自动检测考试题

检测系统在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为静态特性。

在规定条件下，系统校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程（F.S)输出值的百分比称为线性度。

灵敏度是指检测系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增值之比的极限值。

在静态测量中，由于任何检测装置和测量结果都含有一定大小的误差，人们往往用误差来说明精度。

迟滞是指在相同工作条件下作全测量范围校准时，在同一次校准中对应同一次输入量的正行程和反行程其输出值间的最大偏差。

重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特性曲线的不一致性。

1.6用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用标准压力表精度等级？可否用一台0.2 级，量程0～25MPa的标准表来检验一台1.5 级，量程0～

2.5MPa的压力表?为什么？

解：选择标准压力表来校准工业用压力表时，首先两者的量程要相近，并且标准表的准确度等级要高于被校表精度等级，至少要高一个等级。

题中若标准表是0.2级，量程 0～25MPa，则该标准表可能产生的最大绝对误差为

△max1=(25-0)×0.2％=0.05MPa被校表是1.5等级，量程0～2.5MPa，其可能产生的最大绝对误差为△max2=(2.5-0)×1.5%=0.0375MPa显然△max1>△max 2，这种选择是错误的，因为虽然标准表精度等级较高，但是它的量程太大，故不符合选择的原则。

2.1误差的分类、各类误差的性质、特点及对测量结果的影响？

系统误差特点：在同一条件下多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或者在条件改变时，误差按一定规律变化。

性质：在多次测量同一量值时，系统误差不具有抵偿性，它是固定的或服从一定函数规律的误差。

影响：对于恒值系统误差的存在，只影响测量结果的准确度，不影响测量的精密度参数。对于变值系统误差的存在，不仅影响测量结果的准确度，而且影响测量结果的精密度参数。

随机误差性质：有界性；单峰性；对称性；抵偿性、服从正态分布。特点：随机误差就其个体来说变化时无规律的，但在总体上却遵循一定的统计规律。

影响测量的精密度。

粗大误差特点：明显的歪曲测量结果。

性质：让结果失去意义。

误差来源：①由被测对象本身引起的误差②因检测理论的假定产生的误差③检测系统各环节动力源的变化引起的误差⑤检测环境引起的误差

⑥检测方法误差⑦检测人员造成的误差。

2.2什么是标准误差？它的大小对概率分布函数有何影响？

答：标准误差不是误差的具体值，而是按一定置信概率（P＝68.3％）给出的随机误差变化范围（置信限）的一个评定参数。

标准误差的大小不同，概率密度函数形状不同。标准误差作为误差的评价，表示随机误差不大于标准误差的置信度，其对应的置信区间为[-ζ,ζ]。在此置信度下，高精度的测量得到较小的±ζ置信区间；低精度的测量具

有较大的±ζ置信区间。

2.6粗大误差的处理方法和原则？

处理方法：设法从测量结果中发现和鉴别而加以剔除，加强测量者的工作责任心和严格的科学态度，还要保证测量条件的稳定。拉伊特准则、格拉布斯准则

2.7系统误差的检查与判别方法？

1根据测定值残差的变化判断变值系统误差。准则1将测量列中诸测定值按测量先后顺序排列，若残差的大小有规则的向一个方向变化，则测量列中有累进的系统误差。准则2 将测量列中诸测定值按测量先后顺序排列，若残差的符号呈有规律的交替变化，则测量列中含有周期性系统误差。2利用判据判定变值系统误差的存在。马利科夫准则、阿贝-赫梅特准则准确度（精确度）：表示测量结果与真实值接近的程度，简称精度。反映系统误差与随机误差对测量结果综合影响的程度。

精密度：表示测量值重复一致的程度，反映了随机误差影响的程度。随机误差越小，测量结果越精密。

4压力表的选择：1根据被测压力的大小，确定仪表量程。一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值应不超过满量程的3/4，在被测压力波动较大的情况下最大压力值不应超过满量程的2/3。为保证被测精度，被测压力值应以不低于全量程的1/3为宜。2根据生产允许的最大测量误差确定仪表的精度，选择时在满足生产要求的情况下尽可能选用精度低，廉价耐用的压力仪表。3选择时要考虑被测介质的特性。

4.2常用的压力检测弹性元件有几种？它们各有什么特点？

弹性式压力计常用的弹性元件有弹簧管，膜片，波纹管。

弹簧管特点：介于膜片和波纹管压力计两者之间，应用压力范围大,位移变化通过霍尔电势输出。

膜片特点：位移小，线性度好，用差压式测量。

波纹管特点：常在压缩状态下使用，实际应用时波纹管和刚度比它大几倍的弹簧结合起来使用，其性能主要由弹簧决定，位移大，在一定范围内线性度好。

4.3应变式压力变送器测压原理是什么？金属应变片和半导体应变片有什么不同点？

答：将金属应变片贴在弹性元件上，或在半导体硅片上扩散生成应变电阻。当被测压力作用在弹性元件或硅片上时产生弹性变形，则应变电阻同时产生应变，从而引起电阻值发生变化，最后通过测量电路将其转换为相应的电压或电流信号。则被测压力与输出电信号成对应关系。

金属应变片的原理是应变效应，其应变灵敏度系数为常数，并且灵敏度系数较小，一般为2左右。

半导体应变片的原理是压阻效应，其应变灵敏度系数较大，一般是金属应变片的50～100倍，而且其值随晶向及半导体内杂质不同而变化，并且灵敏度系数有正、负之分。

4.4压阻式压力传感器的结构特点是什么？需要采取的温补措施有哪些？

答：压阻式压力传感器由于采用硅片上扩散半导体电阻组成的应变式压力测量系统，因此它的特点是：精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单等。适用于恶劣环境工作。

由于是半导体材料，因此温度补偿措施很重要。常采用零点温度补偿和灵

敏度温度补偿两部分措施。

4.5球-平面型电容差压式变送器结构上有什么特点？

答：采用球平面式结构除了有较高的灵敏度和得到较大的电容相对变化量外，其最大的优点是很容易实现过压保护，而且保护可靠。当发生过压时，测量膜片与球面固定电极相贴合，在电极表面涂一层绝缘漆，防止电极短路。

4.9若被测压力变化范围为0.5～1.4MPa，要求测量误差不大于压力示值的±5％。可供选择的压力表规格有：量程为0～1.6MPa，0～2.5MPa，0～4MPa，精度等级为：1.0，1.5，2.5 级三种。试选择合适量程和精度的压力表？

解：先考虑量程应选择0～2.5MPa 的压力表，被测压力0.5～1.4MPa在其合理的使用范围内。

此表精度为1.5 级，则可能产生的最大误差为

△max(2.5-0)1.5×％＝±0.0375 MPa

题意要求测量误差不大于压力示值的5％，当于相△(1.4-0.5)*5％绝对误差为＝±0.045 MPa。

因为△max<△，故选择量程为0～2.5MPa，精度为1.5级的压力表。

5.2热电偶测温原理是什么？热电偶回路产生热电势的必要条件是什么？

答：热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。把两种导体或半导体材料A和B组成闭合回路，将它们的两个接点分别置于不同温度的热源中，则回路内将产生热电势E AB（T,T0）。

热电偶回路产生热电势的必要条件是：①必须是两种不同材料组成的回

路，其电子密度N A≠N B。②两端接点温度不同，即T≠T0。

5.3热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿的方法有哪些？

答：热电偶测温时，用补偿导线将冷端延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度并不是0℃，而工业上常用的各种热电偶的温度与热电势关系曲线是在冷端为0℃时得到的，与它配套的显示仪表也是根据这一关系曲线刻度的，而操作室温度一般高于0℃，而且不恒定，此时产生的热电势必然偏小，且随环境温度变化而变化，使测温结果产生误差。因此需对冷端温度进行补偿。

冷端温度补偿常采用的方法有：①冰点发②热电势修正法③冷端补偿器法

④补偿导线法。

5.4 试述热电阻测温原理？常用热电阻的种类及R0各为多少？

答：热电阻是利用金属导体的电阻值随温度而变化的特性来进行温度测量的，即电阻R与环境温度t有一定的函数关系。

常用热电阻有：铂电阻：分度号Pt100和分度号Pt10，t=0℃式的电阻值分别为R0=100欧，和R0=10欧。

铜电阻：分度号Cu100和分度号Cu50. ，t=0℃式的电阻值分别为R0=100欧，R0=50欧

5.10用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500℃，而这时冷端温度为60℃。试问：实际温度应为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表的指示值应为多少？

解：显示仪表指示值为500℃时，查表可得此时显示仪表的实际输入电势

为20.644mV，由于这个电势是由热电偶产生的，即E(t,t0)＝20.644mV 同样，查表可得：

E(t0,0)=E(60,0)=2.436mV

则E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.644+2.436=23.08mV

由23.08mV查表可得t＝557℃。即实际温度为557℃。

当热端为557℃，冷端为20℃时，由于E（20，0）=0.789mV，故有：E(t,0)=E(t,t0)-E(t0,0)＝23.08-0.789＝22.291mV

由此电势，查表可得显示仪表指示值应为538.4℃。

6.3简述椭圆齿轮流量计如何实现测量的？

进口压力P1大于出口流体压力P2，上齿轮由于受差压作用而转动，同时上面的齿轮半月形计量空间的流体排向出口。受差压作用上下齿轮继续转动。随后下齿轮受差压作用而转动，又一次将半月形计量空间中流体排出。如此连续不断，椭圆齿轮每转一周就排出4份计量空间的体积。因此只要读出齿轮转数就可以算出排出液体的量V=4nv=2πn(R2-ab)δ。

6.4浮子流量计与差压流量计测量原理有何异同？

答：浮子流量计与差压流量计均为节流式测量仪表，它们的体积流量方程式均可表示为q s 式中：ε为流速膨胀系数；α为流量系数；s d为节流面积；△p为节流件前后差压；ρ为被测介质密度。

不同点是浮子式流量计的节流体为浮子，它是恒差压△p，变面积s d，输出信号是用浮子高度表示q v；而差压式流量计的节流件是孔板，它是恒节流面积s d，变差压△p，用差压的变化表示被测流量q v。

6.5简述涡轮流量计组成及测量原理？

涡轮流量计是由涡轮流量传感器和流量显示仪表组成，可以实现瞬时体积

流量和累积流量的计量。

原理是通过安装在被测管道上的涡轮流量传感器，将流体的流速转换为安装在管内的涡轮转速，然后通过磁电感应转换器将其转换成与转速成正比的频率电信号。测出频率表示相应流量值，即q v=f/K，K为涡轮流量计系数。

6.6漩涡流量计的检测原理是什么？其涡频的检测方法有哪些？

漩涡流量计是利用流体振动原理来进行测量的。即在特定流动条件下，流体部分动能产生流体振动，且振动频率与流体的流速有一定关系。

热电阻法分体压电式探头

6.7简述电磁流量计的工作原理及特点？

根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线时两端将产生感应电动势e=kBDu当磁感应强度B为恒定值时体积流量q v与感生电动势e成正比，qv=

特点：1传感器结构简单，流体通过流量计时无压力损失。2可测量赃污介质、腐蚀介质及悬浮性液固两相流的流量。3不受介质的温度、黏度、密度的影响。4与被测介质的平均流速成正比，与对称分布下的流动状态无关。5无机械惯性反应灵敏，可以测量正反两个方向的流量。6口径范围较宽。

6.8超声流量计的特点是什么？其测速方法有几种？

答：超声流量计主要特点是：①适用于大管径、大流量及各类明渠、暗渠流量测量②对介质无特殊要求，不仅可以测气体、液体，甚至对双相流介质流体流量也可以测量③是一种非接触式测量仪表，所以不破坏流体的流场，无压力损失，并可以测强腐蚀性、非导电性、放射性流体流量④它的

测量准确度受流体温度、压力、黏度、密度影响极小⑤测量范围度宽，一般可达20:1。

超声测速方法常用有：传播速度差法、频差法及多普勒法。

7.2浮力式液位测量原理是什么？恒浮力式和变浮力式液位计的区别是什么？

浮力式液位测量是应用浮力原理测量液位的。它利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化，或利用浮子浮力随液位浸没高度而变化。

恒浮力式浮子所受福利始终不变，实质上是通过浮子把液位的变化转换为机械为宜的变化。

变浮力式浮筒所受浮力变化，变浮力法测量液位是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化，然后再将力的变化转换为机械位移，并通过位移传感器再转换成电信号，以便进行远传和显示。

7.3什么是液位测量的零点迁移问题？迁移的实质是什么？正负迁移有什么不同？

对压力（差压）变送器进行零点调整，使它在受附加静压差时输出为“零”，这种方法称为“零点迁移”

正负迁移的实质是通过调整迁移机构改变差压变送器的零点，使被测液位为零时，变送器的输出为起始值4mA，它仅改变了变送器测量范围的上下限，而量程大小不会改变。

负迁移：调整的压差p是作用于负压室小于零的附加静压。正迁移：调整的压差p是作用于正压室大于零的附加静压。

7.4简述电容式物位计测导电及非导电介质物位时，其测量原理有什么不同？

答：电容式物位计测导电介质物位时，是改变电容电极覆盖面积的方式，它属于变面积型。当测非导电介质物位时，相当于电容极板间介质的介电常数发生变化，它属于变介质型电容传感器。

7.5超声物位计的测量原理是什么？超声探头是根据什么原理构成的？影响超声物位计测量精度因素是什么？

答：超声物位计是根据回声测距的原理进行测量的。超声探头是根据压电元件的压电效应原理制造成换能器，包括发射器和接收器两部分。

影响超声物位计测量精度的主要因素是超声波在介质中传播的速度与介质密度有关，而密度又是介质温度及压力的函数，尤其是温度变化时，声速变化较大，使测量误差增大，因此实际测量中必须对声速进行校正。目前常采用的声速校正法有固定距离标志法、固定校正具法和活动校正具法等。

6.18用差压变送器与标准节流装置配套测介质流量。若差压变送器量程是0~104Pa，对应输出电信号是0～10mA，DC，相应被测流量为0～320 m3/h。求：差压变送器输出信号为6mA时，对应的差压值及流量值各为多少？解：①因为差压变送器的输出电流信号与输入差压值成正比。故有

解得△p=6000Pa 为对应6mA电流时的输入差压。

②因为流量与差压平方根成正比，故可得到

解得q v=248m3/h为对应6mA电流时的被测流量。

6.19用电磁流量计测某导电介质流量，已知测量管直径D=240mm，容积流量qv=450m3/h，磁极的磁感应强度B=0.01T，求：检测电极上产生的电

动势是多少？

解：由电磁感应定律可知感应电动势e =BDu

而介质的平均流速

由以上两式可得