自动检测技术压力测量
《自动检测技术》教学大纲
《自动检测技术》教学大纲一、课程的性质与目的自动检测技术是自动化类一门综合性专业主干课程。
它的前修课程为“大学物理”、“普通化学”、“电路分析基础”、“电子技术”、“微机原理及应用”、“计算机接口技术”等课程。
通过本课程的教学与实践等环节，使学生能掌握各种常见机械、热工、成分等工程量的检测原理方法和技术，培养学生综合运用前修课及本课程的知识，逐步掌握根据具体检测(控制)要求、主要技术性能设计出高性能价格比及先进实用的自动检测(控制)仪表及系统和方法与技术。
为学生走上工作岗位或进一步深造打下良好的基础。
二、课程内容的教学要求(1) 绪论和检测技术的基础知识：介绍检测系统的一般组成及分类方法;掌握检测系统的静态与动态特性;理解检测系统误差的基本概念、性质、表达方法以及检测仪表(系统)的精度等级、系统误差、随机误差、粗大误差的特点、规律与处理方法。
(2) 力学量检测技术：介绍力学量定义、分类，压力、力和转矩的各种检测方法及工程上常见传感器;学习与掌握各类工程应用较多常用和先进的压力、力和转矩测量仪器的结构组成、工作原理和应用特点。
(3) 运动量检测技术：介绍运动量定义、分类，位移、速度、加速度、振动的各种检测方法及工程上常见传感器;学习与掌握各类工程与军工应用较多的位移、速度与加速度测量仪器的结构组成、工作原理和应用特点。
(4) 温度检测技术：介绍各种温标的由来与定义温度量值标定与传递方法，测温分类方法及其特点，热膨胀式测温方法，重点放在工业与国防应用最多的热阻式、热电式和辐射法测温原理、方法与常见(标准)传感器与测温仪器的结构组成、工作原理和应用特点;并以一定篇幅介绍新颖温度传感器及其温度测量方法。
(5) 物位检测技术：学习与掌握物位定义、分类方法;学习各种工况条件下的液位和料位检测方法，这些方法与对应的常见和先进的测量仪器和系统的结构组成、工作原理与应用特点，概貌性学习了解相界面的检测原理与方法。
《自动检测技术及应用》教案
《自动检测技术及应用》教案一、教学目标1. 了解自动检测技术的基本概念、原理和应用。
2. 掌握各种自动检测技术的特点、原理及应用范围。
3. 学会分析自动检测系统的设计方法和步骤。
4. 能够运用自动检测技术解决实际工程问题。
二、教学内容1. 自动检测技术的基本概念及分类自动检测技术的定义自动检测技术的分类自动检测技术的发展概况2. 电阻检测技术电阻检测的原理电阻检测的方法及特点电阻检测的应用实例3. 电容检测技术电容检测的原理电容检测的方法及特点电容检测的应用实例4. 电感检测技术电感检测的原理电感检测的方法及特点电感检测的应用实例5. 温度检测技术温度检测的原理温度检测的方法及特点温度检测的应用实例三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对检测技术的理解。
3. 讨论法：引导学生进行思考和讨论，提高解决问题的能力。
4. 实验法：安排实验室实践，巩固理论知识。
四、教学资源1. 教材：《自动检测技术及应用》2. 课件：PowerPoint3. 实验设备：电阻、电容、电感、温度传感器等4. 网络资源：相关学术论文、技术资料五、教学评价1. 课堂提问：检查学生对基本概念和原理的理解。
2. 课后作业：巩固所学知识，提高运用能力。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和分析问题能力。
4. 课程论文：培养学生独立研究、解决问题的能力。
5. 期末考试：全面检测学生对课程知识的掌握程度。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括理论课16课时，实验课16课时。
2. 授课方式：每周2课时，共8周完成理论课教学；实验课安排在第9周至第16周，每周2课时。
3. 教学进度安排：第1-4周：讲授自动检测技术的基本概念及分类、电阻检测技术、电容检测技术、电感检测技术。
第5-8周：讲授温度检测技术、压力检测技术、流量检测技术、位移检测技术。
第9-16周：进行实验教学，包括电阻、电容、电感、温度、压力、流量、位移传感器的应用实验。
压力检测原理
压力检测原理压力检测原理是指通过测量和监测系统内的压力变化来获得相关信息的方法。
在各个领域中，压力检测是非常重要的，它可以用于工业控制、安全监测、科学研究等方面。
本文将介绍一些常见的压力检测原理及其应用。
一、机械式压力检测原理机械式压力检测原理是一种直接测量压力的方法。
其工作原理是利用受力平衡的原理，将受测压力作用于测量元件上，通过测量元件的形变或位移来推断压力大小。
常见的机械式压力检测元件有弹簧式、膜片式、杠杆式等。
机械式压力检测被广泛应用于工业现场、汽车工程等领域。
二、电气式压力检测原理电气式压力检测原理是通过测量压力对电信号的影响来间接获得压力信息。
常见的电气式压力传感器有电阻式、电容式、感应式等。
它们利用压力对传感器的电阻、电容或感应量的影响，通过电路测量并将其转化为相应的电信号。
电气式压力检测具有响应速度快、精度高、可远程传输等优点，被广泛应用于工业自动化、消防监测等方面。
三、薄膜式压力检测原理薄膜式压力检测原理是一种常见的表面式压力传感器。
它通过将薄膜材料安装在受测压力作用点上，薄膜的变形量与压力成正比，利用敏感元件将薄膜的变形量转化为电信号。
薄膜式压力检测具有高灵敏度、快速响应等优点，广泛应用于空气压缩机、流体系统等领域。
四、光学式压力检测原理光学式压力检测原理是一种通过测量光线的传播性质来间接测量压力的方法。
它利用压力对光学器件的反射、折射、透射等特性的影响，通过测量光的参数变化来推断压力大小。
光学式压力检测具有非接触、高精度等特点，被广泛应用于空气动力学、航空航天等领域。
五、压力检测应用1. 工业控制：在工业生产中，压力检测被广泛应用于流体传动系统、制冷设备、液位控制等方面，用于判断设备的运行状态、监测管道的泄漏情况等。
2. 安全监测：压力检测在安全监测中扮演着重要角色，例如在石油化工行业中，对压力容器、储罐等设备进行定期的压力检测，以确保设备的安全运行。
3. 科学研究：在科学研究领域，压力检测用于测量和探索地球内部、大气层压力、生物体内部压力等，为科学家提供重要的数据。
自动检测技术概述
成分量传感器
状态量传感器
如：各种接近开关 等
探伤传感器等
如：超声波探伤仪等
模拟传感器 （3）按输出量种类来分 数字传感器 直接传感器
（4）按传感器结构来分
差动传感器
补偿传感器
数字人体称重仪
数字压力变送器
1.3 测量误差
测量技术中的名词：等精度测量、非等精度测量、真值、实际值、标称值、 示值、测量误差。
第一章自动检测的检测定义：包含有测量、检验的意义，有对被测对象有用信号检出的含义。 目的就是反映、揭示客观世界存在的各种运动状态的规律。
检测分类：以被测量信号分类，为电量、和非电量技术二大类。
自动检测：就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而 自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰 因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率。
x x A
针对存在的误差，往往利用修正值。提高测量值的精确度。 注意：修正值可能为曲线、公式、表
2 相对误差 ①实际相对误差
A 100 % A
②示值相对误差
x 100 % x
③满度（或引用）相对误差
n
x xn
100%
nm
xm 100% a% xn
1.算术平均值
n x1 x2 .... xn xi x n i 1 n
2.标准差
i 1
n
2 i
n
系统误差的消弱和消除 粗大误差的判别与剔除
二 、传感器的分类及命名
1. 分类 参量传感器
电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器等 热电偶传感器
（1）按工作 原理划分
自动检测技术第三章复习题（附答案）
自动检测技术第三章复习题（附答案）第三章压力及力检测一、选择题1、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（C）蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的（D）在电子打火机和煤气灶点火装置中，利用的是压电材料的（C）A.应变效应B.电涡流效应C.压电效应D.逆压电效应2、使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量（C）。
A.人的体重B.车刀的压紧力C.车刀在切削时感受到的切削力的变化量D.自来水管中的水的压力3、应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择（ C ）测量转换电路。
A．单臂半桥 B．双臂半桥 C．四臂全桥4、以下几种传感器当中（ C ）属于自发电型传感器。
A、电容式B、电阻式C、压电式D、电感式5、属于四端元件的是( C )。
A、应变片B、压电晶片C、霍尔元件D、热敏电阻6、半导体薄片置于磁场中，当有电流流过是，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称为（C）。
A、压电效应B、压磁效应C、霍尔效应D、电涡流效应二、填空题1、由于而引起导电材料变化的现象，叫应变效应。
（变形电阻）2、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。
3、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的 2 倍。
4、在电介质的极化方向上施加交变电场或电压，它会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
5、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。
6、电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。
7、霍尔电势与半导体薄片的厚度成反比。
8、在压电晶片的机械轴上施加力，其电荷产生在X面9、霍尔元件采用恒流源激励是克服温漂10、电阻应变片的温度补偿方法通常有和两大类。
（线路补偿法应变片自补偿法）11、按工作原理的不同，电容式传感器可分为、、和三种类型。
第一种常用于测量，第二种常用于测量，第三种常用于测量。
自动检测技术及应用
自动检测技术及应用自动检测技术是一种基于先进的电子、计算机和通信技术的创新领域。
随着科技的进步和人们对效率和准确性的要求不断提高，自动检测技术在多个领域得到了广泛应用。
本文将介绍自动检测技术的背景和重要性，并概述接下来章节的结构。
自动检测技术基于一系列的基本原理和工作方式，其中包括传感器、数据处理和决策系统。
传感器传感器是自动检测技术的核心组成部分。
它们可以采集和测量环境中的各种物理量和信号，如温度、压力、湿度、光强度等。
传感器将这些信号转换为电信号，并传输给数据处理系统进行进一步分析。
数据处理数据处理是自动检测技术中不可或缺的步骤。
将传感器收集到的原始数据进行处理，包括滤波、去噪、校准和标定等。
数据处理的目的是提取有用的信息，并对数据进行合理的解释和分析。
决策系统决策系统是自动检测技术中的最终环节。
它根据传感器采集到的数据和经过处理后的信息，进行决策和判断。
决策系统可以根据设定的规则或算法，自动触发相应的动作或反馈。
以上是自动检测技术的基本原理和工作方式，传感器、数据处理和决策系统共同构成了自动检测技术的核心部分。
通过这些技术，我们可以实现对环境、物体或过程中的各种参数和状态进行实时监测和检测，为科学研究和工程应用提供了可靠的手段。
自动检测技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：工业生产自动检测技术在工业生产中扮演着重要角色。
它可以用于质量控制、产品检测和故障诊断。
通过自动检测技术，可以实现对产品质量的实时监测，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造业中，自动检测技术可用于检测零部件的尺寸、外观和功能，确保产品符合标准要求。
医疗诊断自动检测技术在医疗诊断中有广泛的应用。
它可以用于实验室检测、影像诊断和生理监测等方面。
通过自动检测技术，医生可以获得更准确、快速的诊断结果，并及时采取相应的治疗措施。
例如，在临床化验中，自动检测技术可以对患者的血液、尿液和体液样本进行快速而准确的分析，帮助医生做出正确的诊断。
自动检测技术实验
05
结论与展望
结论
实验结果
通过实验验证了自动检测技术的 可行性和有效性，实现了对目标 物体的快速、准确检测。
技术优势
自动检测技术具有非接触、高精 度、高效率等优势，可广泛应用 于工业生产、安全监控等领域。
局限性
实验中存在一些局限性，如对复 杂背景和光照变化的适应性有待 提高，以及误检和漏检的情况仍 需进一步优化。
展望
技术创新
未来可探索更先进的算法和传感器技术， 提高自动检测技术的准确性和稳定性。
跨领域合作
加强跨领域合作，如与计算机视觉、 机器学习等领域的专家合作，共同推
动自动检测技术的发展。
应用拓展
拓展自动检测技术的应用领域，如智 能交通、医疗诊断等，为更多行业提 供智能化解决方案。
标准化与法规制定
制定自动检测技术的相关标准和规范， 推动行业健康发展，确保技术的安全 性和可靠性。
结果分析
数据对比
误差分析
将实验数据与理论数据进行对比，验证了 自动检测技术的可行性和准确性。
对实验过程中出现的误差进行了详细分析 ，并探讨了误差产生的原因和减小误差的 方法。
性能优化
应用前景
根据实验结果，对自动检测技术进行了优 化，提高了其性能和稳定性。
结合实验结果，探讨了自动检测技术在工 业、医疗等领域的应用前景和潜在价值。
步骤三
进行实验操作，包括启动数据采集器、 开始测量等。
步骤四
记录实验数据，包括传感器读数、时 间戳等。
实验操作
01
操作一
正确连接传感器和数据采集器，确 保线路连接良好。
操作三
启动数据采集器，开始测量并实时 监控数据变化。
03
02
全自动压力检定技术的应用
全自动压力检定技术的应用摘要该篇文章阐述了全自动压力检定仪的结构原理、技术优势、检定方法，分析了非自动检定仪与全自动检定仪的区别，并举例说明了非自动检定仪在检定过程中，检定记录、数据处理、误差计算所带来的大量而繁琐的工作，以及可能造成的人为因素的误差性极高。
关键词压力检定；技术进步；提高效率0引言目前国内很多企业压力变送器、压力传感器、压力计、压力表以及各种压力计量器具使用的数量较大，普及面很广，每年检定、修理各类压力仪器的任务繁重，而相当多的企业在压力仪器检定技术方面仍然使用着双活塞式、砝码式或其他一些半自动或非自动的检定设备，检测技术相对比较落后，大多是依靠人力手动加压完成整个检定过程。
因此，编写了这篇文章，以便让更多人了解和掌握压力计量检测中的全自动检测技术。
1适用范围全自动压力检定仪适用的范围很广，可以用于普通压力表、精密压力表、压力传感器和压送变送器等压力计量器具的检定工作。
2检定技术全自动压力检定技术，是利用数字图像识别技术、机械电子技术和精确的压力控制技术，使压力仪器的检定实现了全过程自动化。
利用数字图像技术代替人工读数，自动快速识别压力仪器的指示刻度，减少人为误差，配合高精度的压力模块传感器检测技术，将压力信号转化为电信号输出，同时利用计算机技术与检测设备相连接，按照国家检定规程规定的压力检定点，进行逐点检测，并对所得数据进行数据处理，得出检定结论，实现自动检测、自动记录、自动打印等功能，使整个压力仪器的检定过程实现全自动化。
3检定系统的组成其核心原件是由压力测量控制系统、数据信号传输系统、摄像系统、计算机打印系统以及电控模拟人工轻敲系统等关键部件组成。
4检定方法1）选择与被检表相适应的压力数字模块，安装在检定设备上；2）将被检表安装在检定设备上；3）调整检测焦距，调整表盘成像的清晰度；4）在计算机上选择被检表的类型，输入被检表的各项信息，点击计算机上的“开始检定”，计算机在接受“开始检定”指令后，向测控箱的微处理器发出检定命令，步进电机驱动加压装置，按照设定的检测点逐步进行升压和降压，摄像系统显示被检表表盘数值，计算机记录相应检测点的检定示值以及轻敲前、轻敲后的压力值，并计算出每一个检定点的示值误差、回程误差、轻敲位移，按照国家计量检定规程的要求对各项检定结果进行误差分析，生成检定记录。
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P2
l h1
ggg(AA((12AAAA斜l1212管l
L
sin a)
ssiinnaa))ll
g
h2
( A2 A1
sin a)l
四．液柱式压力计的测量误差及其修正
P gh
1．环境温度变化的影响及修正
对于一般的工业测量，主要考虑Байду номын сангаас作液密度变 化对压力测量的影响。修正公式为：
ht0 ht 1 (t t0 )
PB PZ
压强 垂直作用于单位面积物体表面上的力
在建筑环境与设备的测试中，并不严格区分压力
和压强。通常所说的压力实际上是指压强。
压差 测量两个压力之差称压差
表压力 压力仪表指示的压力值
缺省情况下，所说的压力值即指表压力 表压力可正
可负，为负时其绝对值称为真空度。
压力单位
帕(Pa) N/m2，国际单位 兆帕(MPa) 106Pa 工程大气压， kgf/cm2 ，98070 Pa
很小时，h1可忽略，公式简化为：
P gh2
直管
三、斜管式微压计
主要用于测量微小的压力、负压和压差。
为了减少读数的相对误差，拉长液柱，将
P1
测量管倾斜放置。
h1 1h2h)2
h2 l sin a
A1 lA2 h1
A2 A1
P g (h1 h2 )
)gg((AAAA1212llllssiinnaa))
因为：R1 R2 R1' R2'
可得: '
弹簧管压力计
弹簧管在量程范围内自由端的位移一般为 7-8o，弹簧管作成多圈时，自由端的位移 可达45o。弹簧管的自由端的位移可通过 杠杆机构带动指针转动，这种机构的指针 最大转角为180o，通常作成90度的回转 角。最常用的传动机构为杠杆—扇形齿轮 机构，可使指针转动270o。
弹簧管压力计
弹簧管压力计
电接点压力表：
不仅可实现压力的测量，而且可实现压力 的报警和控制。
第四节 电气式压力检测
一．位移式压力压差变送器：
将弹性元件的位移转变成
电信号。
1．电容式压力压差变送器： 采取差动电容方式。 膜片 d7.5—75 ， δ0.05—0.2 ， maxΔd=0.1mm。
3. 斜管式微压计，测量时看不到液柱，是怎么 回事？
第三节 弹性式压力计 1、概述
原理：弹性压力表是利用各种不同形状弹性 感压元件在被测压力的作用下，产生弹性变 形制成的测压仪表
特点：结构简单、牢固可靠、测压范围广、 使用方便、造价低廉、有足够的精度，可远 传
常用弹性压力表：
弹簧管式
膜片（盒）式
高，常用于测量低压、负压、差压。 ❖ 缺点：体积大，读数不方便，玻璃管易损
坏。
一．U型管压力计
P1
P2
假设被测的介质为气体，可忽略
被测介质的高度形成的静压值。
根据流体静力学原理可得：
P P1 P2 g(h1 h2 )
U型管内径一般为5-20mm， 为了减少毛细现象管子内径 一般不少于10mm，
2．霍尔压力变送器
（1）霍尔效应：把半导
体单晶薄片置于磁场B中，
如果在它的两个纵向面
上通以一定大小的电流，
则在晶体的两个横向端
面之间出现电势UH，叫
霍尔效应，产生的电势
称为霍尔电势。
灵敏度常数
VH RH IB
(2)霍尔电势的产生：
N
S
将固定在弹性元件上的霍尔片
放置在一非均匀磁场中，在这
S
N
区间，磁场强度具有均匀的梯
波纹管式
二．弹性元件及其特性
1．膜片：使用时周边夹紧，测低压、微压。 将两块膜片沿周边对焊起来，形成一膜盒， 膜盒式微压计通常用于测量炉膛和烟道尾 部负压。精度等级为2.5，最高可达1.5级。
Px
Px 平薄片
Px 波纹片
Px 膜盒
二．弹性元件及其特性
2．波纹管：开口端固定，封闭 端的位移作为输出，由于波 纹管的位移相对较大，故灵 敏度高，常用于测量较低的 压力（1.0-106Pa）精度等 级1.5级。
度，当霍尔片在弹性元件的带
动下偏离正中位置，通过霍尔
片的磁场强度发生变化，霍尔
约等于一个大气压（1.013e+5 Pa) ，“自来水 压头是5公斤”，用的就是这个单位。
mmH2O， 9.81 Pa mmHg ，133 Pa
二．压力测量仪表的分类
1．液柱式压力计 2．弹性式压力计 3．电气式压力计 4．活塞式压力计
第二节 液柱式压力计
❖ 分类 U型管压力计 单管压力计 斜管式微压计 ❖ 特点：结构简单，使用方便，准确度比较
3．弹簧管： 单圈弹簧管 多圈弹簧管
Px
弹簧管是怎样产生形变的呢？
假设被测压力大于外界大气压力，产生短轴变长，
长轴变短的弹性形变，使管子在弯曲方向上的刚度
增大，自由端向管子伸直的方向运动。对应的几何
分析如下：
R1
R1 R1' ' R2 R2' ' R2
两式相减: R1 R2 R1' R2' '
0
h2
h1
U型管
二．单管式压力计
Pd
h1 A1
h2 A2
h1
h2 A2 A1
P
g (h1
h2 )
g( h2 A2
A1
h2 )
g( A2
A1
1)h2
( h2 A2
A1
h2 )
g( A2
A1
1)h2
Px
因 为 A1 、 A2 为 常 数 ， 这 样 可 通 过
h2
一次读数进行压差测量。当A2/A1 h1
k2
s 4
1电容式压力压差变送器
•设 测 量 膜 片 在 Δp 作 用 下 的位移Δd，Δd=k1Δp。
C1
d0
k2 d
C2
d0
k2 d
•由C1、C2可得
C2 C2
C1 C1
d d0
k1p d0
k3p
特点：灵敏度高、精度高，精度可达0.2、0.25，
稳定可靠。尤适用于测高静压微压差的场合。
2. 重力加速度变化的影响及修正
标准重力加速 度下的工作液
柱高度
hn
g gn
h
使用地点的工 作液柱高度
3．毛细现象的影响
为了减少该误差，通常要求测量管的内径一 般不小于10mm。
问题？
1. 斜管式微压计用水作介质，可以吗？
2. 液柱式压力计，水作工作介质，为了便于读 数，在水中加入红墨水，可以吗？
第五章 压力测量
基本教学内容
压力的 基本概念 液柱式压力计
U型管压力计、单管压力计、斜管式微压计 弹性式压力计
弹簧管式、膜片（盒）式、波纹管式 电气式压力测量
电容式压力压差变送器、霍尔压力变送器、压电 式压力传感器、固体压阻式压力压差传感器 压力检测仪表的选择与校验
第一节 概述
PJ
一、基本概念
压力 垂直作用于物体表面上的力