自動檢測知識點-湘潭大學-期末復習-自動控制原理資料

自動檢測知識點-湘潭大學-期末復習-自動控制原理資料第一頁，共11頁。（3）基本檢測方法：1.開環(huán)型檢測與閉環(huán)型檢測2.直接檢測:與同類基準進行簡單的比較，就能得到測量值的檢測方法稱作直接檢測間接檢測:就是測量量與被檢測量有一定關(guān)系的2個或3個以上物理量，然后再推算出被檢測量的方法。3.絕對檢測:是指由基本物理量測量而決定被測量的方法。比較檢測：與同種類量值進行比較而決定測量值的方法稱為比較檢測方法。4.偏差法與零位法；5.強度變量檢測與容量變量檢測：6.微差法。7.替換法提高檢測精度的方法：時域信號選擇方法：1.基于同步加算的去噪方法2.基于響應(yīng)速度的分離方法。頻域信號選擇方法：1.濾波放大與調(diào)頻放大方法2.陷波放大方法3.鎖定放大方法輸入輸出端的強度變量與容量變量信號變量（粗箭頭）與誤差變量（細箭頭）第二頁，共11頁。（4）溫度：從能量角度來看，溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分配狀況的物理量；從熱平衡觀點來看，溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量；從分子物理學角度來看，溫度反映了系統(tǒng)內(nèi)部分子無規(guī)則運動的劇烈程度。溫度是物體內(nèi)分子間平均動能的一種表現(xiàn)形式。溫度測量方式有接觸式測溫和非接觸式測溫兩大類。溫標：就是溫度的一種數(shù)值表示方法。熱電偶測溫原理：兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，連接成閉合回路，當兩個接觸點(稱為結(jié)點)溫度T和T0不相同時，回路中既產(chǎn)生電勢，并有電流流通，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。條件：兩種不同導體材料構(gòu)成回路，兩端接點處的溫度不同。三大定則：均質(zhì)導體定則:由一種均質(zhì)導體組成的閉合回路，不論導體的截面和長度以及溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。中間導體定則：在熱電偶回路中接入中間導體后，只要中間導體兩端溫度相等，對熱電偶回路的總電勢值沒有影響。中間溫度定則：熱電偶AB在接點溫度為T,T0時的熱電勢EAB(T,T0)等于熱電偶AB在接點溫度為T,TC和TC,T0的熱電勢EAB(T,TC)和EAB(TC,T0)的代數(shù)和,即EAB(T,T0)=

EAB(T,TC)+EAB(TC,T0)

(19)多傳感器數(shù)據(jù)融合是一種針對單一傳感器或多傳感器數(shù)據(jù)或信息的處理技術(shù)。工作方式：互補方式、競爭方式、協(xié)同方式。

第三頁，共11頁。熱電阻測溫：是基于導體或半導體的電阻值隨溫度而變化的特性。由導體或半導體制成的感溫器件稱為熱電阻。熱敏電阻的類型：PTC（正溫度系數(shù)）,NTC（負溫度系數(shù)）,CTR（臨界溫度系數(shù)）。非接觸式測溫原理：非接觸式測溫方法以輻射測溫為主。具有一定溫度的物體都會向外輻射能量,其輻射強度與物體的溫度有關(guān)，可以通過測量輻射強度來確定物體的溫度。特點：1．傳感器和被測對象不接觸，不會破壞被測對象的溫度場，故可測量運動物體的溫度并可進行遙測。2．由于傳感器或熱輻射探測器不必達到與被測對象同樣的溫度，故儀表的測溫上限不受傳感器材料熔點的限制，從理論上說儀表無測溫上限。3．在檢測過程中傳感器不必和被測對象達到熱平衡，故檢測速度快，響應(yīng)時間短，適于快速測溫。輻射測溫方法：亮度法，全輻射法，比色法，多色法。輻射測溫儀的表觀溫度：是指在儀表工作波長范圍內(nèi)，溫度為T的輻射體的輻射情況與溫度為TA的黑體的輻射情況相等，則TA就是該輻射體的表觀溫度。第四頁，共11頁。（5）壓力的幾種表示方法：1.絕對壓力2.大氣壓力3.表壓力4.真空度5.差壓壓力檢測的主要方法；1.重力平衡法①液柱式壓力計②負荷式壓力計2.機械力平衡方法3.彈性力平衡方法4.物性測量方法①電測式壓力計②集成壓力計、光纖壓力計彈性壓力計：測壓原理：彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓變形，其變形大小與外力成比例，外作用力取消后，元件將恢復原有形狀，利用變形與外力的關(guān)系，對彈性元件的變形大小進行測量可以求得被測壓力。彈性元件的主要形式：彈性膜片、波紋管、彈簧管壓力傳感器：①應(yīng)變式壓力傳感器（△R/R=Kε）：各種應(yīng)變元件與彈性元件配用，組成應(yīng)變式壓力傳感器。應(yīng)變元件的工作原理基于導體和半導體的“應(yīng)變效應(yīng)”，即當導體和半導體材料發(fā)生機械變化時，其電阻值將發(fā)生變化。②壓阻式壓力傳感器（△R/R=πeσ）：是基于半導體的壓阻效應(yīng)，它不同于應(yīng)變式壓力傳感器所用的體型應(yīng)變元件，而是用集成電路工藝直接在硅平膜片上按一定晶向制成擴散壓敏電阻。硅平模片在微小變形時有良好的彈性特性，當硅片受壓后，膜片的變形使擴散電阻的阻值發(fā)生變化。③電容式壓力傳感器：彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。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，通過測量頻率信號的變化來檢測壓力⑤壓電式壓力傳感器：利用壓電材料的壓電效應(yīng)將被測壓力轉(zhuǎn)換為電信號。第五頁，共11頁。（6）流量：是指單位時間內(nèi)流過管道某截面流體的體積或質(zhì)量。前者稱為體積流量，后者稱為質(zhì)量流量。液體和氣體統(tǒng)稱為流體。流量檢測方法：①節(jié)流式流量計工作原理：在管道中安裝一個直徑比管徑小的節(jié)流件，如孔板、噴嘴、文丘利管等，當充滿管道的單相流體流經(jīng)節(jié)流件時，由于流道截面突然縮小，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速加快。由能量守恒定律可知，動壓能和靜壓能在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換，流速加快必然導致靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓差，而靜壓差的大小和流過的流體流量有一定的函數(shù)關(guān)系，所以通過測量節(jié)流件前后的壓差即可求得流量。②均速管流量計：基于動壓管測速原理發(fā)展而成的一種流量計，流體流經(jīng)均速管產(chǎn)生差壓信號，此信號與流體流量有確定的關(guān)系，經(jīng)過差壓計可測出流體流量。③靶式流量計：流體經(jīng)過時，由于受阻將對似產(chǎn)生作用力，此作用力與流速之間存在著一定關(guān)系。通過測量靶所受作用力，可以求出流體流量。④浮子流量計：當流體流經(jīng)環(huán)隙面時，因節(jié)流作用而在浮子上下端面產(chǎn)生差壓形成作用于浮子的上升力。此刻上升力與浮子在流體中的重量相等實施，浮子就穩(wěn)定在一個平衡位置上，平衡位置的高度與所通過的流量有對應(yīng)的關(guān)系，這個高度就代表流量值的大小。⑤渦輪流量計：利用安裝在管道中可以自由轉(zhuǎn)換的葉輪感受流體的速度變化，從而測定管道內(nèi)的流體流量。⑥渦街流量計：它是利用流體振蕩的原理進行流量測量。當流體流過非流線型阻擋體時會產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦列，旋渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的對應(yīng)關(guān)系，測量頻率的變化，就可以得知流體的流量。第六頁，共11頁。超聲流量計工作原理：利用超聲波在流體中的傳播特性實現(xiàn)流量測量。超聲波在流體中傳播，將受到流體速度的影響，檢測接收的超聲波信號可以測知流速，從而求得流體流量。特點：超聲流量計可夾裝在管道外表面，儀表阻力損失極小，還可以做成便攜式儀表，探頭安裝方便，通用性好。這種儀表可以測量各種流體的流量，包括腐蝕性、高粘度、非導電性流體。流量標準裝置：液體流量標準裝置：①標準容積法②標準質(zhì)量法③標準流量計法④標準體積管的校正法。氣體流量標準裝置：①用標準氣體流量計的校正法②用標準氣體容積的校正法③使用液體標準流量計的置換法。（7）物位的定義：物位統(tǒng)指設(shè)備和容器中液體和固體物料的表面位置，是液位、料位、界位的總稱。液位：指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低料位：指設(shè)備和容器中所存儲的塊狀、顆?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度界位：指界面的位置，液-液界面、液-固界面。物位檢測儀表的分類：物位檢測儀表按測量方式可分為連續(xù)測量和定點測量兩大類。按工作原理分類，物位檢測儀表有直讀式、靜壓式、浮力式、機械式、電氣式等。利用差壓變送器測量液位時，為什么要進行零點遷移？如何實現(xiàn)零點遷移？答：進行零點遷移的原因：由于測壓儀表的安裝位置一般不能和被測容器的最低液位處在同一高度上，因此，在測量液位是，儀表的量程范圍內(nèi)會有一個不變的附加值。如何實現(xiàn)：對感壓原件預加一個作用力，將儀表的零點遷移到與液位零點相重合，即實現(xiàn)零點遷移。（8）容柵式測長的主要(核心)部分是容柵傳感器。電感式位移傳感器分為自感式和互感式。光學數(shù)字式位移檢測：利用柵格編碼器將長度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)或二進制符號的方法。包括光柵標尺、容柵標尺和磁柵標尺等多種方式。莫爾條紋：光源照射時，在近似于垂直G2柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。測位移原理：當G1左右移動一個柵距，則莫爾條紋上下移動一個條紋間距。通過測定移過的莫爾條紋數(shù)目，就可以測出光柵的位移量。莫爾條紋的寬度W由光柵常數(shù)p與光柵的夾角θ決定。對于給定光柵常數(shù)p的兩光柵，夾角θ愈小，條紋寬度愈大，即條紋愈稀。也更便于測量第七頁，共11頁。轉(zhuǎn)速檢測方法：離心力檢測法，光電碼盤轉(zhuǎn)速檢測法，空間濾波器式檢測法。光電碼盤轉(zhuǎn)速檢測法法原理：將對轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)化為脈沖序列，統(tǒng)計單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)，通過脈沖個數(shù)測量轉(zhuǎn)角即得到轉(zhuǎn)速。光電碼盤分為絕對光電碼盤和增量光電碼盤。模擬式位移檢測方法有：電容式位移檢測、電感式位移檢測、差動變壓器位移檢測、光纖位移檢測、光學數(shù)字式位移檢測金屬應(yīng)變元件原理：在拉伸力的作用下，金屬絲被拉長，因此截面積縮小，導致電阻率變化。金屬的應(yīng)變效應(yīng)：金屬絲的電阻隨受力產(chǎn)生的形變而變化。半導體應(yīng)變元件基于半導體壓阻效應(yīng)。加速度與振動檢測：類型包括應(yīng)變片轉(zhuǎn)換法、壓電轉(zhuǎn)換法、動電轉(zhuǎn)換法、渦電流非接觸法、可變電容法、差動變壓器法。（9）成分分析有兩種類型,一種是定期取樣，另一種是利用可以連續(xù)測定被測物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動分析儀表。

目前，按測量原理分類，成分分析儀表有以下幾種型式：①電化學式：如電導式（EC），電位式，酸度計，離子濃度計等。②熱學式：如熱導式、熱譜式、熱化學式等。③磁學式：如磁式氧氣分析儀、核磁共振分析儀等。④射線式：如X射線分析儀、γ射線分析儀、同位素分析儀、微波分析儀等。⑤光學式：如紅外、紫外等吸收式光學分析儀，光散射、光干涉式光學分析儀等。（分光儀、比色儀）⑥電子光學式和離子光學式：如電子探針、離子探針、質(zhì)譜儀等。⑦色譜式：如氣相色譜儀、液相色譜儀等。⑧物性測量儀表：如水分計、粘度計、密度計、濕度計、塵量計等。⑨其他：如半導體氣敏傳感器。熱導式氣體分析器原理：利用不同氣體導熱特性不同的原理進行分析。過程：①要求混合氣體中背景組分的熱導率必須近似相等，并與被測組分的熱導率有明顯差別②電源共給熱絲恒定電流，使之維持一定得溫度Tn,被測氣體由小室下部引入，小室上部排出。熱導池一般放在恒溫裝置中，故室壁溫度恒定。要求：實際測量中，要求混合氣體中背景組分的導熱率必須近似相等，并與被測組分的導熱率有明顯的差別，對于不能滿足這一要求的氣體可采用預處理的方法。紅外線氣體分析器原理：它是利用不同氣體對不同波長的紅外線具有選擇性吸收的特性來進行分析的。組成：一般有紅外輻射源、測量氣樣室、紅外探測裝置等組成。半導體氣敏傳感器的類型按照半導體的物位變化特點，可分為電阻型和非電阻性兩類。按照半導體與氣體的相互作用是在其表面或內(nèi)部，又可分為表面控制型和體控制型兩種。第八頁，共11頁。

第九頁，共11頁。儀表系統(tǒng)的三個模型：時域模型、頻域模型、離散模型。衰減率Ψ代表了儀表響應(yīng)的穩(wěn)定性，衰減率越大，則穩(wěn)定性越好。(11)變送單元在控制系統(tǒng)中起著重要的作用，它將各種過程參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位等轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的統(tǒng)一標準信號，以供系統(tǒng)顯示或進行下一步的調(diào)整控制所用。變送器的概念是將非標準電信號轉(zhuǎn)換為標準電信號的儀器按被測參數(shù)劃分，變送器可分為壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器、流量變送器、液位變送器和濕度變送器。(13)調(diào)節(jié)器是構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的核心儀表，它的基本功能是將來自變送器的測量信號與給定信號相比較，并對由此所產(chǎn)生的偏差進行比例、積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作，以實現(xiàn)對不同被測或被控參數(shù)如溫度、壓力、流量或液位等的自動調(diào)節(jié)作用。典型儀表有電動單元組合儀表的II型和III型調(diào)節(jié)器、數(shù)字式調(diào)節(jié)器以及可編程序調(diào)節(jié)器等?；究刂埔?guī)律：比例、積分、微分；常規(guī)控制規(guī)律：比例積分(PI)、比例微分(PD)、比例積分微分。數(shù)字式調(diào)節(jié)器可采用理想的PID調(diào)節(jié)算法，也可采用實際的PID調(diào)節(jié)算法，在此分別稱為完全微分型和不完全微分型。對每種算法都有位置型、增量型、速度型和偏差系數(shù)型4種實現(xiàn)形式。

(14)執(zhí)行單元是構(gòu)成控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。任何一個最簡單的控制系統(tǒng)也必須由檢測環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)單元及執(zhí)行單元組成.執(zhí)行單元的作用就是根據(jù)調(diào)節(jié)