检测技术与仪表总结

相对误差
测量值
100
%
精度等级：仪表最大引用误差去掉%后的数字经过圆整后即可得到仪表的精度等级数（1 1.5 1.6 2 2.5
3 4 5 6）
测量范围和量程：仪表能正常工作（满足准确度要求）的可测的被测量的下限和下限的范围，它们之间的
代数差为量程
可靠性： 产品在规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力
注：此为自动检测技术与仪表的主要内容，根据老师最后一节课说到的主要内容并根据 ppt 总结得。可作为大 家最后复习时的参考，建议大家根据此内容复习一遍 ppt 或者教材。
考试题型： 客观题包括判断、选择（单项、不定相）【选择部分>=20 分】 填空题【<10 分】 名词解释【<10 分】 计算与分析【40 分左右】
，T0)
T
BA
中间导体定律（如右图）：A、B 构成的热电偶回路接入第三种导体 C，只要中
>
>
间导体两端温度相同，那么中间接入的导体对热电偶回路的总热电势没有影响。 中间温度定律：热电偶 A、B 在接点温度为 T，T0 时的热电势等于热电偶 A、
B 在接点温度为 T，TC 和 TC ，T0 的热电势的代数和，即
其中：D——外电极内径； d——内电极外径；
——极板间介质介电常数； L——极板相互重叠的长度
C
2L ln D d
4、核辐射式物位仪表
原理：不同物质对同位素射线的吸收能力不同，一般固体最强，液体次之，气
体最差。当射线射入厚度为 H 的介质时，会有一部分被介质吸收掉。因此测液位
可通过测量射线在穿过液体时强度的变化量来实现。
组成：核辐射式液位计由辐射源、接收器和测量仪表组成。
5、超声波物位仪表（如左图）
测量原理：根据超声波从发射到接收反射回波的时间间隔大小
与被测介质高度成比例关系的原理，
实现物
位测量的。 V----传播速度；
H 1 vt 2
H ----从探头至界面的距离；
t ----从探头发射至液面反射回来的时间。
声速补偿：声速不仅与介质有关而且与温度有关。
感应电势： Ex KBDv
流量：
D2 qv 4 v
qv
D 4BK
Ex
式中：Ex 为感应电势；K 为比例系数；B 为磁场强度；D 为管道直径；v 为垂直于磁力线的流体流动速度。
正交干扰：电磁流量计为了消除电极的极化现象，一般采用交变磁场。正交干扰是指相位和感应电势 Ex 相差 90°的无用信号。产生的主要原因是当电磁流量计工作，管道内充满导电液体，使被测液体、电极、电极 引线和转换器的输入阻抗构成闭合回路。当闭合回路中有交变磁场通过时就要产生感应电势（干扰电势）。 4、涡街流量计 在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街。旋涡 的发生频率为 f。 频率检测方法：
动态响应特性：仪表输出值跟随被测量随时间变化的能力
3、测量不确定度的评定
A 类不确定度评定: 自由度：v =n-1
u Sx
n
vi2
i 1
n 1 n
B 类评定的自由度： 拓展不确定度
1
2
2
uxi
uxi
【教材 P19 上或者 ppt 上关于误差计算上的例题一定要弄懂】
4、测量的方法与检测系统
声速的补偿方法：温度补偿、设置校正具
光学高温计：读出的温度值为亮度温度。 调节时亮度平衡示意图： 调节过程亮度变化：a—>b—>c—>b
5、.新型温度传感器【不考】
三、压力检测 1、压力的表示（如右图）
p 表压力 = p 绝对压力 - p 大气压力 p 真空度 = p 大气压力 - p 绝对压力 单位：国际单位为帕斯卡，简称帕(Pa)，工程上常用兆帕(MPa)来表示压力,1MPa=1 ×10^6。 2、压力检测的主要方法 (1)液柱式压力检测：U 型管压力计、单管压力计、斜管微压计（斜管压力计将单管液柱压力计的测量管倾斜放 置，这样可以提高灵敏度，减少读数相对误差。） (2)弹性式压力检测：平薄膜、波纹膜、波纹管、单圈弹簧管、多圈弹簧管 (3)电气式压力检测：霍尔片式压力传感器，应变片式压力传感器，压阻式压力传感器，力矩平衡式压力变送器， 电容式压力变送器（重点）。
当被测液位 H=0 时，Δ P P P Hg h1g
P=h1ρg >0，从而使变送器在 H=0 时输出电流大于 4 mA；H=Hmax 时， 输出电流大于 20 mA。 （2）测量分界面（如右图） 利用差压式液位计还可以测量液体的分界面： P1 = h0ρ2g +（h1+h2）ρ1g P2=（h2+h1+h0）ρ1g ΔP= P1 – P2 = h0 g（ρ2 -ρ1） 由于（ρ2 -ρ1）是已知的，所以压差ΔP 与分界面高度 h0 成一一对应关系。 3、同心圆柱式电容器的公式【重要】（如右图）：
五、物位的检测 1、物位：液位、料位、分界面（界位）的总称。 2、分类：
直读式液位仪表—>连通器原理，有玻璃管式、玻璃板液位计等。如：玻璃管液位计 浮力式物位仪表—>浮力原理，有恒浮力式和变浮力式两种。如：恒浮力式液位计、浮子钢带式液位计、磁浮 子舌簧管液位变送器、翻板式液位计、浮筒式液位计 压力式物位仪表—>流体静力学原理。 电气式物位仪表—>将物位的变化转换为电量检测。 反射式物位仪表—>利用超声波、微波反射信号行程间接测量液位。 射线式物位检测—>利用射线在被测介质中的吸收程度。
2、差压式变送器（如右图） （1）测液位时的零点迁移问题
安装位置条件的不同，使仪表存在着零点迁移问题。 负迁移： 当被测液0，使变送器在 H=0 时输
出电流小于 4 mA；H=Hmax 时，输出电流小于 20 mA。 正迁移： 正、负压室的压差为：
热电阻的三线制接法：
热电阻的四线制接法：
R2 R3
R1 Es
rr r
Rt
Rt
R3
r R1 rR2
R2
R3R1 R2
R1 R2
rr
I r
恒
流 源
Rt
r
r +电 位
U差 -计
r
Rt
U I
热敏电阻：用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的测温敏感元件
热电偶、热电阻选用：较高温度—>热电偶、中低温区—>热电阻（常以 500℃为分界，但不绝对）
考试时代一张 A4 纸，打印好姓名、班级、学号，其他内容手写。
一、绪论 1、典型控制系统：
仪表控制系统 数字直接控制系统（DDC) 分布式控制系统(DCS) 现场总线控制系统(FBS) 2、基础知识和基础概念 回差：上升曲线和下降曲线在同一输入量下最大的差值 线性度：表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度 滞环：仪表的实际上升曲线和下降曲线不重合形成的环状称为滞环 复现性：在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性 量值：一般是由一个数乘以计量单位所表示的特定量的大小； 真值：是与给定的特定量定义一致的值； 约定真值：是对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的；（指定值、 最佳估计值、约定值、参考值） 测量准确度：测量结果与被测量真值之间的一致程度； 测量误差：测量结果减去被测量的真值，也称为绝对误差 相对误差：绝对误差除以被测量的真值绝对值的百分数；
热敏检测法（如右图）： 旋涡在圆柱体下游侧产生时，该侧流速降低，出于升力的作用，
使得圆柱体下方的压力比上方高一些。当圆柱体上方产生一个旋涡 时，则流体从上导压孔进入，由下导压孔流出。带走热量，改变铂金 属丝的电阻值。 故可由检测铂电阻丝电阻变化频率得到涡频率，进而得到流量值。 还有电容检测法、超声波检测法、电磁检测法、应力检测法 5、质量流量计 差压式质量流量计、涡轮质量流量计、双涡轮质量流量计。【科里奥利质量流 量计不考】 热式质量流量计：是利用热扩散原理测量气体流量的仪表。（如右图） 原理：管道中间放置一电加热丝，其上下游相等距离处放置有两个相 同的测温热电阻。若被测气体不流动，则两个热电阻的阻值相等，而流速 越高，则两个热电阻的温度差值越大，对应的阻值差距也越大。将他们接 在相邻桥臂中便可得到与质量流量成比例的电信号。 转子流量计：又名浮子流量计，测量本体由一根自下向上扩大垂直安装的锥管 和一只可以沿着锥管的轴向自由移动的浮子组成，流体自下而上流经锥形管 安装：转子流量计要求垂直安装，流量计中心线与铅垂线的夹角最多不应超过 5°，否则会带来测量误差。 【关于如何修正，看看就好】 6、【涡轮流量计、椭圆齿轮式流量计看看就好】
③应变片原理原理：金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化。（主
R l
要是金属）金属电阻：
S
(4)活塞式压力检测 3、压力检测仪表的使用和安装：应使取压点与流动方向垂直，且使取压点位于管段的直线部分，不得选在选在管 路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。
四、流量测量 1、概述
3、温度变送器 【不考】
4、非接触式测温
测温原理：利用物体处于绝对零度之上时，其辐射能量随其温度而变化的原理，理论上测量上限无限制。
黑体辐射定律： （1）斯蒂芬－玻尔兹曼定律（全辐射强度定律，四次方定律）：——>辐射温度计
温度为 T 的绝对黑体，单位面积元在半球方向所发射的全部波长的辐射出射度与温度 T 的四次方成正比。 （2）维恩公式：从理论上说明了黑体在各种温度下能量波长分布的规律——>光学高温计、比色高温计 （3）普朗克定律：表明温度为 T 的单位面积元的绝对黑体，在半球面方向辐射的波长为λ 的辐射出射度
T0 A T
C BT C
EAB T,T0 EAB T,TC EAB TC,T0
B
T 0