電氣檢測技術知識點匯總

1、第一章 檢測技術的基礎知識2、誤差的基本概念及表達方式（ 1）絕對誤差：是示值與被測量真值之間的差值，通常用實際真值代表真值，并采用高 一級標準儀器的示值作為實際真值。1、傳感器的組成 功用是一感二傳，即感受被測信息，并傳送出去。一般由敏感元件、轉換元件、轉換電 路三部分組成。 敏感元件： 直接感受被測量， 并且輸出與被測量成確定關系的某一物理量的 元件。轉換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入量轉換成電參數。轉換電路：上 述電路參數接入轉換電路，便可轉換成電量輸出。xx100% 100% 2）相對誤差：絕對誤差與真值或實際值之比.L0x相對誤差通常用于衡量測量的準確程度，相對誤差越小，

2、0準確程度越高。3）引用誤差：是一種實用方便的相對誤差，常在多檔和連續(xù)刻度的儀器儀表中應用。選用儀表時，一般使其最好能工作在不小于滿刻度值三分之二的區(qū)域。3、誤差的分類與來源（ 1）系統誤差：在相同的條件下多次測量同一量時，誤差的絕對值和符號保持恒定或在 條件改變時， 與某一個或幾個因素成函數關系的有規(guī)律的誤差， 稱為系統誤差。 它產生的主 要原因是儀表制造、安裝或使用方法不正確，也可能是測量人員一些不良的讀數習慣等。（ 2）隨機誤差：服從統計規(guī)律的誤差稱隨機誤差，又稱偶然誤差。誤差產生的原因很復 雜，所以不能用修正或采取某種技術措施的辦法來消除。應該指出， 在任何一次測量中， 系統誤差與隨機

3、誤差一般都是同時存在的， 而且兩者之 間并不存在絕對的界限。（ 3）粗大誤差：在相同的條件下，多次重復測量同一量時，明顯地歪曲了測量結果的誤 差，稱為粗大誤差，簡稱粗差。粗差是由于疏忽大意，操作不當，或測量條件的超常變化而 引起的。含有粗大誤差的測量值稱為壞值，所有的壞值都應去除，但不是主觀或隨便去除， 必須科學地舍棄。正確的實驗結果不應該包含有粗大誤差。4、隨機誤差的特點（1）絕對值相等，符號相反的誤差在多次重復測量中出現的可能性相等；（2）在一定測量條件下，隨機誤差的絕對值不會超出某一限度；（3）絕對值小的隨機誤差比絕對值大的隨機誤差在多次重復測量中出現的機會多； （ 4）隨機誤差的算術平

4、均值隨測量次數的增加而趨于0。5、數據的舍入規(guī)則尾數不等于 5 時采用四舍五入， 尾數等于 5 時采用偶數法則。 舍去部分的數值等于保留 末位的 0.5 個單位，末位是偶數，則末位不變，末位是奇數，則末位進1。采用偶數規(guī)則是為了在較多的數據舍入處理中，使產生正負舍入誤差的概率近似相等， 從而使測量結果受舍入誤差的影響減小到最低程度。6、有效數字 有效數字和數據的準確度 （誤差） 密切相關， 它所隱含的極限誤差不超過有效數字末位 的半個單位。7、基本誤差和附加誤差（按使用條件劃分）（1）基本誤差：測量儀器在額定條件下工作時所具有的誤差，稱為基本誤差。如電源 電壓、溫度、濕度等。屬于系統誤差。測量

5、儀表的精度等級就是由其基本誤差決定的。（2）附加誤差：當使用條件偏離標準條件時，傳感器和儀表必然在基本誤差的基礎上 增加了新的系統誤差，稱為附加誤差。如溫度附加誤差、 電源電壓波動附加誤差等。附加誤 差在使用時應疊加到基本誤差上去。8、系統誤差的發(fā)現與校正測量誤差中包括系統誤差和隨機誤差， 由于它們的性質不同， 對測量結果的影響及處理 的方法也不同。（1）隨機誤差分布的特點：對稱性。 隨機誤差可正可負， 但絕對值相等的正、負誤差出現的次數相同，或者是概 率密度分布曲線 f 對稱于縱軸。 N抵償性。相同條件下，當測量次數 N時，全體誤差的代數和為 0，亦即 Nlim i 1 i 0， 或者說，正

6、誤差與負誤差相互抵消。 當測量次數無限多時，誤差的算術平均值趨近于零，也 就是數學期望為零。這是隨機誤差最本質的特性。單峰性。 絕對值小的誤差出現的次數多，絕對值大的誤差出現的次數少。 換言之，絕 對值小的誤差比絕對值大的誤差的概率密度大，在0處概率最大，即 f 0 fmax 。有界性。絕對值很大的誤差幾乎不出現，故可認為隨機誤差有一定的界限。（2）系統誤差的發(fā)現與校正系統誤差產生的原因是較復雜的， 它可以是某個原因引起的， 也可以是幾個因素綜合影 響的結果。主要有： 由于測量設備、試驗裝置不完善，或安裝、調整、使用不得當引起的誤差。如測量儀 表未經校準投入使用。 由于外界環(huán)境影響而引起的誤差

7、。如溫度漂移、測量現場電磁場的干擾等。 由于測量方法不正確， 或測量方法所賴以存在的理論本身不完善引起的誤差。 如使用 大慣性儀表測量脈動氣流的壓力， 則測量結果不可能是氣流的實際壓力， 甚至也不是真正的 均值。測量人員方面因素引起誤差。 如測量者在刻度上估計讀數時， 習慣偏于某一方向； 動 態(tài)測量時，記錄某一信號有滯后的傾向。（ 3）按系統誤差的特點，可以分為恒值（定）系統誤差和變值系統誤差。（ 4）發(fā)現系統誤差的常用方法如下：（1）實驗對比法 （ 2）剩余誤差觀察法 （3）不同公式計算標準誤差比較法（4）計算數據比較法（ 5）系統誤差的校正（ 1）補償法 （2）差動法 （3）比值補償法 （

8、4）測量數據的修正9、傳感器的靜態(tài)特性（ 1）精確度：用精密度、準確度和精確度三個指標來描述。 精密度：精密度是隨機誤差大小的標志，精密度高，意味著隨機誤差小。檢查測 量結界的分散程度。 準確度： 它說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。 準確度是系統誤差大小的標志， 準確度高意味著系統誤差??；同樣準確度高不一定精密度高。 精確度： 它是精密度和準確度兩者的總和， 精確度高表示精密度準確度都比較高。2）穩(wěn)定性：用穩(wěn)定度與影響量來表示。 穩(wěn)定度：在規(guī)定時間內，測量條件不變的情況下，由于傳感器中隨機性變動、周 期性變動和漂移等引起輸出值的變化。一般用精密度和觀測時間長短表 示。 影響量：測量傳感器由外

9、界環(huán)境變化引起輸出值變化的量，稱為影響量。說明影 響量時必須將影響因素與輸出值偏差同時表示。3）傳感器的靜態(tài)輸入 -輸出特性- 3 -遲滯（滯后） ：表征檢測系統在全量程范圍內，輸入量由小變大或有大變小兩者靜態(tài)特性不一致的程度。產生原因是傳感器機械部分存在不可避免的缺陷。又叫回程誤差。 重復性：表征檢測系統輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時靜態(tài)特性不一致的 程度。只能用實驗方法確定，也常用絕對誤差表示。 靈敏度：檢測系統的輸出變化量 ?y與引起該輸出量變化的輸入變化量 ?x 之比值，它 是傳感器在穩(wěn)態(tài)輸出輸入特性曲線上各點的斜率。它描述檢測系統對輸入量變化反應的能 力。y dy 靈敏度表示

10、單位被測量的變化所引起傳感器輸出值的變化量。S 值越高表示K x dx S 傳感器越靈敏。分辨力就是指數字式儀表指示數字值的最后一位數字所代表的值， 靈敏度閾或分辨力都 是有單位的量，它的單位與被測量的單位相同。選擇靈敏度閾只要小于允許測量絕對誤差 的三分之一即可。靈敏度是廣義的增益，靈敏度閾則是死區(qū)或不靈敏區(qū)。第二章 溫度檢測10、熱電偶的測溫原理 熱電偶測溫是基于熱電效應，在兩種不同的導體（或半導體） A 和 B 組成的閉合回路 中，如果它們兩個接點的溫度不同， 則回路中產生一個電動勢， 通常我們稱這種現象為熱電 勢，這種現象就是熱電效應。兩種絲狀的不同導體（或半導體）組成的閉 合回路，稱

11、為熱電偶。測量端又稱工作端或熱端， 而溫度為參考溫度的另一接點稱為參比端或參考 端，又稱自由端或冷端。11、有關熱電偶的幾個結論（1）熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極，否則無論熱電偶兩端溫度如何，熱電偶回路總熱電勢為零。（2）盡管采用兩種不同的金屬，若熱電偶兩接點溫度相等，即 T=T0 ，回路總電勢為零。（3）熱電勢只與結點溫度有關，與中間各處溫度無關。12、熱電偶冷端溫度補償的方法要使冷端的溫度保持為 0是比較困難的，通常采用如下一些溫度補償方法。（ 1）補償導線法：用一種導線（稱為補償導線）將熱電偶的冷端伸出來，這種導線采 用在一定溫度范圍內（ 0-100）又具有和所連接的熱電偶相同的熱

12、電性能的廉價金屬。在使用補償導線時需要注意以下問題： 補償導線只能在規(guī)定的溫度范圍內與熱電偶的熱電動勢相等或相近； 不同型號的熱電偶有不同的補償導線； 熱電偶和補償導線的兩個接點處要保持同溫度； 補償導線有正負極，需分別與熱電偶的正負極相連； 補償導線的作用只是延伸熱電偶的自由端， 當自由端不等于 0 時，還需進行其他補償 與修正。（2）計算法：3）補償電橋法：補償電橋法是利用不平衡電橋產生的電勢來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，如圖所示。（4）冰浴法：把熱電偶的冷端置于冰水混 和物的容器里，最妥善，但不方便，僅限于科學 實驗中應用。（ 5）軟件處理法：在采樣后加一個與冷端 溫度

13、對應的常數即可。13、輻射測溫的物理基礎 輻射式溫度傳感器是利用物體的輻射能隨溫度變化的原理制成的。（1）熱輻射：物體受熱，激勵了原子中帶電粒子，使一部分熱能以電磁波的形式向空 間傳播，它不需要任何物質作媒介（即在真空條件下也能傳播） ，將熱能傳遞給對方，這種 能量的傳播方式稱為熱輻射（簡稱輻射） ，傳播的能量叫輻射能。輻射能量的大小與波長、 溫度有關。（2）黑體：所謂黑體是指能對落在它上面的輻射能量全部吸收的物體。14、輻射基本定律（1）普朗克定律： 普朗克定律揭示了在各種不同溫度下黑體輻射能量按波長分布的規(guī)律，其關系式E0（ ,T）C1C25e T 1E0T 4（ 2）斯忒藩 -波耳茲曼定

14、律：斯忒藩 -波耳茲曼定律確定了黑體的全輻射與溫度的關系 如上。此式表明， 黑體的全輻射能是和它的絕對溫度的四次方成正比， 所以這一定律又稱為 四次方定律。 把灰體全輻射能 E 與同一溫度下黑體全輻射能 E0 相比較， 得到物體的另一個 特征量 （黑度，反映物體接近黑體的程度） 。15、輻射測溫方法（1）亮度法：是指被測對象投射到檢測元件上的是被限制在某一特定波長的光譜輻射 能量，而能量的大小與被測對象溫度之間的關系是普朗克公式所描述的一種輻射測溫方法， 即比較被測物體與參考源在同一波長下的光譜亮度， 并使二者的亮度相等， 從而確定被測物 體的溫度，典型測溫傳感器是光學高溫計。（2）全輻射法：

15、全輻射法是指被測對象投射到檢測元件上的是對應全波長范圍的輻射 能量， 而能量的大小與被測對象溫度之間的關系是由斯忒藩-波耳茲曼所描述的一種輻射測溫方法，典型測溫傳感器是輻射溫度計（熱電堆） 。（3）比色法：被測對象的兩個不同波長的光譜輻射能量投射到一個檢測元件上，或同 時投射到兩個檢測元件上，根據它們的比值與被測對象溫度之間的關系實現輻射測溫的方 法，比值與溫度之間的關系由兩個不同波長下普朗克公式之比表示， 典型測溫傳感器是比色 溫度計。第三章 壓力檢測16、電阻應變效應 電阻絲在外力作用下發(fā)生機械形變時， 其電阻值發(fā)生的變化， 稱為電阻應變效應。 在電 阻絲拉伸比例極限內，電阻的相對變化與應

16、變成正比。17、電阻應變片（1）金屬電阻應變片金屬電阻應變片分為金屬絲式和箔式， 用薄紙作為基底制造的應變片， 稱為紙基應變片， 采用有機聚合物薄膜的稱為膠基應變片。常用的電阻應變絲的材料是康銅絲和鎳鉻合金絲。（2）半導體電阻應變片半導體受力時， 電阻率發(fā)生變化， 電阻率隨應力變化的關系稱為半導體壓阻效應。 半導 體應變片電阻 的變化主要是電阻率變化引起的，表示為由于彈性系數 E= /，上式又可寫為為提高靈敏度半導體應變片還有制成柵形的。18、電阻應變片的粘貼 粘貼工藝包括被測試件表面處理，貼片，質量檢查，焊接引線以及防護與屏蔽等。19、電阻應變片的溫度誤差及其補償（1）溫度誤差：溫度誤差是指

17、環(huán)境溫度變化引起應變片電阻變化。原因有兩方面： 方面是應變片電阻絲的溫度系數，另一方面是電阻絲材料與試件材料的線膨脹系數不同。（ 2）溫度補償：電橋補償法。20、電橋的不平衡輸出22、轉換電路當 RL= 時，電橋輸出電壓為：單臂電橋輸出電壓和電壓靈敏度為雙臂電橋電路，一般接成差動電橋。其輸出電壓為電橋四臂同時接入工作應變片，則構成全橋電路。其輸出電壓為 全橋電路的電壓靈敏度比單臂工作電橋提高 4 倍。23、應變式壓力傳感器 （1）膜式應變傳感器：應變片貼在膜片的內表面。膜片感受壓力時產生應變，使應變 片有一定的電阻輸出。（2）測力式應變傳感器：它與膜式傳感器的最大區(qū)別在于被測壓力不直接作用到貼

18、有 應變片的彈性元件上， 而是傳到一個測力應變筒上。 被測壓力經膜片轉換成相應大小的集中 力，這個力再傳給測力應變筒。（3）擴散硅型壓力傳感器。24、壓電效應 某些電介質物體在某方向受壓力或拉力作用產生形變時， 表面會產生電荷。 外力撤消后， 又回到不帶電狀態(tài)。 這種現象稱為壓電效應。 具有壓電效應的物體稱為壓電材料， 如天然的 石英晶體，人造的壓電陶瓷等。25、石英晶體的壓電效應縱向軸 Z-Z 稱為光軸，受力時不產生壓電效應； X-X 軸稱為電軸，產生縱向壓電效應； Y-Y 軸稱為機械軸，產生橫向壓電效應。26、逆壓電效應 在片狀壓電材料的兩個電極面上， 如果加以交流電壓， 那么壓電片能產生

19、機械振動， 使 壓電片在電極方向上有伸縮現象。 壓電材料的這種現象稱為電致伸縮效應。 因為這種效應與 壓電效應相反，也成為逆壓電效應。27、測量電路 把壓電晶體等效成一個電荷源與電容并聯的等效電路。由于電容器上的電壓Ua，電荷量 Q，電容 Ca 的關系為 Ua=Q/Ca，壓電晶體也可等效為一個電壓源和一個電容器的串聯電 路。實際壓電傳感器輸出信號很微弱，且內阻很高，需用前置放大器。 前置放大器有兩個作用：一是放大壓電傳感器輸出的微弱信號，另一個是阻抗變換。（1）電壓放大器：輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正比。圖示的是壓電傳感器接到電壓放大器的等效電路。（2）電荷放大器： 大器， 它的

20、輸入信號是壓電傳感器產 窮大時，它的等效電路如圖所示。電荷放大器是有益運算放容的當略去泄露電阻， 且放大器輸入電阻趨于無在電荷放大器中輸出電壓 U0 與電纜電容 Cc 無關， 而與 Q 成正比， 這是電荷放大器的 突出優(yōu)點。第四章 物位及厚度檢測28、物位相關概念物位是液位、 料位和相界面的統稱。 用來對物位進行測量的傳感器稱為物位傳感器， 由 此制成的儀表稱為物位計。 液位是指開口容器或密封容器中液體介質液面的高低， 用來測量 液位的儀表稱為液位計； 料位是指固體粉狀或顆粒物在容器中堆積的高度， 用來測量料位的 儀表稱為料位計；相界面是指兩種液體介質的分界面，用來測量分界面的儀表稱為界面計。

21、29、渦流效應 金屬導體置于變化著的磁場中， 導體內就會產生感應電流， 這種現象稱為渦流效應。 要 形成渦流效應必須具備以下兩個條件：存在交變磁場；導電體處于交變磁場中。30、電渦流傳感器工作原理渦流的大小與金屬導體的電阻率 ，磁導率 ，厚度 h 以及線圈與金屬體的距離 x，線 圈的激磁電流角頻率 等參數有關。 固定其中若干參數， 就能按物流大小測量出另外一些參 數，從而做成位移、振幅、厚度等傳感器。渦流傳感器在金屬導體上產生的渦流，其滲透深度是與傳感器線圈激磁電流的頻率有 關，所以渦流傳感器主要可分為高頻反射式和低頻投射式兩類。（31-35 簡答題）31、超聲波及其波型（ 1）縱波：質點振動

22、方向與傳播方向一致的波，能在固體、液體和氣體中傳播。 （ 2）橫波：質點振動方向與傳播方向相垂直的波，只能在固體中傳播。（3）表面波：質點的振動介于縱波和橫波之間，沿著表面?zhèn)鞑?，振幅隨著深度的增加 而迅速的衰減，只能在固體的表面?zhèn)鞑?。v=20.067T0.532、超聲波的傳播速度 聲速不僅與介質有關，而且還與介質所處的狀態(tài)有關。33、擴散角，反射與折射定律，反射系數34、聲阻式液位計 聲阻式液位計利用氣體和液體對超聲振動的阻尼油顯著差別這一特性來判斷測量對象 是液體還是氣體，從而測定是否達到檢測探頭的安裝高度。QV 0.0（125左2 圖d）2 p 0.01252 mD2 p 由于氣體對壓電陶

23、瓷前面的不銹鋼輻射面振動的阻尼小， 壓電陶瓷振幅較大， 足夠大的 正反饋使放大器處于振蕩狀態(tài)。 當不銹鋼輻射面和液體接觸時， 由于液體的阻尼較大， 壓電 陶瓷 Q 值降低，反饋量減小，導致振蕩停止，消耗電流增大。根據換能器消耗電流的大小 判斷被測液面是否上升到輻射面高度， 是控制器內繼電器動作， 發(fā)出相應控制信號。 工作頻 率約為 40kHz 。結構簡單，使用方便。35、差別計的工作原理是利用超聲換能器 到換能器安裝高度。不受 被測介質物理性質的影響，液位液介穿透式超聲液位計該液位計結第五章 流量檢測液體和氣體右的顯著射系數的顯著36、差壓式流量計 差壓式流量計又叫節(jié)流式流量計， 主要有兩大部

24、分組成： 一部分是節(jié)流式變換元件， 節(jié) 流裝置如孔板、 噴嘴、文秋利管等； 另一部分是用來測量節(jié)流元件前后靜壓差的差壓計，根 據壓差和流量的關系可直接指示流量。37、節(jié)流裝置的工作原理 流體流經節(jié)流裝置（如孔板）時的節(jié)流現象如圖所示。在水平管道裝有標準孔板， 當流 體流經孔板時的流束及壓力分布情況如圖所示。圖結論：1）流2）靜壓 p 產生：節(jié)流裝置入口側的靜壓力 流量越大，節(jié)流裝置兩端壓差 p 也越大，利用差壓計測出壓差即此即節(jié)流裝置的工作原理。p2 大， 得到流體流過的流量，2QVF0 2 （p1 p2）并且38、流量方程對于不可壓縮流體的體積流Q量m其基本F方0 程2式為（ p1 p2）質

25、量流量基本方程式為對上述方程處理后，可得到工程上實用流量方程式39、流量系數的確定主要是流量系數 ，與節(jié)流裝置的形式、 取壓方式、雷諾數、 節(jié)流裝置開口截面比和管 道內壁粗糙度等有關。雷諾數（ReynolQdsm nu0m.0be1r2）5一2種d可2用來p表征0流.01體2流52動情m況D的2 無量p綱數，以 Re 表示， Re=vd/，其中 v、分別為流體的流速、密度與黏性系數， d 為一特征長度。例如流體 流過圓形管道， 則 d 為管道直徑。雷諾數較小時， 黏滯力對流場的影響大于慣性力，流場中 流速的擾動會因黏滯力而衰減， 流體流動穩(wěn)定；反之，若雷諾數較大時，慣性力對流場的影 響大于黏滯

26、力，流體流動較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增強，形成紊亂、不規(guī)則的 紊流流場。雷諾數越小意味著粘性力影響越顯著，越大則慣性力影響越顯著。40、取壓方式1、直角取壓法2、法蘭取壓法3、理論取壓法4、徑距取壓法5、管接取壓法41、雙波紋管差壓計主要由兩個波紋管、42、膜片式差壓計主要由差壓測量室（高壓和低壓室） 、三通導壓閥和差動變壓器三部分組成。43、標準節(jié)流裝置的安裝要求（ 1）節(jié)流件的開孔和管道同心，端面與管道的軸線垂直；（ 2）導壓管盡量按最短距離敷設在350m 之內；（3）測量液體流量時，應將差壓計安裝在低于節(jié)流裝置處；（4）測量氣體流量時，應將差壓計安裝在高于節(jié)流裝置處；（5）測量粘性的、腐蝕性的或易燃的流體流量時，應安裝隔離器；（6）測量蒸汽流量時，差壓計和節(jié)流裝置之間的相對配置和測量液體流量相同。44、電磁流量計 電磁流量計是基于電磁感應原理工作的流量儀表。 流量。它能測量具有一定電導率的液體體積U BDv45、電磁流量計的原v理 U BD電磁流量計的工