檢測技術與儀表復習資料

檢測技術與儀表復習資料名詞解釋測量儀表的非線性度是指測量儀表的特性曲線與端基直線最大輸出偏差值的絕對值與量程的比值百分數(shù)Ee=靈敏度是指在穩(wěn)定狀態(tài)下測量儀表的輸出增量對輸入增量的比值溫標的傳遞性是指各國都要根據(jù)國際規(guī)定，相應的建立起自己國家的溫度標準為保證這個標準的可靠性，還要與國際溫標進行比對。通過這種方法建立起來的溫標就可以作為本國溫度測量的最高依據(jù)，即國家基準。定義固定溫度點是指90國際溫標（ITS—90）定義的固定溫度點是利用一系列純物質各相間可復現(xiàn)的平衡狀態(tài)或蒸氣壓建立起來的特征溫度點。壓阻效應是指電阻材料在受到外力作用后，其晶格間距發(fā)生變化，從而使電阻率發(fā)生變化，壓力也隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象壓電效應是指某些電介質物體對其沿一定方向施加一定壓力或拉力發(fā)生機械應變時，會在其相對兩面上產(chǎn)生等量異號電荷，去掉外力，電荷也隨之消失，該介質又重新回到不帶電的狀態(tài)的現(xiàn)象。熱輻射是指物體所吸收的能再次轉變?yōu)闊崮芮覠嵝铒@著的那部分電磁波。黑度是指物體的全輻射功率與同溫度下黑體的全輻射功率之比，也叫做發(fā)射率。正確度是指測量結果與真值之間的接近程度。準確度是表征測量結果與真值的接近程度和多次測量值的離散程度的物理量，又稱精確度。系統(tǒng)誤差是指測量過程中在重復測量同一個參數(shù)時，常出現(xiàn)大小和方向保持固定，或按一定規(guī)律變化的誤差。隨機誤差是指在相同條件下多次測量同一參數(shù)時常出現(xiàn)的歌詞測量結果都不相同個測量誤差的大小和方向都沒有規(guī)律性。但若對他們進行統(tǒng)計卻符合統(tǒng)計學規(guī)律的誤差。測量是指借助專用的工具或裝置，通過適當?shù)脑囼灧椒ɑ蛴嬎悖占粶y對象信息的過程。間接測量法是指利用被測量與某些物理量之間的函數(shù)關系，先測量出這些物理量，再得出被測量數(shù)值的方法。填空在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了保障產(chǎn)品的質量和安全，不斷地提高生產(chǎn)率，需要對生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)進行有效的測量和調(diào)節(jié)。要控制一個參數(shù)，就必須不斷地盡可能正確的收集反映這個參數(shù)特征的信息，并進行量化。測量實際上是一個比較的過程，測量的結果應包括兩個部分：一部分是一個數(shù)值的符號和大?。涣硪徊糠质菧y量單位。沒有測量單位，測量結果是沒有意義的。各種測量過程大體上都可以歸納為對比、示差、平衡和讀數(shù)四個環(huán)節(jié)。利用物質的物化性質，把被測量轉變成便于測量、傳輸和處理的另一個物理量的過程稱為測量的變換。在傳輸信號統(tǒng)一化、規(guī)格化和計算機集中控制的今天，測量的變換必不可少，可以說，變換已成為測量技術的基礎和測量工作的核心。溫度不像長度、時間等物理量那樣可以直接進行測量，但可以借助于這些物質的某些特性的變化間接地獲得溫度值。溫度是最難與準確測量的一個物理量，雖然有時可通過人的感覺來感知物體的冷熱程度，但是全憑人的感覺來判斷溫度的高低是否科學也無法定量，測量就變得沒有意義。攝氏溫標、華氏溫標都是認為規(guī)定的，稱為經(jīng)驗溫標，它們都依賴于物質的物理性質。熱力學溫標是建立在熱力學第二定律的基礎上的一種理想溫標，它與物質的性質無關。在工程技術上，壓力定義為垂直作用在單位面積上的力，即物理概念中的壓強。液柱壓力計的測壓是基于液體靜力學原理利用已知密度的液標高度對底面產(chǎn)生的靜壓力來平衡被測壓力，根據(jù)液柱高度來確定被測壓力的大小壓力信號不能直接進行遠傳，一方面因為鋪設分壓導管較麻煩，另一方面因為長距離傳輸會造成較大的壓力損失。壓力變送器一般由輸入部分放大器和反饋部分組成。流體的流量是指在短時間內(nèi)流過某一流通截面的流體數(shù)量與通過時間之比。（瞬時流量、體積流量、質量流量）流量測量的原理大體可以分為兩大類：即直接測定流量的方式；先求流速，通過流速乘以橫截面積來求流量的方式。在生產(chǎn)過程中常需要對容器中儲存的固體（塊料、粉料或顆粒）、液體的儲量進行測量，以保證生產(chǎn)工藝正常運行和進行經(jīng)濟核算。這種測量通過檢測儲物在容器中的堆積高度來實現(xiàn)，儲物的堆積高度就成為物位。把儲存在罐、塔和槽等容器中以及自然界江、湖、水庫等中的液體的高度或自由表面的位置稱為液位；把儲存在料斗、罐、儲倉等容器中的固體塊料、顆?；蚍哿系鹊亩逊e高度或表面位置稱為料位；把在同一容器中兩種密度不同且互不相溶的液體之間或液體也固體之間的分界面的位置高度稱為界位；而液位、料位和界位統(tǒng)稱物位。差壓檢測法的差壓指示指除了與液位有關外，還與液體的密度和差壓計的安裝位置有關。在測量有腐蝕性或含有結晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體的液位時，易發(fā)生導管線被腐蝕、被堵現(xiàn)象。為解決這個問題，需要采用法蘭式壓力（差壓）變送器。電容式物位計由傳感器和電容檢測兩大部分組成。傳感器部分結構簡單，使用方便。電容式物位計適用于各種導電、非導電液體的液位或粉狀物料料位的遠距離連續(xù)測量和指示，也可以和電動單元組合儀表配套使用，以實現(xiàn)液位或料位的自動記錄、控制和調(diào)節(jié)。導電式液位計的被測介質必須是導電的，酸堿鹽的導電性較好，所以常用它測定這些介質的液位，但是電極須是耐腐蝕的不銹鋼或鉑金絲。石油產(chǎn)品是不導電的，但含有一定酸堿度的污水是導電的，所以也可用它來檢測液位。導電式液位計在日常工作和生活中應用很廣泛，它在抽水計儲水設備、工業(yè)水箱及汽車水箱等方面均被采用。超聲波式物位計有許多優(yōu)點：它不僅可以定點和連續(xù)測量，而且能很方便地提供遙測或遙控所需要的信號；超聲波測量裝置不需要防護；超聲波測量技術可選用氣體、液體、或固體作為傳聲介質，因而有較大的適應性；因為沒有傳動部件，所以安裝、維護、較方便；超生波不受光線、粘度的影響等；超聲波式物位計可以做到非接觸測量，可測范圍廣；超聲波換能器壽命長。超生波式物位計也有其缺點：換能器本身不能承受高溫；聲速受到介質的溫度、壓力等影響；電路復雜、造價較高。另外，超生波式物位計不能測量有氣泡和懸浮物的液體的液位，被測液面有很大波浪時，在測量時會引起超聲波反射混亂，產(chǎn)生測量誤差。目前用于物位測量的儀表中的輻射源（放射源）有鈷C060銫Cs137等放射性同位素。這兩種同位素發(fā)射出較強的γ射線，而且半衰期較長。γ射線與α射線和β射線相比，受物質的吸收較小，能穿過幾十厘米厚的鋼板或其他固體物質。工業(yè)核儀表常用的射線探測器有閃爍探測器、電離式探測器和蓋革計數(shù)管等。閃爍探測器的探測效率較高，可以減低儀表放射源的強度，起工作壽命也較長，可達數(shù)年；缺點是成本高，穩(wěn)定性稍差，抗震性差。小位移傳感器主要用于測量微小位移，從微米級到毫米級，如進行蠕變測量，振幅測量等。位移傳感器在測量線位移和角位移的基礎上還可以測量長度、速度等物理量，所以在檢測與自動控制系統(tǒng)中得到了廣泛應用。判斷狹義的測量是指求出被測量是標準量的多少倍的過程。廣義的測量就是對測量檢出、變換、分析、處理、判斷、控制和顯示等進行有機統(tǒng)一的綜合過程。（也就是說，測量不僅僅是把被測量與標準量進行比較的過程，而是一個包括測量、變換、處理和控制等多功能的綜合過程）。傳感器的原理都是將被測量程序x轉換成輸出量y，二者之間的函數(shù)關系y=fx在變換過程中，往往要求信號足夠大，以便于傳輸和滿足其他功能的要求，這時就要對信號進行放大。放大也是變換，是一種特殊形式的變換，即同性質的變換。測量儀表所需要測量的信號可能是恒定量或緩慢變化的量，也可能是隨時間變化較快的量。無論那種情況，使用測量儀表的目的都是使其輸入信號能夠準確的反映被測量的數(shù)值或變化情況。理想的測量儀表特性在實際中是不存在的，人們所能做的就是使實際的特性盡可能的接近理想的特性，而這種接近的程度，通常用一些特殊的指標來加以衡量。由于大多數(shù)儀表都可以簡化為一階或二階系統(tǒng)，所以研究測量儀表的動態(tài)特性可以從時域或頻域兩個方面，采用瞬態(tài)響應法和頻域響應法分析。儀表的可靠性是指儀表在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，實現(xiàn)規(guī)定功能的能力。儀表的可靠性指標主要有三項：可靠度、失效率和平均無故障工作時間（MTBF）。接觸式測溫是基于物體的熱交換原理設計而成的，其優(yōu)點是：較直觀、可靠，系統(tǒng)結構相對簡單，測量準確度高。其缺點是：測溫時有較大的滯后性；在接觸過程當中易破壞被測對象的溫度場分布，從而造成測量誤差。非接觸式測溫是基于物體的熱輻射特性與溫度之間的對應關系設計而成的，其優(yōu)點是：測溫范圍廣（理論上沒有上限），測溫過程中不破壞被測對象的溫度場分布，能測量運動的物體，測溫響應速度快。缺點是：所測溫度受物體發(fā)射率、中間介質和測量距離的影響。熱電偶溫度計不僅可用于各種流體溫度的測量，而且還可以測量固體表面和內(nèi)部某點的溫度。熱電阻溫度計在使用時需要外加電源供電，連接導線的電阻易受環(huán)境溫度的影響而產(chǎn)生測量誤差。實驗證明，電阻絲或半導體應變片的電阻相對變化量ΔRR與材料力學中的軸向應變εx的關系在很大范圍內(nèi)是線性的即ΔR對半導體材料而言，由于其感受到應變時，電阻率ρ由于流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數(shù)在流體狀態(tài)參數(shù)變化的情況下，采用體積流量測量方式會產(chǎn)生較大的誤差。在生產(chǎn)過程和科學實驗的很多場合，作為工業(yè)管理和經(jīng)濟核算等方面的重要參數(shù)，要求檢測流體的質量流量。核輻射厚度計適用于高溫、高壓容器，強腐蝕、劇毒、易爆、易結晶和沸騰狀態(tài)的介質以及高溫熔體等的物位測量。對于聲衰減很大的材料，以及表面凹凸不平或形狀很不規(guī)則的零件，超聲波傳感器測厚度較難以實現(xiàn)。簡答1、壓電式壓力傳感器的特點：體積小、重量輕、結構簡單、工作可靠，工作溫度可在250℃以上靈敏度高，線性度好，常用精度有0.5級和1.0級。測量范圍寬，可測1000MPa以下的所有壓力。是一種有源傳感器，無需外加電源，可避免電源帶來的噪聲干擾。2、壓力計種類和型號選擇原則 A、被測介質壓力的大小 B、考慮被測介質的性質 C、考慮使用環(huán)境 D、考慮儀表輸出信號的要求3、電子稱（吊車稱）的基本原理及用途電子吊車稱將荷重傳感器直接安裝在吊車的吊鉤或行車的小車上，在吊運過程中，可直接稱量出物體的重量，并通過傳輸線送到顯示儀表顯示出來。這種秤廣泛用于工廠、倉庫及港口等，是一種應用較多的電子秤。4、磁電式速度傳感器的含義及分類 磁電式速度傳感器是利用電磁感應原理將傳感器與殼體的相對速度轉換為電壓輸出。電磁式速度傳感器可分為磁電式相對速度傳感器和磁電式絕對速度傳感器兩種類型。計算題壓力計的選擇及讀數(shù)的計算例3-1 有一壓力容器，在正常工作時壓力穩(wěn)定，壓力變化范圍是0.4~0.6MPa，要求就地顯示即可 且測量誤差不大于被測壓力的5%，試選擇壓力計并確定該壓力計的量程和精度等級。 解：由題意知，選用彈簧管壓力計即可。設彈簧管壓力計的量程為A，由于被測壓力比較穩(wěn)定，則根據(jù)最大工作壓力有 0.6MPa<3/4A 則A>0.8MPa根據(jù)最小工作壓力有 0.4MPa>1/3A 則A<1.2MPa根據(jù)壓力計的量程系列，可選用0~1.0MPa的彈簧管壓力計。該壓力計的最大允許誤差為 rmax<0.6X5%1.0-0按照壓力計的精度等級，應選用2.5級的壓力計。綜上，應選用精度等級為2.5級，量程為0~1.0MPa的彈簧管壓力計。熱電偶補償導線問題例2-3 用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量某一實際溫度為1000℃的對象，所配用的儀表在溫度為20℃的控制室里，設熱電偶的冷端溫度為50℃。當熱電偶與儀表之間用補償導線或普通銅導線連接時，問兩者所測溫度各為多少？又與實際溫度相差多少？解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶（分度號為K）的分度表。得E（1000，0）=41.269mV，E（50，0）=2.022mV，E(20,0)=0.798mV。 若用補償導線，則新的冷端溫度為20℃，儀表測得的熱電動勢值為E(1000,20)=E(1000,0)-E(20,0)=（41.269-0.798）mV=40.471mV，查分度表得對應的溫度為979.6℃ 若用銅導線，則冷端溫度為50℃，儀表測得的熱電動勢值為E(1000,50)=E(1000,0)-E(50,0)=（41.269-2.022）mV=39.247mV，查分度表得對應的溫度為948.4℃ 兩種方法測得的溫度相差31.2℃，測量誤差分別為-20.4℃和-51.6℃。簡述熱電偶的校驗方法將被校熱電偶從保護管中抽出，用鉑絲將其測量端與標準熱電偶的測量端捆扎在一起。（校驗鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）等廉金屬熱電偶時，為防止被校熱電偶對標準熱電偶產(chǎn)生有害影響，要將標準熱電偶套上石英管）。為使測量端感受同一溫度，最好將標準熱電偶與被校熱電偶的測量端都放在金屬