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第一章绪论

重点掌握：1、现代检测系统的组成2、现代检测系统的分类

1.会构建实际工程物理量的检测系统

图典型现代检测系统的组成框图

2.理解传感器定义、作用、如何选取

传感器定义及作用

传感器是检测系统与被测对象育接发生联系的器件或装置，由敏感元件和转换部分组成。

作用是感受指定被测参最的变化并按照一定规律转换成一个相川的便于传递的输出信号。传感器性能要求

准确性稳定性灵敏度其他要求传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，嚴好是线性关系；传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度而变化；要求被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号；

】耐腐蚀性要好、低能耗、输出阻抗小和售价相对较低等。

3.现代检测系统分类

1）按被测参量分类电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量

2）按被测参量的检测转换方法分类电磁转换、光电转换、其他能/电转换

3）按使用性质分类标准表、实验室表和工业用表

检测技术基础知识

重点掌握：1、误差表示法2、检测仪表选择3、误差分类4、各种误差的判断

5、测量不确走度表示法

6、动态特性参数

1.误差表示方法

绝对误差X。；相对误差5二竺xlOO%= X-X gpoo%

引用误差/ = —*100%；最大引用误差儿疵=凶*1°°%

L厶

2.精度等级表示与计算

精度等级：取最人引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标志，精度等级用符号G表示。

3.误差的分类

（1）按误差的性质分类：

根据测量误差的性质、产生测量误差的原因，可分为系统误差、随机误差和粗人误差三类。（2）按被测参量与时间的关系分类：静态误差和动态误差。

A系统误差＞随机误差1、定义、判别2、减小方法1、定义2、量化3、减小方法

＞粗大误差定义、判别

5.测量不确定度术语、标准不确定度计算、测量结果的不确定度表示

（1）标准不确定度

A类标准不确定度B类标准不确定度

（2）扩展不确定度

测量结果X的扩展不确定度U等于覆盖因了k与合成不确度山的乘积，即

U = ku c

测量结果可表示为X=x±U （P）

6.检测系统的静态特性

（1）线性度（会用最小二乘法计算）*

（2）灵敏度*

（3）重复性

（4）分辨力

7.检测系统的动态特性

一阶系统的时域动态特性参数

＞时间常数T

一阶系统为阶跃输入，其输出量上升到稳态值的63.2%所需的时间，称时间常数。一阶系统为阶跃输入时响应曲线的初始斜率为1/ J

＞响应时间

当系统阶跃输入幅值为畀，得一阶系统输出响应表达式为y（t） = kA

第4章力学量检测技术

重点掌握：1、压力表示法2、常用压力传感器基本原理3、压力仪表的选择4、力测量方法

1.压力表示方法

绝对压力——以完全真空（绝对压力零位）作参考点的压力称为绝对压力

大气压力——由地球表面大气层空气柱重力所形成的压力称为大气压力

表压力一一以大气压力为参考点，大于或小于大气压力的压力称为表压力（1个标准大气压二lOlkPa）

正压：绝对压力＞101kPa,负压：绝对压力＜101kPa 差压（压差）——任意两个压力Z差称为差压2.弹性压力计

弹性元件是核心部分，川于感受压力并产生弹性

变形；

常见的弹性元件有：

弹簧管：压力测量范围大，可用于高、中、

低压或真空度的测量

弹性压力计基本组成环节如图所示:

波纹管：位移相对较大，灵敏度高，用于低

压或压差测量

膜盒：其弹性特性由中心位移与压力的关系表示，用于低压、微压测量

2.工程上常用的压力传感器工作原理

(1)应变式压力传感器：基于导体和半导体的“应变效应”，即当导体和半导体材料发生

A D

机械变形时，其电阻值将发生变化— = Ks

R

8为材料的应变；K为材料的电阻应变系数

应变式压力传感器所川的弹性元件可根据被测介质和测最范围的不同采取各种形式：M变筒、圆膜片、弹性梁等

应变筒式：两片工作应变片粘贴于应变筒薄壁部分，感受被测压力的作用。应变筒实心部分在被测压力作用时不会产生形变，其上贴冇两片应变片用作温度补偿。筒内腔承受压力时,

薄壁筒表面的周仙应力最大，相丿应的周向应力£_ P(2-“)

-E(D2/6/2-l)

(2)压阻式压力传感器：基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应(阳I体受力后电阻率发生变化)制成的

(3)压磁式压力传感器：

(4)压电式压力传感器:压电效应：某些电介质沿看某一个方向受力而发生机械形变时，内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。当外力去掉示，它会重新冋到不带电的状态。利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号。

(5)电容式压力传感器：变电容测量原理

(6)谐振式压力传感器：靠被测压力所形成的应力改变弹性元件的谐振频率，通过测量频

率信号的变化来检测压力

3.应变式压力传感器测量电路(如电子秤)

如何提高测量灵敏度

1、温度补偿电路：在电桥的AB臂接入感受机械应变的电阻片

即工作片，其电阻变化屮包含两个部分,分别是rti于应变引起的

电阻变化和rti于温度变化引起的电阻变化。

在电桥的BC臂接入一个同样的电阻片，其起始阻值也为R,将

此电阻片贴在与构件同样的材料上,但它不感受应变。要求第2

枚电阻片与工作片处于同样的环境温度中, 它因温度变化引起的

电阻变化与工作片因温度变化引起的电阻变化相同，称为温度

补偿片。

2、应变片与测量电路之间需要用导线连接，由于导线木身存在一定的电阻，而且它和电阻片是串联在测量电路的桥臂上，所以导线的电阻也是桥臂电阻的一部分，但它木身不参加变形。若不考虑导线电阻的影响，测量结果存在一・定的误并。为了提高测量精度，有必要对导线电阻引起的谋并进行修正。根据以上分析，采川直流电桥，运用三线制电阻应变测量技术,设计应变测量电路如图4所不

4.压力检测仪表的旋转

(1)量程选择

战大值：2/3 (稳压)、1/2 (脉动)、3/5 (高压) 最小值：1/3

应首先满足最大工作压力条件