檢測(cè)技術(shù)及自動(dòng)化裝置復(fù)習(xí)提綱(第二版)

檢測(cè)技術(shù)及傳感器MeasurementTechnology

andSensorsCIST@BUCT?2008-2014第④部分

課程復(fù)習(xí)葵花子寶典“葵花在手、高分我有”

——

難說(shuō)“欲練神功、必須用功”

——

正途TMT&AI

??

復(fù)習(xí)三種難度填空、選擇

——基本概念、概念辨析簡(jiǎn)答、計(jì)算

——概念辨析、基本公式分析、設(shè)計(jì)

——知識(shí)運(yùn)用TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1基本概念檢測(cè)與測(cè)量：pg1§1.1par3檢測(cè)裝置：pg2§1.2.1par5敏感元件/檢測(cè)元件：pg2§1.2.1par8傳感器：pg2§1.2.1par9變送器：pg3§1.2.1par1直接測(cè)量：pg3§1.2.1par4間接測(cè)量：pg3§1.2.1par5

軟測(cè)量：pg255§4.1.1par3TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1基本概念按儀表結(jié)構(gòu)分類：開環(huán)結(jié)構(gòu)：pg4§1.2.2par8&fig1.5閉環(huán)結(jié)構(gòu)：pg5§1.2.2par6&fig1.6

平衡（反饋）式變換結(jié)構(gòu)：

pg92§3.1.2.4par2&fig3.9TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1基本概念儀表基本性能：測(cè)量范圍和量程：pg6§1.2.3par2靈敏度：pg6§1.2.3par7死區(qū)/不靈敏區(qū)：pg6§1.2.3par10線性度/非線性誤差：pg6§1.2.3par12回差/變差/滯環(huán)：pg6§1.2.3par13穩(wěn)定性：pg8§1.2.3par11重復(fù)性與再現(xiàn)性：pg8§1.2.3par18可靠性：pg9TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1基本概念儀表基本性能：絕對(duì)誤差/儀表基本誤差：pg7§1.2.3par4&par9相對(duì)誤差：pg7§1.2.3par6引用誤差/最大引用誤差/儀表滿刻度相對(duì)誤差：

pg7§1.2.3par8&par10允許誤差：pg7§1.2.3par11準(zhǔn)確度與準(zhǔn)確度等級(jí)：pg7§1.2.3par13動(dòng)態(tài)特性：pg8§1.2.3par9TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1基本概念誤差理論基礎(chǔ)：按誤差的出現(xiàn)規(guī)律分類：pg10§1.3.1par5按使用的工作條件分類：pg11§1.3.1par4隨機(jī)誤差的特征：pg12§1.3.2.1粗大誤差的判定：pg14§1.3.2.2系統(tǒng)誤差的判定：pg15§1.3.2.3消除和減少誤差的一般方法：pg19§1.3.3TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1基本概念儀表的防爆等級(jí)：L04.ppt防爆標(biāo)志

常見防爆類型：隔爆型(d)、本安型(ia/ib)爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所分區(qū)

Ⅱ類場(chǎng)所：0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)

Ⅲ類場(chǎng)所：20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)儀表的防護(hù)等級(jí)：L04.ppt防護(hù)標(biāo)志TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1基本概念數(shù)據(jù)處理的誤差：L04.ppt有效數(shù)字、科學(xué)記數(shù)法提高測(cè)量精確度的途徑：L04.ppt控制測(cè)量誤差因素（減少不確定因素）選擇有利的測(cè)量方案（限制各不確定因素的值）滿足誤差分量的均衡條件（控制最大誤差分量）充分利用測(cè)量誤差的抵償性儀表的分析設(shè)計(jì)原則：L04.pptTMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.2基本公式開環(huán)結(jié)構(gòu)——傳遞系數(shù)與相對(duì)誤差：

pg5§1.2.2exp1.1~exp1.2閉環(huán)結(jié)構(gòu)——傳遞系數(shù)與相對(duì)誤差：

pg5§1.2.2exp1.3~exp1.5非線性誤差：pg6§1.2.3exp1.7回差：pg7§1.2.3exp1.8相對(duì)誤差：pg7§1.2.3exp1.10引用誤差：pg7§1.2.3exp1.11TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.2基本公式隨機(jī)誤差的估計(jì)與統(tǒng)計(jì)處理：標(biāo)準(zhǔn)差：pg12§1.3.2.1exp1.14樣本標(biāo)準(zhǔn)差(Bessel公式)：pg12§1.3.2.1exp1.15算術(shù)平均值的樣本標(biāo)準(zhǔn)差：pg13§1.3.2.1exp1.17粗大誤差的估計(jì)與統(tǒng)計(jì)處理：拉依達(dá)法：pg14§1.3.2.2exp1.18系統(tǒng)誤差的估計(jì)與判定：標(biāo)準(zhǔn)差判據(jù)：pg16§1.3.2.3exp1.20~exp1.23TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.2基本公式誤差合成：系統(tǒng)誤差合成：

pg17§1.3.2.4exp1.25&exp1.27隨機(jī)誤差合成：pg18§1.3.2.4exp1.31誤差的總合成：pg19§1.3.2.4exp1.32&exp1.33TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.3辨析應(yīng)用敏感元件/檢測(cè)元件、傳感器和變送器的相互比較回差、非線性誤差、相對(duì)誤差、引用誤差、準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確度等級(jí)之間的關(guān)系參閱L02.ppt回差、重復(fù)性、再現(xiàn)性之間的關(guān)系：

pg9§1.2.3par4準(zhǔn)確度等級(jí)：注意量程的計(jì)算和最大引用誤差的計(jì)算。流量檢測(cè)儀表中的“量程比”TMT&AI

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復(fù)習(xí)概念辨析測(cè)量的誤差：隨機(jī)誤差、粗大誤差、系統(tǒng)誤差儀表的指標(biāo)：靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性輸入輸出特性與誤差的關(guān)系絕對(duì)誤差：有單位；真值的獲??；儀表基本誤差相對(duì)誤差：與真值有關(guān)，不反映儀表的好壞最大引用誤差：儀表量程；儀表滿刻度相對(duì)誤差非線性誤差：回差：上行程(正行程)，下行程(反/逆行程）TMT&AI

??

復(fù)習(xí)概念辨析輸入輸出特性與誤差的關(guān)系例：下列判斷不正確的是最大引用誤差≥非線性誤差滿刻度相對(duì)誤差＝相對(duì)誤差回差≤

2×最大引用誤差非線性誤差≤

2×回差TMT&AI

??

復(fù)習(xí)1檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.3辨析應(yīng)用誤差的估計(jì)：真值是否已知：當(dāng)聲明標(biāo)定某一量值、或給定了測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量時(shí)，認(rèn)為真值已知。已知——用標(biāo)準(zhǔn)差：pg12§1.3.2.1exp1.14未知——用樣本標(biāo)準(zhǔn)差：pg12§1.3.2.1exp1.15如果沒有特殊聲明，置信概率都取99%（即置信系數(shù)取k=3）。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)2儀表構(gòu)成與設(shè)計(jì)2.1基本概念參數(shù)檢測(cè)的一般方法：pg23§2.1.1傳感器：L02.ppt/L03.ppt電阻式檢測(cè)元件：

電位器、熱電阻、應(yīng)變片電容型檢測(cè)元件：

平板形、圓柱形、

球形、并行直導(dǎo)線電感型檢測(cè)元件：

自感型、互感型、渦流式TMT&AI

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復(fù)習(xí)2儀表構(gòu)成與設(shè)計(jì)2.1基本概念信號(hào)變換的結(jié)構(gòu)形式：pg88§3.1.2par2簡(jiǎn)單變換：pg88§3.1.2.1fig3.3儀表特點(diǎn)：pg88§3.1.2.1par3L06.ppt差動(dòng)變換：pg89§3.1.2.2fig3.4儀表特點(diǎn)：pg89§3.1.2.2par5TMT&AI

??

復(fù)習(xí)2儀表構(gòu)成與設(shè)計(jì)2.1基本概念信號(hào)變換的結(jié)構(gòu)形式：pg88§3.1.2par2參比變換：pg90§3.1.2.3fig3.6儀表特點(diǎn)：pg91§3.1.2.3par8平衡式/反饋式變換：pg92§3.1.2.4fig3.9儀表特點(diǎn)：pg94§3.1.2.4par5電橋轉(zhuǎn)換電路的特點(diǎn)：pg101§3.1.3.2par2TMT&AI

??

復(fù)習(xí)2儀表構(gòu)成與設(shè)計(jì)2.2基本公式不平衡電橋：等效電路：

pg102§3.1.3.2fig3.27&exp3.31~exp3.32電壓輸出/電流輸出：

pg103§3.1.3.2tab3.2電橋的電源電壓和功率：

pg103§3.1.3.2exp3.34~exp3.38TMT&AI

??

復(fù)習(xí)2儀表構(gòu)成與設(shè)計(jì)2.3辨析應(yīng)用不平衡電橋的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)方法，實(shí)際問(wèn)題中如果對(duì)電橋輸出電壓與被測(cè)量（非電阻阻值本身）時(shí)，還需要考慮檢測(cè)元件的非線性特性。例如，當(dāng)檢測(cè)元件為Pt100

時(shí)，其電阻值隨溫度的變化為。要求電橋?qū)囟萾的輸出特性非線性誤差小于某個(gè)值時(shí)，在設(shè)計(jì)電橋時(shí)需要將Rt

代入電橋的計(jì)算公式，得到，與其線性化的特性進(jìn)行比較，計(jì)算非線性誤差。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)單臂工作第二對(duì)稱不平衡電橋設(shè)計(jì)橋臂電阻供電電壓TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率

確定電阻型檢測(cè)元件的電阻相對(duì)變化率，一般是被測(cè)變量的非線性函數(shù)。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率②輸出電壓

已知，定義，有TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率②輸出電壓

當(dāng)m=1時(shí)，對(duì)應(yīng)于等臂電橋和第一對(duì)稱；

當(dāng)

m

1時(shí)，對(duì)應(yīng)于第二對(duì)稱和一般電橋。

輸出值與和E成正比；

電壓輸出值與電阻的大小無(wú)關(guān)。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率②輸出電壓

③非線性誤差

當(dāng)很小時(shí)，線性化輸出電壓特性

由非線性誤差的定義

若給定非線性誤差上界則。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率②輸出電壓

③非線性誤差

若要消除第二對(duì)稱單臂工作的不平衡電橋的非線性誤差，要求m

；

意味著，E。

電流源代替電阻TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率②輸出電壓

③非線性誤差/最大化輸出

此時(shí)，非線性誤差為TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率②輸出電壓

③非線性誤差/最大化輸出④供電電壓

構(gòu)成電橋的各個(gè)元件都消耗能量，供電電壓對(duì)元件的耗散功率有要求。

考慮最不利情況TMT&AI

??

復(fù)習(xí)不平衡電橋設(shè)計(jì)電壓輸出（電壓靈敏度）

①相對(duì)變化率②輸出電壓

③非線性誤差/最大化輸出④供電電壓

給定元件最大耗散功率

同理，對(duì)R2

一般情況下，m

1，P20

P10。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)3溫度檢測(cè)儀表3.1基本概念溫度與溫標(biāo)：

pg116§3.2.1par1&§3.2.1.1par1熱電偶/熱電極/工作端（測(cè)量端/熱端）/自由端（參考端/冷端）：pg118§3.2.2par1/參考pg50§2.5.1熱電偶自由端處理（自由端的影響）：

pg120§3.2.2.2補(bǔ)償導(dǎo)線的作用：pg121§3.2.2.2par11冷端補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ鹤杂啥撕銣胤?、?jì)算修正法、自動(dòng)補(bǔ)償法TMT&AI

??

復(fù)習(xí)3溫度檢測(cè)儀表3.1基本概念金屬熱電阻的三線制接法：

pg126§3.2.3.3par4&fig3.55集成溫度傳感器的工作原理和特點(diǎn)：

pg129§3.2.4.4par1

參考pg54§2.5.23.2基本公式熱電勢(shì)：pg121§3.2.2.2exp3.77TMT&AI

??

復(fù)習(xí)3溫度檢測(cè)儀表3.3辨析應(yīng)用在熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，需要注意熱電偶的輸出熱電勢(shì)為，而熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)分度表給出的是，在配用補(bǔ)償導(dǎo)線、自動(dòng)冷端補(bǔ)償表頭時(shí)還需要注意是否為相同的分度號(hào)（型號(hào)）。在進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，將熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)按溫度分為若干區(qū)間，每個(gè)區(qū)間內(nèi)采用相應(yīng)分度號(hào)的熱電勢(shì)，然后相加計(jì)為總輸出電勢(shì)。金屬熱電阻的電路設(shè)計(jì)就是單臂工作的不平衡電橋設(shè)計(jì)。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)4壓力檢測(cè)儀表4.1基本概念壓力：pg136§3.3.1par3壓力的表示法：pg136§3.3.1par5液體壓力計(jì)的工作原理：pg137§3.3.2par1液體壓力計(jì)的誤差來(lái)源：pg138§3.3.2par5彈性式壓力計(jì)的工作原理：pg139§3.3.3par1電容式差壓變送器工作原理：L09.ppt壓阻式壓力傳感器的特點(diǎn)：pg149§3.3.5par6壓力儀表的選用：pg151§3.3.6.1壓力檢測(cè)系統(tǒng)的組成：pg152§3.3.6.2par1TMT&AI

??

復(fù)習(xí)4壓力檢測(cè)儀表4.2基本公式液體壓力計(jì)：pg137§3.3.2exp3.100壓力儀表的量程選擇：pg151§3.3.6.1par44.3辨析應(yīng)用在壓力表量程的選擇計(jì)算中，如果明確說(shuō)明壓力波動(dòng)較為平穩(wěn)時(shí)可采用3/4滿量程法選擇儀表滿量程，否則一律按2/3滿量程法選擇儀表滿量程。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)5物位檢測(cè)儀表5.1基本概念物位（液位/界面/料位）：pg155§3.4.1par1差壓式液位計(jì)工作原理：

pg156§3.4.2.1par1量程遷移：pg158§3.4.2.3par1變浮力式液位計(jì)工作原理：pg160§3.4.3par3電容式物位計(jì)工作原理：pg160§3.4.4par1TMT&AI

??

復(fù)習(xí)5物位檢測(cè)儀表5.2基本公式差壓液位計(jì)：pg156§3.4.2.1exp3.122浮筒式液位計(jì)：pg160§3.4.3exp3.127~exp3.131電容式物位計(jì)：pg161§3.4.45.3辨析應(yīng)用差壓式液位計(jì)的量程遷移計(jì)算，正壓室和負(fù)壓室的壓力分別計(jì)算（流體靜力學(xué)的結(jié)論），然后求差壓；根據(jù)液位為零時(shí)的差壓值確定量程遷移，為正需要正遷移，為負(fù)需要負(fù)遷移，為零不需要遷移（零遷移）。采用變浮力式液位計(jì)進(jìn)行界面測(cè)量時(shí)，需要同時(shí)考慮浮筒在兩種介質(zhì)中所受的浮力。TMT&AI

??

復(fù)習(xí)6流量檢測(cè)儀表6.1基本概念流量（體積流量/質(zhì)量流量/累計(jì)流量）：

pg170§3.5.1par2&par7&par10體積流量檢測(cè)方法：pg171§3.5.1.2par3質(zhì)量流量檢測(cè)方法：pg172§3.5.1.2par3

pg190§3.5.7par1間接式質(zhì)量流量計(jì)：pg172§3.5.1.2par6

pg191§3.5.7par5TMT&AI

??

復(fù)習(xí)6流量檢測(cè)儀表6.1基本概念節(jié)流式流量計(jì)/差壓式流量計(jì)工作原理：

pg172§3.5.2par1節(jié)流元件的類型：pg172§3.5.2par2影響節(jié)流式流量計(jì)流量系數(shù)的主要因素：

pg174§3.5.2.2par1壓力損失產(chǎn)生的原因：pg177§3.5.2.2par13節(jié)流式流量計(jì)的組成：pg178§3.5.2.3par1非線性補(bǔ)償：pg178§3.5.2.3par17特點(diǎn)：pg180§3.5.2.4par3TMT&AI

??

復(fù)習(xí)6流量檢測(cè)儀表6.1基本概念渦街式流量計(jì)工作原理：pg183§3.5.4par3特點(diǎn)：pg185§3.5.4par4電磁式流量計(jì)工作原理：pg185§3.5.5par1特點(diǎn)：pg187§3.5.5par12渦輪式流量計(jì)工作原理：pg192§3.5.8par1特點(diǎn)：pg193§3.5.8par11超聲波流量計(jì)工作原理：pg193§3.5.9par1特點(diǎn)：pg194§3.5.9par7TMT&AI

??

復(fù)習(xí)6流量檢測(cè)儀表6.2基本公式基本流量公式：pg170§3.5.1.1exp3.146~exp3.149節(jié)流式流量計(jì)流量公式：

pg174§3.5.2.1exp3.160~exp3.164介質(zhì)密度修正：pg177§3.5.2.2exp3.172~exp3.173渦街式流量計(jì)流量公式：pg183§3.5.4exp3.186電磁式流量計(jì)流量公式：pg186§3.5.5exp3.189超聲波流量計(jì)流量公式：L14.pptTMT&AI

??

復(fù)習(xí)超聲波流量計(jì)時(shí)差法

相差法

頻差法TMT&AI

??

復(fù)習(xí)6流量檢測(cè)儀表6.3辨析應(yīng)用關(guān)于流量計(jì)的特點(diǎn)，主要都是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮的：結(jié)構(gòu)、可靠性、適用介質(zhì)、安裝、測(cè)量范圍、壓力損失、輸出信號(hào)與流量的線性關(guān)系、以及其它性能上的考慮。超聲波流量計(jì)的流量公式只要記