与仪表总结
3、温度变送器 【不考】
4、非接触式测温
测温原理：利用物体处于绝对零度之上时，其辐射能量随其温度而变化的原理，理论上测量上限无限制。
黑体辐射定律： （1）斯蒂芬－玻尔兹曼定律（全辐射强度定律，四次方定律）：——>辐射温度计
温度为 T 的绝对黑体，单位面积元在半球方向所发射的全部波长的辐射出射度与温度 T 的四次方成正比。 （2）维恩公式：从理论上说明了黑体在各种温度下能量波长分布的规律——>光学高温计、比色高温计 （3）普朗克定律：表明温度为 T 的单位面积元的绝对黑体，在半球面方向辐射的波长为λ 的辐射出射度
注：此为自动检测技术与仪表的主要内容，根据老师最后一节课说到的主要内容并根据 ppt 总结得。可作为大 家最后复习时的参考，建议大家根据此内容复习一遍 ppt 或者教材。
考试题型： 客观题包括判断、选择（单项、不定相）【选择部分>=20 分】 填空题【<10 分】 名词解释【<10 分】 计算与分析【40 分左右】
C k A
①平行板电容器的电容量表达式：
d :介电常数；A:两平行板相对面积；d:两平行板间距。
C
差动平板电容器，其电容变化与板间距离变化的关系可表示为：
CL
CH
2C0
d d0
, d
d
C0 :初始电容值；d0 :极板间初始距离；△d :距离变化量。
②霍尔电势：UH=RH·B·I
RH ：霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关。
动态响应特性：仪表输出值跟随被测量随时间变化的能力
3、测量不确定度的评定
A 类不确定度评定: 自由度：v =n-1
u Sx
n
vi2
i 1
n 1 n
第一章 检测技术及仪表基础知识
第一章 检测技术基础知识
一．测量的一般概念
所谓测量的概念一般是指用专门的技术工具， 所谓测量的概念一般是指用专门的技术工具，靠实验和计算找到被测 量的值。一般说来， 量的值。一般说来，其检测的目的是希望能在限度的时间内尽可能正 确地收集被测对象的未知信息，以便能掌握被测对象的参数， 确地收集被测对象的未知信息，以便能掌握被测对象的参数，进而控 制和管理生产过程。 制和管理生产过程。
第一章 检测技术基础知识 主要外语词汇
measurement; measurement process; transformation of energy; measurement unit; sensor(transducer);transmitter; display instruments; measurement methods; performance index; stochastic error; systematic error; random error; precision; measurement range; range span; sensitivity; resolution; nonlinear error; dynamic characteristics;
2.平衡变换型结构（闭环结构） 平衡变换型结构（闭环结构） 平衡变换型结构 特点： 特点：这类仪表从各环节的联结关系上来看和开环仪表的区别在于它有 两个变换回路，一个为正向变换回路，另一个为反向变换回路， 两个变换回路，一个为正向变换回路，另一个为反向变换回路，又称为 反馈回路，其结构框图如图1-4所示。 所示。 反馈回路，其结构框图如图 所示
六、测量仪表的基本性能及主要技术指标 1、测量仪表的误差：1）基本误差 2）附加误差 、测量仪表的误差： ） ） 2、误差的表示方法： 、误差的表示方法： 1 n 1）绝对误差：∆ = x − L ， ∆ = x − x 0 ， x 0 = n ∑1 x i ）绝对误差： i= 2）相对误差：a）实际相对误差 b）标称相对误差 ）相对误差： ） ） ∆ 3）引用误差：δ 引＝ 量程 × 100 ％ ）引用误差： 3、测量仪表的精度 、 4、测量仪表的几种常见误差 、 1）非线性误差 2）变差 ） ） 5、仪表的测量范围和量程 、 6、仪表的输入、输出特性 1）灵敏度 2）分辩力 3）灵敏限 、仪表的输入、 ） ） ） 7、仪表的动态特性 、 七、测量仪表的分类 八、检测过程及误差
检测技术及仪表复习大纲汇总
第一章1．敏感元件、传感器、变送器定义。
敏感元件：能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件；传感器：能够将对被测变量变化转换为易于传送的物理量的元件； 单值性 复现性 选择性 超然性灵敏性 经济性变送器：能输出标准信号的传感器；2．重复性和复现性的定义。
重复性:在相同的测量条件下，对同一被测对象进行连续多次的测量所得结果之间的一致性复现性：改变了的测量条件下，对同一被测量的测量结果直接的一致性。
3．仪表的精度等级的概念与计算。
测量误差：测量结果减去被测量的真值，也称为绝对误差；相对误差：绝对误差除以被测量的真值绝对值的百分数实际相对误差 (绝对误差除以输出值的百分数)标称相对误差 (绝对误差除以真实值的百分数)引用相对误差 (绝对误差除以量程的百分数)最大引用误差(量程中最大绝对误差除以量程的百分数)精度等级：仪表最大引用误差去掉%后的数字经过圆整后即可得到仪表的精度等级数（1 1.5 1.6 2 2.5 3 4 5 6）例1：某台测温仪表的测温范围为200一700℃．校验该表时得到的最大绝对误差为十4 ℃ ，试确定该仪表的精度等级。
4．测量不确定度的概念，有哪两类评定方法，它们的定义，计算方法，测量不确定度与测量误差的关系。
41000.8700200δ+⨯-＝％＝+％定义：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。
测量结果＝被测量的估计值＋不确定度误差以真值或约定真值为中心，不确定度以被测量的估计值为中心； 测量不确定度和误差的联系：1.测量结果的精度评定参数2.所有的不确定度分量都用标准差表征，由随机误差或系统误差引起；3.误差是不确定度的基础A 类不确定度评定:用对观察列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度，它是可测的，通过测量列确定：B 类不确定度评定： 用不同于对观察列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度。
B 类评定的依据：以前的测量数据、经验和资料；有关仪器和装置的一般知识、制造说明书和检定证书或其他报告所提供的数据；由手册提供的参考数据等。
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31 检测技术概述及检测技术基础 2 温度测量 3 压力与压差测量 4 物位的测量 35 流量的测量
6 成分参数的测量 37 机械量的测量 8 信号变换技术 39 显示仪表 10 现代检测技术
任务及要求
本课程的任务是 通过本课程的学习使学生系统地了解掌握自动
检测的基础理论、基本方法、及相关知识； 掌握工业过程主要参数的检测原理及实现方法 熟悉各类仪表的工作原理、特点、技术指标和
检测技术及仪表
课程介绍
课程说明
自动化专业的必修课
考核方式
1、平时成绩10% 2、实验成绩30% 3、期末考试60%
计划学时
34+24 学时
课程介绍
教材
《检测技术及仪表》林锦实 主编. 机 械工业出版社，2012.
《过程检测技术及仪表》（第二版） 杜维 等.化学工业出版社，2010.
课程内容组成
主要内容：
1.1检测技术概述
1.1.1检测技术的基本概念
1.1.2检测技术的地位和作用
1.1.3检测Biblioteka 统构成1.1.4检测技术的主要研究内容
1.1.5检测技术的发展方向
1.2 检测技术基础
1.3 测量误差
1.2.1检测方法
1.2.2检测仪表的基本功能
1.2.3检测仪表的基本性能指标
1.1.1检测技术的基本概念
1.1.2检测技术的地位和作用
检测技术的作用 ➢ 工业生产的倍增器 ➢ 科学研究的先行官 ➢ 社会上的物化法官
1.1.2检测技术的地位和作用
检测技术在工业生产领域的应用
在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其重 要组成部分。
a）机械手、机器人中的传感器 转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、
检测：以确定被测对象属性量值为目的的全部操作。所
以测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较, 确
定被测量对标准量的倍数。即依靠实验和计算找到被测量
的值， 它可由下式表示:
x nq 或：
n x
式中 ： x——被测量值；
q
q——标准量，即测量单位；
n——比值（纯数），含有测量误差。
检测目的：为了在限定的时间内，尽可能正确地收集被测对象的 有关信息，以便获取被测对象的参数，从而管理和控制生产。
办公商务：扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管
医疗卫生：数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器 电子血压计：血压检测 --- 压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪 --- 离子传感器
1.1.2检测技术的地位和作用
科学研究的先行官
接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
机器狗
1.1.2检测技术的地位和作用
b) 生产加工过程参数监测 切削力测量，机床振动 测量、加工噪声传感器 ，转速、扭矩测量、温 度测量、机架及受力件 的应力测量、电机参数 测量等。
密歇根大学数字化工厂
1.1.2检测技术的地位和作用
使用要求； 根据需要能够制定正确的检测方案，设计检测
系统，合理选择、正确使用各种检测仪表。
1第 章 检测技术概述及检测技术基础
本章介绍检测技术的地位发展和测量仪表的 作用、测量的基本概念、及仪表性能指标的计算 方法和测量误差的基本理论；分析了测量误差的 产生原因及处理方法；测量准确度的评定与表示 方法。
1.1.2检测技术的地位和作用
检测技术在航天领域举足轻重
“神舟七号”载人航天工程由测控通信系统、着陆场系统、发射场系统 、航天员系统、飞船系统、火箭系统、空间应用系统七大部分组成。
测控通信系统主要任务是跟踪和获取航天器的各种信息，进行计算、处 理和分析，从而对航天器进行控制和管理。要负责运载火箭和神舟七号 载人飞船的轨道测量、图像及遥测监视、遥控操作、话音通信、飞行控 制等。如果没有测控通信系统，飞船就会像断线的风筝一样失去控制， 后果将不堪设想。因此可以说，测控通信系统是对飞船进行指挥控制的 灵魂，在载人航天工程中起着举足轻重的作用。
c) 流程工业设备运行状态监控 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状
态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。
基于设备的检查和 检测，通过计算机 处理数据，掌握和 评估设备状态、预 测故障。
1.1.2检测技术的地位和作用
检测技术在日常生活中的应用与日俱增
家用电器： 数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器 自动感应灯：亮度检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶 电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器 遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD
液压振动台： 模拟道路的颠簸 状态
K
C
二、检测技术的地位和作用
信息流是客观世界的一个主流
• 物料流 • 能量流 • 信息流
客观世界
1.1.2检测技术的地位和作用
信息获取是信息流的一环。
…
信息
获取
处理
传输
利用
信息流组成
• 获取信息是仪器科学的基本任务
• 仪器仪表是信息产业的重要组成部分 • 仪器仪表是信息工业的源头
检测技术：也称测试技术，是具有试验性质的测量，泛指测量和 试验两个方面的技术。
1.1.1检测技术的基本概念
被测对象： 宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ……）
被测量:（被测 物理量（光、电、力、热、磁、声、…）
对象的属性量 值）
化学量（PH、成份…）
生物量（酶、葡萄糖、…）
……
全部操作： 一个完整的检测过程包括信息的提取、信号的转换 存储与传输、信号的显示记录、信号处理和分析
➢科学仪器是科学技术发展的重要前提和根本保障；
➢许多重要的科学分支的确立和发展归功于重要的科学仪器装 置的研制成功。色谱仪的发明产生了色谱学，光谱仪的发明产 生了光谱学 。
➢诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进步越 来越依靠尖端仪器的发展”。
➢约有三分之一的诺贝尔物理和化学奖授予了那些在测试仪器 方面有创新的科学家。
1.1.1检测技术的基本概念
例一、确定某人的身高 通常采用标准长度的米尺(一个预定标准)对其进行测量，通过被测 量与预定标准之间的定量比较，从而得到此人实际的身高(被测对象 的数值结果)。
一、检测技术的基本概念
例二、汽车乘坐舒适性的台架试验
衡量乘 坐舒适 性的 指标之 一： 坐椅处 的加速度
加速度计