6.自动检测技术与仪表-流量l检测
自动检测技术及仪表试卷A标准答案
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《自动检测技术及应用》教案
《自动检测技术及应用》教案一、教学目标1. 了解自动检测技术的基本概念、原理和应用。
2. 掌握各种自动检测技术的特点、原理及应用范围。
3. 学会分析自动检测系统的设计方法和步骤。
4. 能够运用自动检测技术解决实际工程问题。
二、教学内容1. 自动检测技术的基本概念及分类自动检测技术的定义自动检测技术的分类自动检测技术的发展概况2. 电阻检测技术电阻检测的原理电阻检测的方法及特点电阻检测的应用实例3. 电容检测技术电容检测的原理电容检测的方法及特点电容检测的应用实例4. 电感检测技术电感检测的原理电感检测的方法及特点电感检测的应用实例5. 温度检测技术温度检测的原理温度检测的方法及特点温度检测的应用实例三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对检测技术的理解。
3. 讨论法：引导学生进行思考和讨论，提高解决问题的能力。
4. 实验法：安排实验室实践，巩固理论知识。
四、教学资源1. 教材：《自动检测技术及应用》2. 课件：PowerPoint3. 实验设备：电阻、电容、电感、温度传感器等4. 网络资源：相关学术论文、技术资料五、教学评价1. 课堂提问：检查学生对基本概念和原理的理解。
2. 课后作业：巩固所学知识，提高运用能力。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和分析问题能力。
4. 课程论文：培养学生独立研究、解决问题的能力。
5. 期末考试：全面检测学生对课程知识的掌握程度。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括理论课16课时，实验课16课时。
2. 授课方式：每周2课时，共8周完成理论课教学；实验课安排在第9周至第16周，每周2课时。
3. 教学进度安排：第1-4周：讲授自动检测技术的基本概念及分类、电阻检测技术、电容检测技术、电感检测技术。
第5-8周：讲授温度检测技术、压力检测技术、流量检测技术、位移检测技术。
第9-16周：进行实验教学，包括电阻、电容、电感、温度、压力、流量、位移传感器的应用实验。
《自动检测技术及仪表控制系统》期末试卷
《自动检测技术及仪表控制系统》 A卷闭卷一、填空：（每空1分）1．显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。
2．热电偶是用组成而成。
当两个结点处于，回路中便产生。
4、节流式流量计的测量原理是以定律和定律为基础的。
5．把两块的光栅叠在一起，让他们的刻线之间有，这时光栅上会出现若干条明暗相间带状条纹案，称为。
6、热导式气体分析器是利用混合气体中不同的原理进行分析的。
7、仪表系统模型一般分为、、。
8、集散控制系统的核心思想是、。
9、LonWorks 与其它现场总线相连接而构成的典型现场总线中，其中符合LonWorks 自身规范的现场总线仪表单元通过连接到LonWorks总线网络上，而其他现场总线通过连接到LonWorks总线网络上。
二、选择题：（每题2分）1、用万用表交流电压档（频率上限仅为5KHZ）测量频率高达500KHZ、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于。
用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于。
A、系统误差B、粗大误差C、随机误差D、动态误差2、用仪表对三个电压进行测量，分别测得1000V、100V、10V，发现三个电压均存在1V的误差，那么，我们认为10V电压的测量结果较好。
在以上这个例子中，有这个结论的依据是。
A、绝对误差B、示值相对误差C、满度相对误差D、精度等级3、正常人的体温为37℃，则此时的华氏温度约为，热力学温度约为。
A、32F，100KB、98.6F，236.15KC、98.6F，310.15KD、37F，236.15K4、节流装置中有一种由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分和与之相接的圆筒形喉部组成，这种节流件是。
A、孔板B、喷嘴C、文丘里管5、浮子流量计的安装方式：。
A、水平，自上而下B、垂直，自下而上C、水平，自上而下D、垂直，自上而下6、光栅传感器是利用莫尔条纹来达到。
A、提高光栅分辨B、使光敏元件能分辨主光栅移动时引起的光强变化C、细分的目的7、当主光栅与指示光栅的夹角为θ，主光栅与指示光栅相对移动一个栅距P时，莫尔条纹移动。
自动检测技术及仪表 第1章 检测技术及仪表概述
五、检测技术及仪表的研究内容
（1）研究传感原理方法及相应器件设备。 （2）研究信息处理（如信号放大、滤波等）与变换的方法。
【克服干扰；从间接信号中恢复目标信息。】 （3）研究检测问题中信息传输、接收、存储、显示的方法与技术。 （4）研究抗干扰技术和故障检测、诊断的功能。 （5）研究检测方法、检测仪表及检测系统的理论分析方法、参数及结 构的最优化设计技术。 （6）研究智能仪表的设计与集成方法。
2023年8月14日
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第1章第7页
二、检测技术及仪表的应用
工业生产 医疗卫生 日常生活 军工武器 ……
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第1章第8页
三、检测技术及仪表的地位和作用
人类正在走出机械化的过程，进入以物质手段扩展人的感官神经系统
及脑力智力的时代，而这种物质手段的首要方面正是检测技术及仪器仪表。
测。
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第1章第17页
二、直接检测、间接检测与联立检测
联立测量（也称组合测量）
其中： x1, x2, …, xm：被测量 y1，y2，…， yn：直接测得值
20第18页
二、直接检测、间接检测与联立检测
检测刻线0、1、2、3间的距离，要求每个刻线间隔测 量3次：
自动检测技术：能够自动地完成整
个检测过程的技术，以信息的获取、 转换、显示和处理的自动化为主要研 究内容。
研究新的检测方法
仪表技术 利用新的检测技术
开发现代化的检测系统
自动检测技术 检测技术
检测仪表技术
获取分辨率、准 确度、稳定性和 可靠性都很高的 对象信息
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第1章第12页
自动检测技术与仪表控制系统-检测技术及方法分析
随着科技的进步，检测技术正朝着智能化、微型化、网络化、集成化等方向发展。
传感器原理及分类
传感器的定义
传感器的分类
传感器的性能指标
传感器是一种能感受规定的被 测量并按照一定的规律转换成 可用信号的器件或装置，通常 由敏感元件和转换元件组成。
按被测量分类可分为温度传感 器、压力传感器、位移传感器 等；按工作原理分类可分为电 阻式、电容式、电感式、压电 式等；按输出信号分类可分为 模拟传感器和数字传感器。
02
自动检测技术基础
检测技术概述
检测技术的定义
检测技术是研究和应用各种检测原理、方法、装置和系统，对生产过程、设备状态、产品质量、环境参数等进行实时 或非实时的测量、分析和判断，为控制、管理、决策提供可靠依据的技术。
检测技术的分类
按测量原理可分为电量检测和非电量检测；按测量方式可分为接触式检测和非接触式检测；按测量系统组成可分为开 环检测和闭环检测。
多模态融合
未来的检测系统将会融合多种传感器模态的信息，如视觉 、听觉、触觉等，以提高检测的准确性和全面性。
云计算与大数据应用
云计算和大数据技术的应用将进一步提高自动检测技术与 仪表控制系统的数据处理能力和分析水平，为相关领域的 发展提供更强大的支持。
THANKS
感谢观看
措施，为后续研究提供参考。
07
总结与展望
研究成果总结回顾
检测技术与方法创新
本文系统总结了自动检测技术与仪表控制系统的关键技术， 包括传感器技术、信号处理技术、人工智能技术等，以及 它们在各个领域的应用方法。
系统性能提升
通过优化传感器设计、改进信号处理算法、引入深度学习 等技术手段，提高了自动检测系统的准确性、稳定性和可 靠性。
2012《自动检测技术及仪表》考试试题(模拟卷)答案(1)
2012年《传感器与检测技术》试题(模拟卷)一、判断题(每题1分，共20分)1 线性度好的系统灵敏度就高( × )2 燃点高的爆炸气体环境的防爆要求比燃点低的爆炸气体环境低( √ )3 铜热电阻的测量范围比铂热电阻测量范围宽。
( × )4 在相同的温度变化范围内，分度号Pt100的热电阻比Pt10的热电阻变化范围大，因而灵敏度较高。
( √ )5 热敏电阻的优点是温度系数大，一般为金属电阻的十几倍【几十倍】，灵敏度高。
( ×)6 以完全真空作参考点的压力称为绝对压力。
( √ )7 过程控制系统中压力计的单位一般为牛顿。
( × )8 金属应变片的灵敏度与材料无关，与形变量有关。
( × )9 电容式液位传感器不能检测导电液体的液位。
( × )10 对于浮顶罐，采用大直径的浮子会显著地增大摩擦力，导致测量误差增大。
( × )11 音叉法测物位属于一种反射式超声波物位检测法。
【187】( × )12 磁浮子舌簧管液位计的浮子壳体必须用磁性材料制成。
( × )13 瞬时流量对管道长度积分就得到累计流量。
( × )14 科里奥利流量计对直管段的要求比差压流量计高。
( × )15 莫尔条纹的方向与光栅条纹的方向是垂直的。
( √ )16 移动光栅与主光栅倾斜的角度越大，莫尔条纹的间距越大。
( × )17 光电编码器一般是用来测量转动的角度的，不能直接测量转速。
( × )18 质谱仪器是利用电磁学原理进行物质的分离、同位素的测定和化学成分分析的一种分析仪器。
【263】(√)19 在一定条件下，电阻丝的温度与导热系数成线性关系。
( × )20 气体的导热系数值极小，可以直接测量。
( × )二、选择(每题2分，共40分)1 在相同的工作电压和变化量时，全臂差动电桥的灵敏度是单臂电桥的（B）倍A．2 B．4 C．6 D．82 测量门的厚度，前10次测量得到平均值为9.5，第11次测量值为9.3，则第11次测量的误差为( D )A -0.2B 0.2C 0.1D 以上都不是3下面( D )是最佳的测量低温的廉金属热电偶。
传感与检测技术流量检测
根据测量原理和方法的不同，检测技术可分为接触式和非接触式两大类。接触式 检测技术包括压力式、热式、容积式等；非接触式检测技术包括光学式、电磁式 、超声波式等。
流量检测中的常用检测技术
压力式检测技术
通过测量流体在管道中流动时产生的压力差来推算流量 。常用的压力式流量计有孔板流量计、文丘里管流量计 等。
回收等方面的设计。
02
传感技术在流量检测中的应用
传感器的基本原理与分类
01
02
03
传感器定义
传感器是一种能够将非电 量转换为与之有确定关系 的电量输出的装置。
传感器分类
根据转换原理，传感器可 分为电阻式、电容式、电 感式、压电式、热电式等。
传感器的作用
传感器在流量检测中起到 感知、测量和转换的作用， 是实现流量检测的关键部 件。
流量传感器的选型与设计
选型原则
根据测量介质、测量范围、 精度要求、输出信号等需 求进行选型。
常见类型
差压式流量计、涡轮流量 计、电磁流量计、超声波 流量计等。
设计要点
考虑传感器的结构、材料、 制造工艺等因素，确保传 感器在恶劣环境下能稳定 工作。
传感器的信号处理与数据转换
信号处理
对传感器输出的微弱信号进行放 大、滤波、线性化等处理，提高
热式检测技术
利用热传导原理，通过测量流体流过加热元件时的热量 变化来推算流量。常见的热式流量计有热质量流量计、 热线风速仪等。
容积式检测技术
通过测量流体流过具有一定容积的容器所需的时间来计 算流量。典型的容积式流量计有椭圆齿轮流量计、腰轮 流量计等。
光学式检测技术
利用光学原理，通过测量流体中微小颗粒或分子对光的 散射、吸收等作用来推算流量。常见的光学式流量计有 激光多普勒流速仪、粒子图像测速仪等。
自动检测技术与仪表控制系统检测技术及方法分析
自动检测或自动控制系统与外界的信息界面关系有三种情况：
获取检测对象所处状态的传感器，以及控制并调节对象状态的执行器。
图3-1 检测与控制仪器与外界环境之间的三种界面
操作人员与仪器装置之间的界面。
监控仪器与其他系统之间的信息往来。
传感器是所有被测对象信息的输入端口。
传感器的作用是感受被测量的变化，直接从对象中提取被测量的信息，并转换成相应的输出信号，即完成信号的检测与转换，是整个系统中的关键。相当于人体的感觉器官，可以把非电量转换成电信号。如温度计：温度→位移。 传感器的好坏直接影响仪表的质量，对它的要求有： 准确性：输出准确反映输入，输出、输入之间是严格的单值关系，即只有被测量才对传感器有作用。 稳定性：输入和输出之间的单值关系不随时间和温度变化，受外界其它因素干扰的影响小。 灵敏性：较小的输入量就有较大的输出信号。 其它：经济性、耐腐蚀性、低能耗等。 实际使用时还应考虑的有体积小、价廉、易于维修更换等
被测对象
检测结果
单传感器 或 多传感器
信息处理
检测系统的基本功能----信号转换与信号选择、基准保持与比较、显示与操作
检测系统的结构分析----差分式、补偿式和调制式
信号转换模型与信号选择性
内容：
3.2.检测系统模型与结构分析
检测系统的基本功能可总结为：信号转换与信号选择、基准保持与比较、显示与操作 三大部分。 测量是把被测量与同种类单位量进行比较，以数值表示被测量大小的过程。因此，检测仪表中必须具有基准保持部位。
02
二、直接检测与间接检测
绝对检测与比较检测
01
绝对检测是指由基本物理量测量而决定被测量的方法。例如，用水银压力计测压力时，从水银柱的高度、密度、和重力加速度等基本量测量决定压力值。 与同种类量值进行比较而决定测量值的方法称为比较检测方法。如用弹簧管压力计测量压力时，要用已知压力校正压力计的刻度，被测压力使指针摆动而指示的压力是通过比较或校正得出的。
自动检测技术
第十一章自动检测技术检测是利用各种物理效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活中的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。
能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测技术。
目前，非电量的检测多采用电测量法，即首先将各种非电量转变为电量，然后经过一系列的处理，将非电量参数显示出来。
一个完整的自动检测系统，主要包括传感器、信号处理电路、执行机构、数据处理装置及显示器等组成部分。
传感器首先将被测的非电量变换成电量，经信号处理电路处理后变成具有一定功率的电压、电流等电量，以推动后级的显示电路、数据处理电路及执行机构。
现在的检测系统越来越多地使用计算机来控制执行机构的工作。
检测技术、计算机技术与执行机构等配合就能构成工业生产中的控制系统。
传感器是一种以测量为目的，以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于处理的另一种物理量的测量器件。
传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率等。
传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成，如图11－1所示。
图11－1 传感器组成框图图中敏感元件是在传感器中直接感受被测量的元件，即被测量通过传感器的敏感元件转换成与之有确定关系、更易于转换的非电量。
这一非电量通过传感元件后就被转换成电参量。
测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。
应该指出，不是所有的传感器都有敏感、传感元件之分，有些传感器已将二者合二为一。
传感器的种类名目繁多，分类不尽相同。
常用的分类方法有：1．按被测量分类可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、流量、流速等传感器。
2．按测量原理分类可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。
3．按输入、输出特性的线性与否分类可分为线性传感器和非线性传感器两大类。
第一温度传感器节温度是表征物体冷热程度的物理量，是工、农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。
《自动检测技术及仪表控制系统》课后习题答案
分章节知识点C11．开闭环仪表各有何优缺点？P6-72．检测系统的静/动态特性有哪些？P7-103．一阶系统的计算；4．仪表的误差与等级方面的计算。
C21．检测技术的一般原理P29-302．检测仪表的组成与各部分的作用 P2图1。
1或P97图3。
13．检测仪表的设计方法按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 P100-108C3对位移、力与压力、振动、转速、温度、物位、流量、成分等常用工程量作测试，按提出的测试要求，设计测试方案，选传感器，分析方法，测试步骤，预期结果。
参习题C4 虚拟仪器的特点。
一简答题1．测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为几类，各是什么？答：测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为四大类，分别为：1）液柱式压力计；2）弹簧式压力计；3）电器式压力计；4）活塞式压力计。
2．测量的基本方程式是什么？它说明了什么？答：3．测量物位仪表按其工作原理主要有哪些类型？答：1）直读式物位仪表；2）差压式物位仪表；3）浮子式物位仪表；4）电磁式物位仪表；5）和辐射式物位仪表；6）声波式物位仪表；7）光学式物位仪表。
4．什么是温度？温度能够直接测量吗？答：温度是表征物体冷热程度。
温度不能直接测量，只能供助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特性来加以间接测量。
5．什么是压力式温度计，它是根据什么原理工作的？答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫压力式温度计。
它是根据在密闭系统中的液体。
气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。
6．差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒组件在使用的差压范围内，具有很好的灵敏度和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响；由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有限尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能耐单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不宜使用。
自动检测技术及仪表试卷A b标准答案
一、填空题（20%；每题2分。
）1. 仪表的检定方法可归纳成： 示值比较法 和 标准物质法 两种。
2. 温标是一个量度温度的 标尺 ；它规定了温度读数的 起点（零点） 和 测温基本单位 。
3. 压力检测主要方法有： 液柱式压力检测 、 弹性式压力检测 、 负荷式压力检测 、 电气式压力检测 。
4. 当测量稳定压力时，最高压力不应超过量程上限的 3/4 ；当测量脉动压力时，最高压力不应超过量程上限的 2/3 ；当测量高压压力时，最高压力不应超过量程上限的 3/5 ；为了保证测量准确度，最小工作压力不应低于量程的 1/3 。
5. 电气式压力检测是利用敏感元件将被测压力转换成 各种电量 工作的，其传感器有： 应变式传感器 、 压电式传感器 、 压磁式传感器 、 电容式传感器 。
6. 在热电偶测温回路中，只要保证连接导线、仪表等接入时两端温度相同，则不影响回路热电势。
这是根据 中间导体 定律得出的结论。
7. 节流装置（孔板）取压方式有： 角接取压法 、 法兰取压法 、 径距取压法 、理论取压法 、 管接取压法 五种。
8.用压力表测液位时，仪表安装高度应与 液位零位 的高度相同，否则，应对 高度差 进行校正。
9. 湿度表示法有： 绝对湿度 、 相对湿度 、 露点温度 。
介质 磁化率 大于零的物质称为 顺磁性 物质，反之小于零的物质称为 逆磁性 物质。
二、判断题（10%；每题1分；对的在括号内打，错的在括号内打╳。
）1. 真值是某变量本身所具有的真实值；约定真值是一接近真值的值，用约定真值代替真值时它们间的误差可忽略。
(√ )2. 液位变化时，浮筒式液位计浮筒位置变化，因而可测出液位高低。
（X ）3. 在相同条件下，椭圆形弹簧越扁平，则其管端位移越大，仪表也越灵敏。
(√ )4.当用热电偶测温时，若连接导线使用补偿导线，就可不考冷端温度补偿。
（ X ）5.检定仪表时得到某仪表的精度为1.1%，则仪表精度等级应定为1.0级。
自动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案
1基本知识引论课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系怎样？检测单元完毕对多种参数过程旳测量，并实现必要旳数据处理；仪表单元则是实现多种控制作用旳手段和条件，它将检测得到旳数据进行运算处理，并通过对应旳单元实现对被控变量旳调整。
关系：两者紧密有关，相辅相成，是控制系统旳重要基础1.2 经典检测仪表控制系统旳构造是怎样旳，各单元重要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调整单元—作用：被控对象：是控制系统旳关键检测单元：是控制系统实现控制调整作用旳及基础，它完毕对所有被控变量旳直接测量，也可实现某些参数旳间接测量。
变送单元：完毕对被测变量信号旳转换和传播，其转换成果须符合国际原则旳信号制式。
变：将多种参数转变成对应旳统一原则信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中旳参数变化被控对象旳过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时理解控制系统旳变化状况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调整单元：未来自变送器旳测量信号与给定信号相比较，并对由此产生旳偏差进行比例积分微分处理后，输出调整信号控制执行器旳动作，以实现对不一样被测或被控参数旳自动调整。
执行单元：是控制系统实行控制方略旳执行机构，它负责将调整器旳控制输出信号按执行构造旳需要产生对应旳信号，以驱动执行机构实现被控变量旳调整作用。
1.4 什么是仪表旳测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定旳精度进行测量旳被测变量旳范围。
上下限：测量范围旳最小值和最大值。
量程：用来表达仪表测量范围旳大小。
关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表旳敏捷度和辨别率？两者存在什么关系？敏捷度是仪表对被测参数变化旳敏捷程度。
辨别率是仪表输出能响应和辨别旳最小输入量，又称仪表敏捷限。
关系：辨别率是敏捷度旳一种反应，一般说仪器旳敏捷度高，则辨别率同样也高。
4 温度检测课后习题4.1国际实用温标旳作用是什么？它重要由哪几部分构成？答：作用：由其来统一各国之间旳温度计量。
自动检测技术及仪表-课后作业
努力学习，不断求新 没有终生的专业，只有终生的学习
谢谢观看
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演讲人姓名
天生我才必有用
第四讲Βιβλιοθήκη 试述温度测量方法及仪表的种类；并指出它们各自的特点。 温度测量系统的构成方案有哪些，如何考虑系统的设计方案。 常用测温元件有哪几种？如何选用。简述测温元件的安装基本要求。 测温传感器与温度变送器、温度显示仪表是如何连接的。有哪些方法。注意什么。 工业上常用的标准热电偶、热电阻有哪些？它们各自什么特点。 热电偶补偿导线的作用是什么？在选择使用时需要注意哪些问题？有分度号为S、K的两支热电偶测温，试选用其补偿导线。 采用热电偶测温度时为何需要进行冷端温度补偿？其主要有哪几种方法？试述电桥补偿方法的基本原理。 采用分度号为K的热电偶测量炉温为800℃时，其冷端温度为0℃，试求其热电势E（t,t0）？ 若用铂铑30-铂铑6热电偶测量某介质的温度，测得的电动势为5.016mV，此时热电偶冷端温度为40℃，试求该介质的实际温度为多少？ 已知热电偶的分度号为K，工作时的冷端温度为30℃，测得的热电势为38.5mV，求工作端的温度是多少。如果热电偶的分度号为E，其他条件不变，那么工作端的温度又是多少？
《自动检测技术及仪表》
课后作业
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作业说明
此作业为课后作业，以补充教材习题内容；
杨桦
及仪表
每一章节后都注明作业题号，也可根据自己的兴趣更换部分作业完成。
此作业可作为复习之用，以便总结学习内容；
自动检测技术
目录
第一章：绪论
第二章：检测仪表系统的构成原理
第三章：测量误差及仪表的性能指标
第三章：测量误差及仪表的性能指标
本章节应完成的作业如下： 1、教材P69第12题； 2、以上题目中的第4、5、6、7题。
检测技术与自动化仪表课程设计指导书
《传感器与检测技术》课程设计一．课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
二．设计方法（一）智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时，首先要进行仪表的总体设计。
在课程设计中要考虑以下两点。
1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时，根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务，分别并绘制硬件和软件总框图，然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务足够的简单，可以直接而且容易实现为止。
这些低级子任务可用模块化的方法来实现，有些子任务可以采用某些通用化的模块（模件）实现。
2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。
在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，可靠性高，从而也比较经济。
在进行实际的产品设计时，还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。
（二）智能化测量控制仪表的硬件电路设计1．单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。
选择时，应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件，以及相关的技术支持等因素。
2．存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时，应设计片外存储器。
3．输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道（包括A/D转换器和输入电路）输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息（如功能选择，量程范围、阈值等）以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态（如报警信息）都需要通过接口电路实现，因此要设计相应的接口电路。
4．测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成，即模拟测量部分和A/D转换器。
模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件，如果已有相应的模块芯片出售，设计时只要选用合适（符合技术要求）的芯片即可；如果没有相应的模块供应，则在设计时要根据仪表的技术指标，自行设计这些组件。
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流量q
流体流动的连续性方程
v1 ρ 1
π
4 4 求出: 求出: 1 2 ( p1 p2 ) v2 = 4 1 (d 2/ D ) ρ
D 2 = v2 ρ 2
π
d2
2
质量守恒 定律
静压
△P =P1-P2
流速
15
6.2 体积流量检测方法 体积流量检测方法
6.2.2 差压式流量计 一测量原理及流量方程 体积流量 质量流量
瞬时流量:在工程上, 瞬时流量:在工程上,流量通常指单位时间内通过 管道某一截面的流体数量. 管道某一截面的流体数量. 累积流量:对瞬时流量在一段时间内的积分, 累积流量:对瞬时流量在一段时间内的积分,即在 一段时间内物料通过某一管道的总量. 一段时间内物料通过某一管道的总量. 体积流量:用流体的体积来表示( 体积流量:用流体的体积来表示(qv),单位m3/h或m3/s 单位m /h或
9
Q = 4nV0
6.2 体积流量检测方法 体积流量检测方法
6.2.1 容积式流量计 ① 椭圆齿轮流量计
自动检测 技术与仪表
通过 椭圆齿轮流量计 的体积流量: 的体积流量: 使用 特点
Q = 4nV0
适用于高黏度介质的流量测量. 适用于高黏度介质的流量测量. 测量精度较高,压力损失较小,安装使用较方便. 测量精度较高,压力损失较小,安装使用较方便. 椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器. 椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器. 椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围. 椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围. 椭圆齿轮流量计的结构复杂,加工成本较高. 椭圆齿轮流量计的结构复杂,加工成本较高.
自动检测 技术与仪表
一次装置称流量传感器,安装于流道的内部或外部, 一次装置称流量传感器,安装于流道的内部或外部, 称流量传感器 根据流体与之相互作用关系的物理定律 产生一个与流量有确定关系的信号. 产生一个与流量有确定关系的信号. 二次仪表则给出相应的流量值大小. 二次仪表则给出相应的流量值大小. 则给出相应的流量值大小
12
6.2 体积流量检测方法 体积流量检测方法
6.2.2 差压式流量计 一测量原理及流量方程 一,节流式流量计
流体收束 差压△p =p1-p2 差压△
自动检测 技术与仪表
流量q
流动流体的能量有两种形式: P1 小 流动流体的能量有两种形式: v 大 1 静压能和动能. 静压能和动能. 由于有压力而 具有静压能, 具有静压能, 由于有流动速度而 流体流经 具有动能, 具有动能, 这两种形式能量 在一定条件下 可以相互转化. 可以相互转化.
7
自动检测 技术与仪表
流量计
椭圆齿轮流量计 腰轮流量计 膜式流量计 流 流量计 均速管流量计 弯管流量计 涡轮流量计 涡街流量计 涡街流量计 流量计 靶式流量计 电磁流量计 流量计 冲量式流量计
量 计
流量计
流量计
量流量计 科里奥利流量计 量流量计 热式流量计
6.1 流量检测基本概念
6.1.2 流量检测方法及流量计分类
自动检测 技术与仪表
流量q
流体流动的连续性方程
v1 ρ 1
π
4
D 2 = v2 ρ 2
π
4
d2
2
质量守恒 定律
静压
△P =P1-P2
p1 ,p2-截面1和2上流体的静压力 截面1 v1 ,v2 -截面1和2上流体的平均流速 截面1 上流体的平均流速 截面1 上流体的密度 ρ1 ,ρ2-截面1和2上流体的密度 D,d -截面1和2上流束直径 截面1 流速
qv = v 2 A2 =
自动检测 技术与仪表
一,节流式流量计
流体收束 差压△p =p1-p2 差压△ 流量q
1
4 1 (d 2 / D ) 4 1 π 2 qm = ρv 2 A2 = d 2 ρ ( p1 p2 ) 4 4 2 1 (d / D )
π
d2
2
( p1 p2 ) ρ
2
2
求出: 求出: 1 v2 = 4 1 (d 2 / D )
第二篇 过程参数检测技术
6.1 流量检测基本概念 6.2 体积流量检测方法 6.3 质量流量检测方法 6.4 流量标准装置
自动检测 技术与仪表
6 流量检测
第二篇 过程参数检测技术
4 温度检测 5 压力检测 6 流量检测 7 物位检测 8 机械量检测 9 成分分析仪表
1
6 流量检测
6.1 流量检测基本概念 6.1.1 流量的概念和单位 6.1.2 流量检测方法及流量计分类 6.2 体积流量检测方法 6.2.1 容积式流量计 容积式流量计 6.2.2 差压式流量计 6.2.3 速度式流量计
qv = ∫ νdA
0
A
qv = ν A
ρ -流体的密度 v-流通横截面的平均流速 A-流通横截面的面积
质量流量:用流量的质量来表示( 质量流量:用流量的质量来表示(qm),单位kg/h或kg/s 单位kg/h或
qm = ρqv = ρvA
3
6.1 流量检测基本概念
6.1.1 流量的概念和单位 累积 流量 累积体积流量 V = 累积质量流量 m =
qv = v 2 A2 =
自动检测 技术与仪表
一,节流式流量计
流体收束 差压△p =p1-p2 差压△ 流量q
1
以实际采用的某种取压方式 所得到的压差 压差△ 来代替( 的值, 所得到的压差△p来代替( p1-p2 )的值, 同时引入流量系数 进行修正,得到: 同时引入流量系数α 进行修正,得到:
4 1 (d 2 / D ) 4 1 π 2 qm = ρv 2 A2 = d 2 ρ ( p1 p2 ) 4 4 2 1 (d / D )
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6.2 体积流量检测方法 体积流量检测方法
6.2.2 差压式流量计 一,节流式流量计
差压△ 差压△p =p1-p2 一测量原理及流量方程 流体收束 P1 大 P2 小 流体流动的伯努利方程 v1 小 v2 大 2 2 p1 v1 p v 能量守恒 + = 2+ 2 定律 ρ1 2 ρ 2 2
自动检测 技术与仪表
自动检测 技术与仪表
∫ q dt
0 v
t
∫q
0 A
t
m
dt
累积流量: 累积流量: 一段时间 t 内流体 体积流量或质量流量 的累积值. 的累积值.
瞬时 流量 流量 的 表示
体积流量:用流体的体积来表示( 体积流量:用流体的体积来表示(qv),单位m3/h或m3/s 单位m /h或
qv = ∫ νdA
π
d2
2
( p1 p2 ) ρ
2
2
qv = α d 2 (2 / ρ )p 体积流量 4 π 2 质量流量 qm = α 4 d 2 ρp
17
π
A2-截面2的面积=π(d2/2)2 截面2的面积= v2-截面2上流体平均流速 截面2上流体平均流速 ρ-流体密度 流体密度 p1 ,p2-截面1和2上流体静压力 截面1 D,d2-截面1和2上流束直径 截面1 d-节流件的开孔直径
5
6.1 流量检测基本概念
6.1.2 流量检测方法及流量计分类 体 积 流 流 量 计 的 分 类 质 量 流 量 计
6
自动检测 技术与仪表
容积式流量计
直接根据排出体积进行流量累计的仪表,它 直接根据排出体积进行流量累计的仪表, 利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续 排出量成比例对被测流体进行连续的检测. 排出量成比例对被测流体进行连续的检测. 过阻力件时将产生压力差,此压力差与流体流 过阻力件时将产生压力差, 量之间有确定的数值关系, 量之间有确定的数值关系,通过测量差压值可 以求得流体流量. 以求得流体流量. 输出与流速有确定关系,即可知流体流量. 输出与流速有确定关系,即可知流体流量. 来计算质量流量
节流件时 压力和流速 变化情况
流速 静压
P2 小 v2 大
△P =P1-P2
13
6.2 体积流量检测方法 体积流量检测方法
6.2.2 差压式流量计 一,节流式流量计
差压△ 差压△p =p1-p2 一测量原理及流量方程 流体收束 P1 大 P2 小 流体流动的伯努利方程 v1 小 v2 大 2 2 p1 v1 p v 能量守恒 + = 2+ 2 定律 ρ1 2 ρ 2 2
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6.2 体积流量检测方法 体积流量检测方法
6.2.1 容积式流量计
自动检测 技术与仪表
② 腰轮流量计(又称罗茨流量计) 腰轮流量计(又称罗茨流量计)
腰轮流量计的工作原理与椭圆齿轮流量计相同, 腰轮流量计的工作原理与椭圆齿轮流量计相同,结构 也很相似,只是转子的形状略有不同. 也很相似,只是转子的形状略有不同. 腰轮流量计的转子是一对不带齿的腰形轮, 腰轮流量计的转子是一对不带齿的腰形轮,在转动过 程中两腰轮不直接接触而保持微小的间隙, 程中两腰轮不直接接触而保持微小的间隙,依靠套在 壳体外的与腰轮同轴上的啮合齿轮来完成驱动. 壳体外的与腰轮同轴上的啮合齿轮来完成驱动.
自动检测 技术与仪表
6.3 质量流量检测方法 6.3.1 间接式质量流量测量方法 6.3.2 直接式质量流量计
6.4 流量标准装置 6.4.1 液体流量标准装置 6.4.2 气体流量标准装置
2
6.1 流量检测基本概念
6.1.1 流量的概念和单位 流量 的 概念 瞬时 流量 流量 的 表示
自动检测 技术与仪表
自动检测 技术与仪表
流量仪表的主要技术参数
①流量范围 指流量计可测的最大流量与最小流量的范围. 指流量计可测的最大流量与最小流量的范围. ②量程 和量程比 流量范围内最大流量与最小流量值之差称为 流量计量程. 流量计量程.最大流量与最小流量的比值称 为量程比,亦称范围度. 为量程比,亦称范围度.