检测技术已自动化仪表
自动检测技术及仪表 第1章 检测技术及仪表概述
五、检测技术及仪表的研究内容
（1）研究传感原理方法及相应器件设备。 （2）研究信息处理（如信号放大、滤波等）与变换的方法。
【克服干扰；从间接信号中恢复目标信息。】 （3）研究检测问题中信息传输、接收、存储、显示的方法与技术。 （4）研究抗干扰技术和故障检测、诊断的功能。 （5）研究检测方法、检测仪表及检测系统的理论分析方法、参数及结 构的最优化设计技术。 （6）研究智能仪表的设计与集成方法。
2023年8月14日
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第1章第7页
二、检测技术及仪表的应用
工业生产 医疗卫生 日常生活 军工武器 ……
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三、检测技术及仪表的地位和作用
人类正在走出机械化的过程，进入以物质手段扩展人的感官神经系统
及脑力智力的时代，而这种物质手段的首要方面正是检测技术及仪器仪表。
测。
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二、直接检测、间接检测与联立检测
联立测量（也称组合测量）
其中： x1, x2, …, xm：被测量 y1，y2，…， yn：直接测得值
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二、直接检测、间接检测与联立检测
检测刻线0、1、2、3间的距离，要求每个刻线间隔测 量3次：
自动检测技术：能够自动地完成整
个检测过程的技术，以信息的获取、 转换、显示和处理的自动化为主要研 究内容。
研究新的检测方法
仪表技术 利用新的检测技术
开发现代化的检测系统
自动检测技术 检测技术
检测仪表技术
获取分辨率、准 确度、稳定性和 可靠性都很高的 对象信息
2023年8月14日
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第1章第12页
大连理工大学自动化专业检测技术及仪表课程习题
6) 需要测量某一容器中的液位，液体的温度较高， 根据你掌握的知识设计两种测量方案，阐述你 的设计思想
7) 简述差压式流量计基本原理，写出流量基本方 程式，解释各符号的名称
8) 节流式流量计主要是由哪几部分构成？各部分 都有什么作用？为什么采用三阀组安装？画出 三阀组的示意图？简述仪表的开停步骤 。
111213pt100cut10010111314151650pt100cu10017vbe18192021222380010111213ddziiiabqtt1516171819104pa420madc0300041t3008mpa0012mpa1kpa16kpa25kpa40kpa60kpa10n051015254060100mmddziii20mpa20ma040th32thmama252508xmv其中为位移它的实测数据如下表所示xmmumv0180163241316397若指示仪表量程为50mv确定仪表精度等级
①用一只电流表测量某电流，在相同条件下每隔一定 时间重复测量 n 次，测量数值间有一定的偏差；
②用万用表测量电阻时，由于零点没有调整，测得的 阻值始终偏大；
③由于仪表刻度（数值）不清楚，使用人员读错数据 造成的误差；
④用热电偶测量温度，由于导线电阻引起的测量误差；
⑤要求垂直安装的仪表，没有能按照规定安装造成的 测量误差。
⑤用图示的方法分别画出无迁移、正迁移、负迁移三 种情况测量安装示意图以及差压变送器输出－输入特 性曲线，分别写出三种情况的变送器输出－输入表达 式？
14) 根据热电偶的基本定律，在热电偶回路中，当发生下 列情况时，该回路中总电势如何变化（增大，减少， 不变，不确定） ?
毕业论文自动检测仪表的设计与实施
摘要现代工业控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础。
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。
这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。
随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展，如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技术等。
全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。
关键词：仪表、DCS组态、安装第一章序言 (3)1-1设计背景 (3)1-2设计内容及规划 (3)1-3设计意义 (3)第二章自动化检测技术及部分检测仪表原理介绍 (3)2-1自动化检测技术简介 (3)2-2 PID调节规律及方法 (3)第三章仪表选型及一些仪表介绍 (3)3-1转子流量计 (3)3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器 (3)3-2 SITRANS压力变送器 (3)第四章DCS系统简介 (3)4-1 霍尼韦尔DCS系统简介 (3)4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介 (3)4-3 DCS系统软硬件的组态与连接 (3)4-4 DCS在压缩机上的应用 (3)结论 (3)参考文献 (3)第一章序言1-1设计背景半个多世纪以来，自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统(DCS)等发展阶段，为各行各业的现代化大规模生产提供了强大的支持。
近年来，随着网络通信等相关技术的快速发展，自动化仪表正处于一场意义重大的变革中，以仪表的全数字化、开放化、网络化为特征的现场总线控制系统(FCS)正在迅猛发展。
《检测技术及仪表》课程思政建设探索与实践
《检测技术及仪表》课程思政建设探索与实践摘要：《检测技术及仪表》课程是自动化专业领域的一门专业基础课程。
为了实现立德树人的育人目标，以思政教育为引领，通过重构课程设计、创新教学方法、改进课程评价体系、注重学生共鸣反馈等教学改革方式，将思政教育与本课程专业知识教育有效融合，深入推进专业课程思政与思政课程同向同行，协同统一。
关键词：立德树人；思政教育；教学改革；课程思政中图分类号：G641文献标志码：AExploration and practice of ideological and political construction of "Testing Technology and Instrument" courseSun Guanqiong, Lu Gong and Li Song(School of Chemical Engineering, Qinghai University, Xining 810000)Abstract: The course of Testing Technology and Instrument is a professional basic course in the field of automation. In order to achieve the goal of khalid ents education, ideological education asthe lead, through reconstructing curriculum design, innovativeteaching methods, improve the course evaluation system, pay attentionto students resonance feedback teaching reform, ideological education and this course professional knowledge education effective integration, further promote professional course education and ideological coursesto peers, unity.Key words: moral education; ideological and political education; teaching reform; curriculum ideological and politicalMiddle figure classification number: G641 Literature logo code: A《检测技术及仪表》是自动化专业的一门核心专业课程，以培养应用型技术人才为目的，课程既有检测系统的基本结构和现代检测与仪表技术等基本知识的理论分析，还配有相关实验教学。
仪器仪表自动化检测技术
仪器仪表自动化检测技术1. 前言仪器仪表自动化检测技术是指利用电子技术、计算机技术、通信技术、自动控制技术等多种学科知识，将检测设备与自动化装置集成在一起，实现自动化检测、控制和管理。
该技术已经在制造业、化工、电力、交通等领域得到广泛应用，具有检测精度高、自动化水平高、效率高和节省人力、物力、财力等优点。
2. 仪器仪表自动化检测技术的原理仪器仪表自动化检测技术的原理是将被检测对象的信号通过传感器采集并传输给检测设备，经过数据处理、分析、计算、判断后，将结果反馈到执行机构，实现自动化控制。
该过程中采用了多种技术手段，如数字信号处理、MID和CAN总线通信、控制算法等，实现对被检测对象的自动化检测、控制和管理。
3. 仪器仪表自动化检测技术的应用仪器仪表自动化检测技术广泛应用于各种工业生产过程的自动化控制和检测中。
例如，在冶金工业中，该技术可用于高炉煤气、热风炉煤气的自动化检测和控制，以保证冶炼工艺的稳定性和高效性。
在石油化工领域，该技术可应用于各种化学反应参数的自动化控制和监测，以提高工艺流程的控制精度和效率。
在电力行业中，该技术可用于电气设备的自动化巡检和故障监测，以确保电力系统的安全和稳定。
4. 仪器仪表自动化检测技术的发展趋势随着现代工业的发展和技术的进步，仪器仪表自动化检测技术将会得到越来越广泛的应用和深入的发展。
未来，该领域的发展趋势主要包括以下几个方面：4.1 多传感器技术的应用传感器是仪器仪表自动化检测技术的重要组成部分，而多传感器技术的应用将可以提高检测精度和可靠性。
通过将多个传感器的信号进行综合分析，可以提高被检测对象的检测精度和可靠性。
4.2 智能化技术的发展随着计算机技术和人工智能技术的发展，智能化技术将成为仪器仪表自动化检测技术的发展趋势之一。
利用智能化技术，可以实现对被检测对象的智能化识别、判断和控制，进一步提高检测精度和效率。
4.3 云计算技术的应用云计算技术已经成为现代工业的一种趋势，而该技术的应用将对仪器仪表自动化检测技术的发展产生深刻影响。
自动化专业十大重要课程
自动化专业十大重要课程自动化专业是计算机科学与技术领域中的一个重要分支，与现代社会的发展密切相关。
在自动化专业的学习过程中，学生会接触到许多关键课程，这些课程对于他们掌握相关知识和技能至关重要。
本文将介绍自动化专业中的十大重要课程，并讨论它们对学生的影响和重要性。
一、电路原理电路原理是自动化专业的基础课程，它为学生奠定了电路理论的基础。
通过学习电路原理，学生能够掌握电路的基本概念和分析方法，理解电路中的电压、电流、电阻、电感和电容等基本元件之间的关系。
掌握电路原理对于理解后续课程和解决实际问题至关重要。
二、数字逻辑电路数字逻辑电路是自动化专业的核心课程之一，它涉及数字电路的设计和实现原理。
在数字逻辑电路课程中，学生将学习二进制系统、布尔代数和逻辑门电路等重要概念，并通过实验来理解和掌握数字电路的设计方法和实现原理。
掌握数字逻辑电路对于设计和实现计算机硬件系统非常关键。
三、微机原理与接口技术微机原理与接口技术是自动化专业的重要课程之一，它涉及微型计算机的原理和接口技术。
学生将学习微机系统的组成结构、数据总线、地址总线和控制总线等关键概念，以及常见的接口技术和通信协议。
通过学习微机原理与接口技术，学生可以理解和设计基于微机的自动化系统。
四、控制理论与技术控制理论与技术是自动化专业不可或缺的核心课程，它涉及系统控制的基本原理和实现方法。
学生将学习控制系统的数学模型、传递函数、稳定性分析和控制器设计等关键概念。
掌握控制理论与技术对于设计和实现自动控制系统非常重要。
五、信号与系统信号与系统是自动化专业中的基础课程，它涉及信号的特性和系统的分析方法。
学生将学习信号的表示和变换、系统的时域与频域分析等关键知识。
掌握信号与系统对于理解和设计自动控制系统和信号处理系统非常重要。
六、自动化仪表与检测技术自动化仪表与检测技术是自动化专业中的实践课程，它涉及传感器、仪器与仪表的原理和应用。
学生将学习各种传感器的工作原理、检测技术的应用和仪表的校准与调试等实用知识。
自动化《检测技术及仪表》习题知识讲解
自动化《检测技术及仪表》习题1.按仪表工业规定，仪表的精确度可划分为若干等级，精度数字越小，其精度越高。
2.传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
3.仪表的精度不仅与绝对误差有关，还与仪表的测量范围有关。
4. 金属电阻应变式传感器是一种利用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化的传感器。
5.半导体应变片原理是半导体材料的电阻率随作用应力而变化的现象称为半导体材料的压阻效应。
6. 电感式传感器 分为自感式和互感式两种传感器，互感式传感器又分为差动变压器和电涡流式传感器。
7. 采用差动变间隙式结构的电感传感器是为了改善传感器的灵敏度和线性度。
8.平板电容传感器电容量dSC ε=，柱形电容器电容量dD LC ln2πε=。
9.压电晶体压电效应的产生是由于晶格结构在机械力的作用下发生变形所引起的。
10.主要的压电晶体有两种：石英和水溶性压电晶体。
11.磁电式传感器基于电磁感应原理。
12.半导体热敏电阻分为：正温度系数PTC 、负温度系数NTC 、临界温度系数CTR 三种。
临界温度系数的热敏电阻通常用于开关元件。
13.负温度系数热敏电阻的电阻-温度特性是：14.热敏电阻的伏安特性是：在稳态下，通过热敏电阻的电流I 与其两端之间的电压U 的关系，称为热敏电阻的伏-安特性。
15. 热电偶测量温度的原理是基于热电效应 。
16.热电阻测量线路采用直流电桥线路，主要考虑其引线电阻和接触电阻影响，常采用三线接法和四线接法（一般为实验室用）。
17. 热电偶连接补偿导线时，一定要注意在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性。
18.光电转速计主要有反射式和直射式两种基本类型。
19.光纤传感器一般由光源、敏感元件、光纤、光敏元件（光电接收）和信号处理系统组成。
20.光纤传感器按工作原理分为功能型光纤传感器和传光型光纤传感器。
21.莫尔条纹：光栅常数相同的两块光栅相互叠合在一起时，若两光栅刻线之间保持很小的夹角θ，由于遮光效应，在近于垂直栅线方向出现若干明暗相间的条纹，即莫尔条纹。
自动化仪表中的计量检测技术分析
自动化仪表中的计量检测技术分析摘要：计量是检测技术的重要手段之一。
然而，随着科学技术的不断发展，对检测装置提出了更高的要求。
随着社会经济的快速发展，很多高校都会加大对仪表装置的投资和购置，以提高实验的效率，促进教学水平的提高。
为了保证教学质量，一些高校还采用了引进的方法。
另外，对仪表装置的检测进行管理也是十分重要的。
关键词：计量检测；管理策略；工作流程1以计量检测为基础的管理目标1.1加强高校实验教学质量加强对自动化仪表检测技术的研究，对提升其在相关专业招生中的竞争力具有重要意义。
不同院校在开展相关专业实验教学时，不仅在专业人才、实验质量上存在着较大的竞争，而且在实验手段上也有较大的差异。
因此，加强对电子仪表装置的检测工作，提升学校实验室业务素质，增强学校招生竞争能力的一项重要措施。
为了保证管理工作的顺利进行，各高校实验室都十分重视对检测仪表装置的质量，加强对人员的管理，从而不断地提升实验技术。
另外，在计量管理工作中，也能通过计量检测，找出各类安全隐患。
比如仪表的指针转动有问题，内部接线不牢固等。
有关管理者应尽量降低对仪表检测的人为影响，尽量使用先进的检测技术，提高计量检测的精度，这样才能给高校实验室更多的发展机遇，使高校实验室的总体仪表计量能力得到提高，为有关产业输送更多高素质的人才。
1.2如何提高检测的准确性自动化仪表是一种非常重要的检测装置，它的好坏对检测结果的准确性有很大的影响。
尤其进入了新世纪，各行各业都需要更高的计量精度。
本项目的实施，不仅可以提升高校实验室的地位，也可以为自动化仪表的应用理念提供有力支撑，解决因检测精度不高而影响仪表实际应用的问题。
所以，如何保证其在计量工作中充分发挥其优越性，就成为计量与检测仪表管理的重要目的。
通过对其进行检测，可使其准确度得到适当的提高，从而使其符合试验检测工作的实际要求。
温度计和压力传感器是目前最常见的一种自动化仪表，它们的检测精度对检测结果的可信度有很大影响。
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• 1）MOS二极管气敏元件（电容—电压） • 在P型硅氧化层上蒸发一层钯（Pd）金属膜作电极。氧化层
（SiO2）电容Ca是固定不变的。而硅片与氧化层电容Cs是 外加电压的功函数，总电容C也是偏压的函数。MOS二极管 的等效电容C随电压U变化。 • 金属钯（Pd）对氢气（H2）特别敏感。当Pd吸附金属膜以 后，使Pd的功函数下降，使MOS管C—U特性向左平移，利 用这一特性用于测定氢气的浓度。
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• 3）肖特基二极管 ➢ 金属和半导体接触的界面形成肖特 基势垒，构成金属半导体二极管。管 子加正偏压，半导体金属的电子流增 加，正向导通电阻极小UD＜0.2，加 负偏压时UD 很大，相当开路几乎无 电流。当金属与半导体界面有气体时， 势垒降低，电流变化（上升）。 ➢ 金属与半导体界面吸附气体时，影 响半导体禁带宽度Eg，二极管正向偏 压条件下，气体浓度 电流 输出电压 UR 。 ➢ 非电阻型半导体气敏传感器主要用 于氢气浓度测量。
•气体与半导体接触时情况 •N型半导体多电子 •P型半导体多空穴
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•N型半导体吸附气体时器件阻值变化图
•表示了气体接触N型半导体时所产生的器件阻 值变化情况。由于空气中的含氧量大体上是恒 定的， 因此氧的吸附量也是恒定的，器件阻值 也相对固定。若气体浓度发生变化，其阻值也 将变化。根据这一特性，可以从阻值的变化得 知吸附气体的种类和浓度。
型。 ➢ 气敏电阻的材料是金属氧化物，合
成时加敏感材料和催化剂烧结，这 些金属氧化物在常温下是绝缘的， 制成半导体后显示气敏特性。
➢ 金属氧化物有： • N型半导体，如：SnO2 Fe2O3 ZnO
•敏感元件 TiO
• P型半导体，如：CoO2 PbO MnO2 CrO3
❖ 电阻型半导体气敏传感器导电机理用一句话描述： • 利用半导体表面因吸附气体引起半导体元件电阻值变
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• 2）MOSFET气敏元件 ➢ Pd对H2吸附性很强，H2吸附在Pd栅上引起的Pd功函数 降低。当栅极（G）源极（S）间加正向偏压 UGS>UT 阀值时， 栅极氧化层下的硅从P变为N型，N型区将S（源）和D（漏） 连接起来，形成导电通道（N型沟道）此时MOSFET进入工 作状态。 ➢ 在S—D间加电压UDS，S—D间有电流IDS流过，IDS随UDS、 UGS变化。当UGS<UT时，沟道没形成，无漏源电流IDS=0。 ➢ UT（阀值）电压大小与金属与半导体间的功函数有关。 ➢ Pd—MOSFET器件就是利用H2在钯栅极吸附后改变功函数使 UT下降，检测H2浓度。
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➢ 在常温下，电导率变化并不大，达不到检测目的， • 因此以上结构的气敏元件都有电阻丝加热器; ➢ 加热时间2～3分钟，加热电源一般为5V; ➢ 加热方式分为直热式和旁热式。
•直热式
•旁热式
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➢ 组成：敏感元件、加热器、外壳； ➢ 制造工艺：烧结型、薄膜型、厚膜
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2020/11/20
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•湿度传感器
•木材烘干
•纸 品
•芯片生产要求最高的湿度稳定 性
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•
•湿敏 •传感器
气 敏 传 感 器
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•气 敏 传 感 器
➢ 气敏传感器是用来检测气体浓度和成份的传 感器； •如： 工业天然气、煤气等易燃易爆的安全监测； 环境保护，有害、有毒气体监测； 酒后驾车，乙醇浓度检测； ➢ 气敏传感器灵敏度较高，达10-6～10-3数量 级，可检测到 1/10 爆炸下限的可燃气体；
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气敏电阻外形
其他可燃
性气体传感 器
酒精传感器
酒精测试仪
呼气管
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家庭用煤气报警器
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家庭用液化气 报警器
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一氧化碳传感器
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其他气体传感器 •甲烷传感器
•NH3传感器
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二氧化钛氧浓度传感器
• 半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体，
对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的 氧气浓度。当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧 化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。 • 图示是用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度传 感器结构图及测量转换电路。二氧化钛气敏电阻与 补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端。当氧气含 量减小时，RTiO2的阻值减小，Uo增大。 • 在图b中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻Rt 起 温度补偿作用。当环境温度升高时，TiO2气敏电阻 的阻值会逐渐减小，只要Rt也以同样的比例减小， 根据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了测量误 差。
化，根据这一特性，从阻值的变化测出气体的种类和浓 度。
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•(2) 非电阻型半导体气敏传感器
• 非电阻型半导体气敏传感器主要类型： ➢ 利用MOS二极管的电容—电压特性变化； ➢ 利用MOS场效应管的阈值电压的变化； ➢ 利用肖特基金属半导体二极管的势垒变化
进行气体检测。
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➢ 电阻型气敏传感器是利用气体在半导体表 面的氧化和还原反应，导致敏感元件阻值 变化；
• 如： 氧气具有负离子吸附倾向的气体，被称为
氧化型气体——电子接收性气体； 氢、碳氧化合物、醇类等具有正离子吸附
倾向的气体，被称为还原型气体——电子 供给性气体。
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当氧化型气体吸附到N型半导体上， • 半导体的载流子减少，电阻率上升； 当氧化型气体吸附到P型半导体上， • 半导体的载流子增多，电阻率下降； 当还原型气体吸附到N型半导体上， • 半导体的载流子增多，电阻率下降； 当还原型气体吸附到P型半导体上， • 半导体的载流子减少，电阻率上升；
➢ 由于气体种类很多，性质各不相同，不可能用 同一种气体传感器测量所有气体，按半导体的物 理特性，可分为电阻型和非电阻型。
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•半半导体气敏传感器
• 半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接 触时， 产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。 按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导 体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体 控制型。 • 前者半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接 受，结果使半导体的电导率等物理性质发生变化，但 内部化学组成不变； • 后者半导体与气体的反应，使半导体内部组成发生 变化，而使电导率变化。