檢測(cè)技術(shù)復(fù)習(xí)提綱

1總復(fù)習(xí)檢測(cè)技術(shù)及儀表檢測(cè)技術(shù)及儀表—課程內(nèi)容第一篇基礎(chǔ)知識(shí)引論1.緒論、2.誤差分析基礎(chǔ)、3.檢測(cè)技術(shù)及方法分析第二篇過(guò)程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)4.溫度檢測(cè)、5.壓力檢測(cè)、6.流量檢測(cè)、7.物位檢測(cè)、8.機(jī)械量檢測(cè)、9.成分檢測(cè)

第三篇儀表系統(tǒng)分析

10.儀表系統(tǒng)及其理論分析、11.變送單元、12.顯示單元、13.調(diào)節(jié)控制單元、14.執(zhí)行單元第四篇系統(tǒng)控制技術(shù)

15.計(jì)算機(jī)儀表控制系統(tǒng)、16.現(xiàn)場(chǎng)總線第五篇現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與儀表

17.虛擬儀器、18.軟測(cè)量方法與技術(shù)、19.多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)、20.傳感器網(wǎng)絡(luò)31.檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念掌握檢測(cè)的基本概念、常見(jiàn)的檢測(cè)分類方法，會(huì)識(shí)別不同的檢測(cè)方法1.2檢測(cè)儀表的基本概念熟悉檢測(cè)儀表（系統(tǒng)）基本組成、掌握檢測(cè)系統(tǒng)各部分的主要作用；了解檢測(cè)儀表的分類；熟練掌握檢測(cè)儀表的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能；1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念檢測(cè)：利用專門的技術(shù)工具，依靠實(shí)驗(yàn)、計(jì)算及數(shù)據(jù)處理找到被測(cè)變量的值。檢測(cè)的目的：將被測(cè)對(duì)象的參數(shù)轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單且易于處理的物理量值，從而方便參數(shù)管理和控制。檢測(cè)：工業(yè)過(guò)程參數(shù)→簡(jiǎn)單易處理的物理量傳感：各種物理量、參數(shù)→易處理傳輸?shù)碾娏浚║,I,f,R,C,L）被測(cè)參數(shù)類型：連續(xù)量、開(kāi)關(guān)或狀態(tài)量輸出信號(hào)：機(jī)械式位移或長(zhǎng)度、開(kāi)關(guān)信號(hào)（0或1）、模擬（電）信號(hào)、數(shù)字信號(hào)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化：指用各種自動(dòng)化儀表將生產(chǎn)過(guò)程中的各種有用信息檢測(cè)出來(lái)，并通過(guò)它們對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行有效控制，使生產(chǎn)在無(wú)需人的直接干預(yù)下優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的運(yùn)行。2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)5傳感器定義及組成：定義：傳感器是一種以測(cè)量為目的，以一定的精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的，便于處理的另一種物理量的測(cè)量器件，其輸出多為易處理的電量，如電流、電壓、頻率等。傳感器由敏感元件、傳感元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件傳感元件測(cè)量轉(zhuǎn)換電路非電量（被測(cè)量）非電量電參量電量2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)6傳感器(sensor,transducer)種類很多，它的分類方法有很多種：根據(jù)檢測(cè)對(duì)象分類，如溫度、壓力、位移等。從傳感器原理或反應(yīng)效應(yīng)分類，如熱阻/熱電/壓阻/電磁感應(yīng)/霍爾/光電/壓電等。根據(jù)傳感器的材料分類，如導(dǎo)電體、半導(dǎo)體等。按應(yīng)用領(lǐng)域分類，如化工、紡織、造紙、環(huán)保等5.按輸出信號(hào)形式分類，如模擬和數(shù)字式等。6.按反映形式或能量供給方式分類，如能動(dòng)型和被動(dòng)型、能量變換型和能量控制型等。2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)73.1檢測(cè)方法及基本概念3.1.1開(kāi)環(huán)(openloop)型檢測(cè)與閉環(huán)(closedloop)型檢測(cè)開(kāi)環(huán)型檢測(cè)系統(tǒng)如圖(a)所示。對(duì)象信息處理器傳感器輸出(a)閉環(huán)型檢測(cè)系統(tǒng)如圖(b)所示。+反變換器變換器放大器被測(cè)量輸出-(b)平衡式儀表及檢測(cè)系統(tǒng)一般采用這種結(jié)構(gòu)。2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)83.1.5強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè)強(qiáng)度變量檢測(cè)：力、壓力、溫度、電壓等表示作用的大小，與體積（空間）、質(zhì)量無(wú)關(guān)的稱強(qiáng)度變量；容量變量檢測(cè)：長(zhǎng)度、重量、熱量、電流等與占據(jù)空間相關(guān)，與體積、質(zhì)量成比例關(guān)系的，為容量變量。Intensive/ExtensiveVariable，與空間、質(zhì)量有無(wú)關(guān)系；輸入輸出端共軛存在的變量；乘積表示能量；一方為信號(hào)變量傳遞信息，另一方為誤差變量；傳感器容量變量A容量變量B強(qiáng)度變量A強(qiáng)度變量B熱電偶熱流電流溫度差熱電勢(shì)2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)9

以熱電偶測(cè)溫為例，溫度差即強(qiáng)度變量是輸入信號(hào)，輸出信號(hào)是熱電勢(shì)，也是強(qiáng)度變量。輸入端的容量變量是熱流，輸出端的容量變量是電流,如圖所示。熱電偶熱流溫度差電流熱電勢(shì)

熱流和電流雖不是輸入輸出變量。但它們都對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)有影響：被檢測(cè)物體的熱容量過(guò)小或檢測(cè)系統(tǒng)的熱容過(guò)大，都將使被測(cè)物溫度發(fā)生變化而產(chǎn)生誤差。輸出端電路里有電流流動(dòng)，受內(nèi)阻影響輸出信號(hào)的電壓有所降低，也會(huì)造成系統(tǒng)誤差。強(qiáng)度變量與容量變量是在檢測(cè)系統(tǒng)的輸入輸出端共軛存在的變量。一方傳遞信息的同時(shí)，另一方總是直接或間接地與誤差有關(guān)。為減少測(cè)量誤差，需盡量抑制共軛變量的影響。2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)10

一個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，除被測(cè)參數(shù)以外，還有其他未知參數(shù)或干擾參數(shù)，因此，可視為多輸入單輸出系統(tǒng)。傳感器輸入量輸出量x1x2x3y3.2.3檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析為減小和消除這些多余信號(hào)，實(shí)際上常常采取一些特殊結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有：補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、差分結(jié)構(gòu)。2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)11

設(shè)被檢測(cè)量為u1，干擾量為u2，傳感器A為測(cè)量用傳感器，同時(shí)受u1、u2的作用，在u1、u2有微小變化的前后，輸出信號(hào)分別為：yA=fA(u1，u2)→yA=fA(u1+△u1，u2+△u2)。

傳感器B為補(bǔ)償用傳感器，受干擾量u2及其微小變化的影響。在固定u1時(shí)，輸出分別為：

yB=fB(u1，u2)→yB=fB(u1，u2+△u2)。1.補(bǔ)償(compensation)結(jié)構(gòu)

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)是利用傳感器B的輸出結(jié)果，補(bǔ)償傳感器A中的干擾量作用，使檢測(cè)系統(tǒng)的輸出結(jié)果不受被測(cè)參數(shù)以外的干擾參數(shù)的影響，實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇性。補(bǔ)償結(jié)果輸出為: y=yA-

yB

=fA(u1+△u1，u2+△u2)-fB(u1，u2+△u2)

。

2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)12

差分結(jié)構(gòu)可以看作是補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的特例，是排除干擾、選擇必要的測(cè)量參數(shù)的重要方法。差動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩傳感要素一般采用空間對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式即：

2.差分(difference)結(jié)構(gòu)工作原理:互感現(xiàn)象.EwEout2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)13

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)&差動(dòng)結(jié)構(gòu)減小了干擾量u2的影響2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)14

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)&差動(dòng)結(jié)構(gòu)

進(jìn)一步減小了干擾量u2的影響，靈敏度提高1倍，改善線性度、抑制共模干擾。2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)15δ?δab?bδC線性關(guān)系靈敏度靈敏度例：差動(dòng)法消除電容傳感器非線性誤差2023/2/4自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)16差動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

兩個(gè)空間對(duì)稱結(jié)構(gòu)；測(cè)量參數(shù)反對(duì)稱作用；干擾或影響參數(shù)對(duì)稱作用。

處理方法：

取兩結(jié)構(gòu)差值功能特點(diǎn)：

1、普通方式：小范圍測(cè)量；2、差動(dòng)式工作優(yōu)點(diǎn)；（1）使靈敏度擴(kuò)大一倍；（2）改善了線性；方塊圖中，x指設(shè)定值；z指輸出信號(hào)；e

指偏差信號(hào)；p指發(fā)出信號(hào)；q

指進(jìn)（或出）系統(tǒng)的流量（或能量）信號(hào)；y指被控變量；f指擾動(dòng)作用。當(dāng)x

取正值，z取負(fù)值，e=x-z，負(fù)反饋；x取正值，z取正值，e=x+z，正反饋。自動(dòng)控制的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖1.2檢測(cè)儀表控制系統(tǒng)（自動(dòng)控制系統(tǒng)）的一般組成單元組合儀表的構(gòu)成：

基本單元：變送、顯示、控制、運(yùn)算、執(zhí)行、轉(zhuǎn)換、給定、輔助單元。氣動(dòng)單元組合儀表QDZ：QDZ-I、QDZ-II、QDZ-III。電動(dòng)單元組合儀表DDZ：DDZ-I、DDZ-II、DDZ-III。單元組合儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：DDZ-II：0~10mAD.C.DDZ-III:4~20mAD.C.，1~5VD.C.QDZ:0.2~1kgf/cm2(0.02~0.1Mpa)通過(guò)變送器將輸出信號(hào)變成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：即各儀表之間的通信協(xié)議：0～10mA、0～2V、20～100kPa;4~20mA、1～5V→數(shù)字信號(hào)。本節(jié)關(guān)于儀表性能的基本概念測(cè)量范圍、上下限、量程儀表的輸入輸出特性零點(diǎn)遷移、量程遷移滯環(huán)、死區(qū)和回差測(cè)量精度等級(jí)重復(fù)性和再現(xiàn)性211.3測(cè)量誤差的理論基礎(chǔ)掌握各種誤差的概念掌握誤差的分類、產(chǎn)生原因，會(huì)識(shí)別不同類型的誤差了解誤差的估計(jì)、評(píng)價(jià)處理方法掌握消除誤差的方法。誤差

絕對(duì)誤差：絕對(duì)誤差=示值-被測(cè)真值絕對(duì)誤差=示值-約定真值

相對(duì)誤差（%）：引用誤差（%）：最大引用誤差（%）：2023/2/4232.2.2幾種誤差的定義殘差（殘余誤差）：各測(cè)量值與平均值的差vi=Mi-A由平均值A(chǔ)的定義式可知：∑vi=0（特征）方差：標(biāo)準(zhǔn)誤差：標(biāo)準(zhǔn)誤差是方差的均方根值，它是表示測(cè)量值偏離真值的重要參數(shù)。（偏差小的測(cè)量精密度高）？實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)誤差：5.精確度

圖1-6精度等級(jí)確定過(guò)程（兩曲線和直線的接近程度）輸入(被測(cè)量)輸出0標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出特性曲線

實(shí)際上升校驗(yàn)曲線

實(shí)際下降校驗(yàn)曲線誤差上限誤差下限基本誤差限

儀表精度計(jì)算題：舉例例1某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200~700℃，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為＋4℃，試確定該儀表的精度等級(jí)。解該儀表的相對(duì)百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“＋”號(hào)與“％”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。例2某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為０～1000℃。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過(guò)±７℃，試問(wèn)應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足以上要求？解根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為

如果將儀表的允許誤差去掉“±”號(hào)與“％”號(hào)，其數(shù)值介于0.5～1.0之間，如果選擇精度等級(jí)為1.0級(jí)的儀表，其允許的誤差為±1.0％，超過(guò)了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級(jí)儀表才能滿足工藝要求。

儀表精度計(jì)算題：儀表的精度等級(jí)是衡量?jī)x表質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

精度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級(jí)越高，也說(shuō)明該儀表的精確度越高。0.05級(jí)以上的儀表，常用來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量?jī)x表，其精度大多在0.5以下。

儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0如：選擇儀表精度等級(jí)往小精度級(jí)別號(hào)“靠攏”。確定儀表精度等級(jí)往大精度級(jí)別號(hào)“靠攏”。282.檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)元件第一節(jié)檢測(cè)技術(shù)的原理與方法了解參數(shù)檢測(cè)的一般方法；第二節(jié)機(jī)械式檢測(cè)元件理解彈性元件的基本性能熟悉常見(jiàn)的彈性元件29第3節(jié)電阻式檢測(cè)元件熟悉電阻式檢測(cè)元件的基本原理和常見(jiàn)的電阻式檢測(cè)元件掌握電阻應(yīng)變?cè)墓ぷ髟砗头诸愓莆諔?yīng)變效應(yīng)、壓阻效應(yīng)理解應(yīng)變片的主要特性理解電阻應(yīng)變片的應(yīng)用30第3節(jié)電阻式檢測(cè)元件掌握熱電阻式檢測(cè)元件的工作原理、分類、應(yīng)用及常見(jiàn)的熱電阻式檢測(cè)元件熱敏電阻的分類及各類的特性31第4節(jié)電容式檢測(cè)元件掌握電容式檢測(cè)元件的基本工作原理掌握電容式檢測(cè)元件的類型及特性變極距型：?jiǎn)螛O板、差動(dòng)變間隙式、固定介質(zhì)與可變間隙式變面積型：平板式線位移、圓柱式線位移、角位移式（位移與輸出電容都為線性關(guān)系，靈敏系數(shù)為常數(shù)）變介電常數(shù)型掌握電容式檢測(cè)元件典型應(yīng)用：差壓傳感器、加速度傳感器、荷重傳感器、振動(dòng)、位移測(cè)量?jī)x32第5節(jié)熱電式檢測(cè)元件掌握熱電式檢測(cè)元件的基本工作原理：熱電效應(yīng)掌握基本概念：熱電極、熱電偶、工作端、參比端、熱電動(dòng)勢(shì)以及熱電動(dòng)勢(shì)的組成掌握接觸電勢(shì)、溫差電勢(shì)產(chǎn)生的主要原因掌握熱電偶的基本定律及應(yīng)用均質(zhì)導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律中間溫度定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律33第6節(jié)壓電式檢測(cè)元件1.掌握壓電式傳感器的工作原理：壓電效應(yīng)2.掌握常用的壓電材料：石英晶體和壓電陶瓷3.掌握壓電元件常用結(jié)構(gòu)形式：串聯(lián)和并聯(lián) 4.了解壓電元件的等效電路（靜電發(fā)生器或電容）5.了解壓電式傳感器的測(cè)量電路：電壓放大器和電荷放大器6.掌握壓電式加速度傳感器工作原理，掌握壓電式壓力傳感器的原理；7.壓電式傳感器典型特征：能量轉(zhuǎn)換型傳感器

34第7節(jié)光電式檢測(cè)元件掌握光電式檢測(cè)元件的工作原理：光電效應(yīng)外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)掌握常見(jiàn)的光電器件及其工作原理光敏電阻、光電池、光敏晶體管、光電管掌握典型應(yīng)用：溶液濃度檢測(cè)、轉(zhuǎn)速測(cè)量掌握光譜特性

35第8節(jié)磁電式檢測(cè)元件掌握磁電感應(yīng)式檢測(cè)元件的基本工作原理：電磁感應(yīng)定律掌握磁電感應(yīng)式檢測(cè)元件的類型：恒定磁通式變磁通式掌握霍爾式檢測(cè)元件的基本工作原理：霍爾效應(yīng)掌握磁電感應(yīng)式檢測(cè)元件、霍爾式檢測(cè)元件的應(yīng)用：測(cè)轉(zhuǎn)速、壓力、液位363.檢測(cè)儀表第1節(jié)檢測(cè)儀表的構(gòu)成和設(shè)計(jì)方法掌握檢測(cè)儀表的組成掌握信號(hào)變換的基本形式和信號(hào)變換的方法及相應(yīng)的轉(zhuǎn)換元件位移→電信號(hào)(利用霍爾元件、電容器、差動(dòng)變壓器、電感等)電阻→電壓（利用電橋）電容→電壓（電橋、脈寬調(diào)制電路、運(yùn)放）電壓→電流（運(yùn)放）電流→電壓（運(yùn)放）37第2節(jié)溫度檢測(cè)儀表掌握溫度、溫標(biāo)的概念、溫度檢測(cè)儀表的分類掌握熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫原理、自由端（參比端）溫度的處理方法掌握熱電偶的結(jié)構(gòu)形式掌握熱電阻測(cè)溫原理、結(jié)構(gòu)類型掌握熱電阻溫度檢測(cè)系統(tǒng)：三線制、四線制的結(jié)構(gòu)及優(yōu)點(diǎn)了解玻璃管溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)的測(cè)溫原理了解輻射測(cè)溫原理及主要的方法熱電偶熱電勢(shì)的產(chǎn)生：熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種電勢(shì)組成：溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一熱電極兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)。接觸電勢(shì)是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，而熱電極接點(diǎn)接觸面處就產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在熱電極接點(diǎn)處便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定電勢(shì)差。（取決于兩熱電極材料和接觸點(diǎn)溫度，接點(diǎn)溫度越高，接觸電勢(shì)越大）自由電子＋AB三點(diǎn)結(jié)論：1）電極材料相同，總電勢(shì)為零；2）冷、熱端溫度相同，總電勢(shì)為零；3）電極材料不同的熱電偶，溫度相同，熱電勢(shì)不同。熱電偶兩熱電極分別叫A（正極）和B（負(fù)極），兩端溫度分別為T，To，且T>To；則熱電偶回路總電勢(shì)為：eAB(T,T0)=eAB(T)＋eB(T,T0)－eAB(T0)－eA(T,T0)＋－＋－＋＋－－溫差電勢(shì)<<接觸電勢(shì)eAB(T,T0)≈eAB(T)－eAB(T0)熱電偶測(cè)溫應(yīng)用基本定則1)均質(zhì)導(dǎo)體定則由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的橫截面積、長(zhǎng)度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。有助于檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同及材料的均勻性。TT02)中間導(dǎo)體定則在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。（引入儀表、接線，方便測(cè)量熱電勢(shì)）TT0V2)中間導(dǎo)體定則T=T0時(shí)，ET=0，即故結(jié)論：在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。3)中間溫度定則熱電偶回路中，熱端為T，冷端為T0時(shí)熱電勢(shì)，等于此熱電偶熱端為T冷端為TC及同一熱電偶熱端為TC冷端為T0時(shí)熱電勢(shì)代數(shù)和。ABTT0=ABTTC+ABTCT0一般工程測(cè)量冷端溫度TC不為零，因此只要測(cè)出熱端T和冷端TC的熱電勢(shì)，利用參比端為0℃的分度表，可以求出熱端為T和冷端為0℃時(shí)的熱電勢(shì)。（修正參考端溫度不為0℃的熱電勢(shì)和導(dǎo)線補(bǔ)償?shù)睦碚撘罁?jù)）4)參考（或標(biāo)準(zhǔn)）電極定則兩種導(dǎo)體A,B分別與參考電極C組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)為已知，A和B兩極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)可用下式求得：ABTT0=ACTT0+CBTT0由于鉑易提純，熔點(diǎn)高，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，人們多采用鉑作為標(biāo)準(zhǔn)參考電極，由此簡(jiǎn)化電偶的選配工作。只要測(cè)得鉑與各種金屬組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，則各種金屬間相互組合成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)就可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極定律計(jì)算出來(lái)。測(cè)量平均溫度（并聯(lián)或正向串聯(lián)）并聯(lián)特點(diǎn)：測(cè)量平均溫度。當(dāng)有一只熱電偶燒斷時(shí)，難以覺(jué)察出來(lái)。當(dāng)然，它也不會(huì)中斷整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的工作。正向串聯(lián)特點(diǎn)：獲得較大熱電動(dòng)勢(shì)，提高儀表的靈敏度，且避免了熱電偶并聯(lián)線路存在的缺點(diǎn)，可立即可以發(fā)現(xiàn)有斷路。缺點(diǎn)：只要有一支熱電偶斷路，整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)將停止工作。6)補(bǔ)償導(dǎo)線定則T=T1=T0時(shí)，ET=0，即選取合適的補(bǔ)償導(dǎo)體E、F分別與A、B配套使用，可使得E、F選取準(zhǔn)則：A、E熱電極靈敏度與B、F熱點(diǎn)極靈敏度相同，即kAE=kBF結(jié)論：補(bǔ)償導(dǎo)線的接入將熱電偶的冷端延伸出去，且熱電偶的輸出熱電勢(shì)只與熱端溫度和補(bǔ)償導(dǎo)線終端溫度有關(guān)。冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ?、冷端恒溫法：二、?jì)算修正法三、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法

四、電橋補(bǔ)償法

［例1］：用K型熱電偶測(cè)爐溫時(shí)，測(cè)得參比端溫度t1＝30℃；測(cè)得測(cè)量端和參比端間的熱電動(dòng)勢(shì)E(t,30)＝21.995mV，試求實(shí)際爐溫。［解］ 由K型分度表查得E(30,0)＝1.203mV，由中間溫度定則可得到：

E(t，0)＝E(t,t1)+E(t1,0)

＝E(t,30)+E(30,0)

＝21.995+1.203=23.198mV，反查K型分度表，由23.198mV查得到實(shí)際爐溫560℃。2.鉑熱電阻概述鉑電阻(IEC)的電阻率較大，電阻—溫度關(guān)系呈非線性，但測(cè)溫范圍廣，精度高，且材料易提純，復(fù)現(xiàn)性好；在氧化性介質(zhì)中，甚至高溫下，其物理、化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定。鉑熱電阻的使用溫度范圍為-200～850℃。鉑熱電阻的特性方程為：

當(dāng)0～850℃時(shí)

當(dāng)-200～0℃時(shí)

在ITS—90中，這些常數(shù)規(guī)定為：A=3.9083×10-13/℃，B=-5.775×10-7/℃2，C=-4.183×10-12/℃4

在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，可采用銅熱電阻進(jìn)行測(cè)溫，它的測(cè)量范圍為-50～150℃。銅熱電阻在測(cè)量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的，可近似地表示為Rt=R0(1+αt），其中α=4.28×10-3/℃

兩種分度號(hào)：Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R0=100Ω）。3.銅熱電阻銅熱電阻特點(diǎn)：銅熱電阻的電阻溫度系數(shù)較大、線性性好、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：電阻率較低，電阻體的體積較大，熱慣性較大，穩(wěn)定性較差，在100℃以上時(shí)容易氧化，因此只能用于低溫及沒(méi)有浸蝕性的介質(zhì)中。內(nèi)引線是熱電阻出廠時(shí)自身具備的引線，其功能是使感溫元件能與外部測(cè)量及控制裝置相連接。熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種，如圖4-8所示。5．熱電阻的引線方式兩線制方法簡(jiǎn)便，但引線隨環(huán)境溫度變化會(huì)帶來(lái)誤差；三線制線路補(bǔ)償法，能基本消除引線電阻的影響，測(cè)量精度較高四線制能完全消除引線電阻的影響，測(cè)量精度高。二、熱敏電阻電阻體材料（敏感元件）：金屬氧化物或半導(dǎo)體三種熱敏電阻：正溫度系數(shù)（PTC）、負(fù)溫度系數(shù)（NTC）和臨界溫度（CTR）53第3節(jié)壓力檢測(cè)儀表掌握壓力的基本概念及表示方法掌握四類壓力傳感器工作原理的測(cè)量方法掌握壓力儀表的量程選擇、精度等級(jí)選擇及類型選則了解壓力表的安裝取壓口、引壓管路及附件的安裝三、壓力檢測(cè)的主要方法及分類

根據(jù)不同工作原理分類： (1)重力平衡方法（液柱式壓力計(jì)，活塞式壓力計(jì)）

(2)機(jī)械力平衡方法（力平衡儀表） (3)彈性力平衡方法（彈性壓力計(jì)，應(yīng)用最為廣泛）

(4)物性測(cè)量方法（壓電、壓阻效應(yīng)）

第二節(jié)

常用壓力檢測(cè)儀表

一、彈性壓力計(jì)原理：彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生變形

(即機(jī)械位移)。根據(jù)變形量的大小，可以測(cè)得被測(cè)壓力的數(shù)值。

1．彈性壓力計(jì)的組成環(huán)節(jié)彈性元件：核心部分，其作用是感受壓力并產(chǎn)生彈性變形，彈性元件采用何種形式要根據(jù)測(cè)量要求選擇和設(shè)計(jì)；變換放大機(jī)構(gòu)：在彈性元件與指示機(jī)構(gòu)之間，將彈性元件的變形進(jìn)行變換和放大；指示機(jī)構(gòu)：(如指針與刻度標(biāo)尺)用于給出壓力示值；調(diào)整機(jī)構(gòu)：用于調(diào)整零點(diǎn)和量程2、彈性元件彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生變形，變形大小與被測(cè)壓力成正比關(guān)系。①

彈簧管式：?jiǎn)稳?、多圈?/p>

薄膜式：平薄膜、波紋膜、撓性膜③

波紋管式：彈性元件特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，測(cè)壓范圍寬，被測(cè)壓力低至幾帕，高達(dá)數(shù)百兆帕都可使用，測(cè)量精度也較高，在目前的測(cè)壓儀表中占有統(tǒng)治地位。其中波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測(cè)量；單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓或真空度的測(cè)量。５.彈性測(cè)壓計(jì)信號(hào)的遠(yuǎn)傳方式——①電位計(jì)式

５.彈性測(cè)壓計(jì)信號(hào)的遠(yuǎn)傳方式——③電感式三、壓力傳感器壓力傳感器定義：能夠檢測(cè)壓力值并提供遠(yuǎn)傳信號(hào)的裝置。1．應(yīng)變式壓力傳感器壓力敏感元件：應(yīng)變片工作原理：導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時(shí)，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻值的相對(duì)變化與應(yīng)變的關(guān)系：半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬絲式高50～80倍，但半導(dǎo)體材料的溫度系數(shù)大，應(yīng)變時(shí)非線性比較嚴(yán)重，使它的應(yīng)用范圍受到一定的限制。結(jié)構(gòu)：應(yīng)變式傳感器由彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變片構(gòu)成。應(yīng)用：廣泛用于力、力矩、壓力、加速度、重量等參數(shù)的測(cè)量。三、壓力傳感器

④差動(dòng)變壓器式５.彈性測(cè)壓計(jì)信號(hào)的遠(yuǎn)傳方式——3.電容式壓力傳感器測(cè)壓原理:利用轉(zhuǎn)換元件將壓力變化轉(zhuǎn)換成電容變化，再通過(guò)檢測(cè)電容的方法來(lái)測(cè)量壓力的。差動(dòng)平板電容器的電容變化量與板間距離變化的差系為：三、壓力傳感器3.電容式壓力傳感器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、簡(jiǎn)單（小型化、輕量化）、性能穩(wěn)定、可靠，靈敏度高，過(guò)載能力大；精度高，可達(dá)0.25級(jí)到0.05級(jí)。可測(cè)壓力和差壓。電容式面積開(kāi)關(guān)4．振頻式壓力傳感器

利用感壓元件本身的諧振頻率與壓力的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量頻率信號(hào)的變化來(lái)檢測(cè)壓力。

感壓元件：振筒、振弦、振膜、石英諧振在一定壓力作用下，變化后的振筒頻率可近似表示為：

特點(diǎn)：體積信號(hào)小，輸出頻率信號(hào)，重復(fù)性好，耐振；精度高，精度可達(dá)0.1%~0.01%。適于氣體測(cè)量。三、壓力傳感器5．壓電式壓力傳感器

感壓元件：壓電材料單晶體：如石英、酒石酸鉀鈉、鈮酸鋰等；多晶體：如壓電陶瓷、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。

高分子壓電電纜用于測(cè)量汽車速度6．集成壓力傳感器

以壓阻式壓力傳感器為基礎(chǔ)，測(cè)量靜壓、壓差、溫度，經(jīng)微處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性化與修正，輸出4~20MA電流。

三、壓力傳感器第三節(jié)

測(cè)壓儀表的使用及

壓力檢測(cè)系統(tǒng)

測(cè)量點(diǎn)的選取注意事項(xiàng)：

1.引壓管長(zhǎng)度<50米

2.測(cè)微壓時(shí)，測(cè)壓口與儀表應(yīng)在同一水平面上；

3.測(cè)液體壓力時(shí)，取壓口應(yīng)在管道下部，引壓管向下傾斜3~5%；測(cè)氣體壓力時(shí)，取壓口應(yīng)在管道上部，引壓管向上傾斜3~5%。

4.測(cè)高溫介質(zhì)時(shí)，應(yīng)加冷凝管；測(cè)易結(jié)凍或冷凝的介質(zhì)時(shí)，引壓管應(yīng)有保溫伴熱措施。

5.測(cè)腐蝕性介質(zhì)時(shí)需有隔離裝置。68第4節(jié)物位檢測(cè)儀表掌握物位的基本概念掌握物位檢測(cè)的方法靜壓式物位計(jì)浮力式物位計(jì)：恒浮力法和變浮力法電容式液位計(jì)：結(jié)構(gòu)、電容和液位之間的關(guān)系

聲學(xué)式物位計(jì)射線式物位計(jì)掌握無(wú)遷移、正遷移、負(fù)遷移及與其相關(guān)的題目69第5節(jié)流量檢測(cè)儀表掌握流量的基本概念及表示方法掌握流量檢測(cè)方法的分類掌握流量檢測(cè)儀表的分類掌握流量的測(cè)量方法和原理：節(jié)流式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、靶式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)流量檢測(cè)方法及分類

流體積容積式（直接式）

橢圓齒輪流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞式、刮板流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、皮膜式流量計(jì)量流量差壓式

節(jié)流流量計(jì)、均速管、彎管、靶式、浮子

檢計(jì)速度式

渦輪、渦街、電磁、超聲波

測(cè)質(zhì)量直接式

科氏力式（科里奧利力式）、熱式、沖量式

流量計(jì)推導(dǎo)式（間接式）

由兩個(gè)檢測(cè)元件分別測(cè)出兩個(gè)相應(yīng)參數(shù)，通過(guò)運(yùn)算間接獲取流體的質(zhì)量流量

71第6節(jié)氣體成分分析儀表掌握熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測(cè)原理掌握紅外式氣體分析儀檢測(cè)原理了解色譜儀檢測(cè)原理了解氧量分析儀的工作原理了解濕度檢測(cè)的方法和傳感器72第七節(jié)機(jī)械量測(cè)量?jī)x表掌握機(jī)械量的檢測(cè)原理位移檢測(cè)：電阻、電容、電感（電渦流）、光柵直流電橋、交流電橋、調(diào)幅、調(diào)頻等方法轉(zhuǎn)速檢測(cè)：光電、霍爾、磁電、編碼器力加速度檢測(cè)第八章機(jī)械量檢測(cè)

74第八節(jié)變送器開(kāi)環(huán)模式：閉環(huán)模式：測(cè)量環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)二、常用變送器工作原理１、力矩平衡式原理

信號(hào)力矩位移放大處理２、橋式電路原理反饋平衡電橋二、常用變送器工作原理電壓型輸入：電阻型輸入：３、差動(dòng)方式原理

特點(diǎn)：無(wú)論敏感元件的特性是線性的還是非線性的，均可采用差動(dòng)方式時(shí)得到自動(dòng)抵消，從而提供具有線性特性的輸入輸出關(guān)系。二、常用變送器工作原理78檢測(cè)部分感壓膜片差動(dòng)電容電容-電流轉(zhuǎn)換電路放大和輸出限制電路反饋電路調(diào)零、遷移信號(hào)＋－反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換部分3、電容式差壓變送器電容式差壓變送器構(gòu)成方框圖4~20mA二線制儀表接線方法（4~20mA）+黑-第九節(jié)顯示器閉環(huán)模式的顯示儀表特點(diǎn)：自動(dòng)跟蹤顯示，顯示量精確可靠。

第八節(jié)顯示器動(dòng)圈式顯示儀表電子電位差計(jì)電子自動(dòng)平衡電橋數(shù)字式顯示儀表第十節(jié)調(diào)節(jié)器1.基本控制規(guī)律（模擬、數(shù)字）

比例（Proportional）控制規(guī)律積分（Intergral）控制規(guī)律微分（Differential）控制規(guī)律2.運(yùn)算電路比例積分比例微分比例積分微分第十節(jié)調(diào)節(jié)器3.DDZ-III型調(diào)節(jié)單元核心：比例積分微分運(yùn)算電路其它配套電路包括：（1）給定信號(hào)電路；（2）輸入電路（偏差信號(hào)、電平移動(dòng)）；（3）輸出電路；（4）指示電路；（5）自動(dòng)切換電路---用于應(yīng)付事故狀態(tài)或開(kāi)車停車第十一節(jié)執(zhí)行單元執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器、閥門定位器、電氣轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)閥直通單座閥、直通雙座閥、角形控制閥、隔膜控制閥、蝶閥流量特性、控制閥的流量系數(shù)85祝大家考試順利！86舉例：例1

一臺(tái)測(cè)量?jī)x表，其標(biāo)尺范圍為0－400℃。已知其絕對(duì)誤差最大值。求其引用誤差。例2

另一臺(tái)測(cè)量?jī)x表，標(biāo)尺范圍為0－200℃。已知其絕對(duì)誤差最大值。求其引用誤差。計(jì)算題類型87

例3:量程為0～1000V的數(shù)字電壓表，如果其整個(gè)量程中最大絕對(duì)誤差為1.05V，判斷其精度等級(jí)。儀表精度等級(jí)為:0.25級(jí)88

【例4】被測(cè)電壓實(shí)際值大約為21.7V，現(xiàn)有1.5級(jí)、量程為0～30V的A表，1.5級(jí)、量程為0～50V的B表，1.0級(jí)、量程為0～50V的C表，0.2級(jí)、量程為0～360V的D表，以上四種電壓表，請(qǐng)問(wèn)選用哪種規(guī)格的電壓表進(jìn)行測(cè)量所產(chǎn)生的測(cè)量誤差較小?

［解］：分別用四種表進(jìn)行測(cè)量,由此可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差分別如下所示。89A表有,B表有,C表有,D表有,

四者比較，選用A表進(jìn)行測(cè)量所產(chǎn)生的測(cè)量誤差通常較小。

90儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和最大引用誤差

例5：某指針式電壓表的準(zhǔn)確度為2.5級(jí)，用它來(lái)測(cè)量電壓時(shí)可能產(chǎn)生的最大滿度相對(duì)誤差為2.5%。例6：某公司生產(chǎn)測(cè)量溫度的儀表，滿度誤差均在1.1~1.6％之間，該系列產(chǎn)品屬于哪一級(jí)溫度表？例7：某車間希望測(cè)量溫度的儀表滿度相對(duì)誤差控制在1.1~1.6％之間，應(yīng)購(gòu)買哪一級(jí)溫度表？最大引用誤差91【例8】現(xiàn)有兩個(gè)電壓表一只是0.5級(jí)0~300V,另一只是1.0級(jí)0~100V,若要測(cè)量80V的電壓,試問(wèn)選用哪一只電壓表測(cè)量更好?92【例9】某一標(biāo)尺為0~1000℃的溫度出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果分別為：求出該溫度計(jì)的最大絕對(duì)誤差值；確定該溫度計(jì)的精度等級(jí)；如果工藝上允許的最大絕對(duì)誤差為±8℃，問(wèn)該溫度計(jì)是否符合要求？標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃02004006007008009001000被校表讀數(shù)/℃02014026047068059031001☆說(shuō)明：國(guó)家現(xiàn)行統(tǒng)一規(guī)定劃分的精度等級(jí)有

……，0.1，0.25，0.35，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0……93【例10】如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為0~10Mpa,經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/Mpa0246810被校表正行程讀數(shù)/Mpa01.983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/Mpa02.024.036.068.0310.01求出該壓力表的