自动检测技术与仪表控制系统压力检测
《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
EXIT
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 ……
2023年8月14日
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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。
2023年8月14日
EXIT
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
2023年8月14日
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第1章第12页
毕业论文自动检测仪表的设计与实施
摘要现代工业控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础。
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。
这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。
随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展，如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技术等。
全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。
关键词：仪表、DCS组态、安装第一章序言 (3)1-1设计背景 (3)1-2设计内容及规划 (3)1-3设计意义 (3)第二章自动化检测技术及部分检测仪表原理介绍 (3)2-1自动化检测技术简介 (3)2-2 PID调节规律及方法 (3)第三章仪表选型及一些仪表介绍 (3)3-1转子流量计 (3)3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器 (3)3-2 SITRANS压力变送器 (3)第四章DCS系统简介 (3)4-1 霍尼韦尔DCS系统简介 (3)4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介 (3)4-3 DCS系统软硬件的组态与连接 (3)4-4 DCS在压缩机上的应用 (3)结论 (3)参考文献 (3)第一章序言1-1设计背景半个多世纪以来，自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统(DCS)等发展阶段，为各行各业的现代化大规模生产提供了强大的支持。
近年来，随着网络通信等相关技术的快速发展，自动化仪表正处于一场意义重大的变革中，以仪表的全数字化、开放化、网络化为特征的现场总线控制系统(FCS)正在迅猛发展。
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。
自动检测与仪表考纲
千里之行，始于足下。
课程内容与考核目标
第一章检测技术的基本概念
第三章电阻式传感器
1、领略：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的基本结构和特点。
2、控制：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量原理。
3、熟练控制：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量主意和应用。
第四章电感式传感器
1、领略：自感式传感器种类和电感式传感器在工业自动化检测中的应用。
2、控制：自感式传感器的测量原理和转换电路，差动变压器式传感器的工作原理、主要性能和测量电路。
第五章电涡流式传感器
1、领略：电涡流式传感器的工作原理、结构及特性。
2、控制：电涡流式传感器的测量转换电路。
3、熟练控制：电涡流传感器在位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和临近开关等方面的应用。
第六章电容式传感器
1、领略：电容式传感器的工作原理、结构形式和应用特点。
2、控制：控制电容式传感器的测量与转换电路，以及电容式传感器在振动、压力、位移、流量等物理量的测量和电容式临近开关等方面的应用。
1、领略：压电效应现象，石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料的压电效应，压电材料的应用特点。
2、控制：压电式传感器测量转换电路及应用。
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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。
自动检测技术及仪表控制系统课程设计
摘要本课程设计实验采用的是计算机和三菱Q系列PLC和三菱FR-F740系列变频器来实现控制，实验的目标是通过控泵的出油量来把油罐中的液位控制在设定的高度。
本课程设计实验报告首先对此次试验的主要任务和实现方式做了简要的阐述，之后针对实验要求提出了可行的设计方案并进行了讨论和比较。
我们利用PLC，变频器和电机在实验室构成了单回路的闭环控制系统，并采用了PI算法对PLC编程。
经过了一段时间的学习，通过多次校正和对参数的修改调试，最终实现了稳定运行和液位（转速）控制的在设定值的实验目标。
并将整个过程反映在了本次试验报告中。
程设计是以我们自己的专业课程（过程控制系统）为依托，针对一个特定的设计内容对我们进行完整的控制系统设计训练的教学环节。
使我们通过整个课程设计的过程了解和掌握过程控制系统设计的内容、步骤、规范和方法等。
为将教材中的理论和上课时学习的知识与实际自动化工程提供结合的机会，加深我们对过程控制系统这门课程的理论知识和应用实践的认识。
我们的设计内容包括：控制系统可行性分析，控制原理分析与设计，控制设备选型、系统接线图纸设计，控制系统编程实现以及实验验证等。
我们可以根据个人情况进行各自特色的控制系统设计。
关键词：PLC，变频器，自动化，液位控制目录摘要 (Ⅰ)1. 概述 (1)2. 课程设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)3. 理论设计 (3)3.1 方案论证 (3)3.2 系统设计 (7)3.2.1 结构框图及说明 (7)3.2.2 系统原理图及工作原理 (10)3.3 单元电路设计 (10)3.3.1 单元电路工作原理 (10)3.3.2 PID参数选择 (13)4. 系统设计 (15)4.1 软件设计 (15)4.2 编程过程 (17)4.3 编程结果 (18)5. 安装调试 (22)5.1安装调试过程 (22)5.2 故障分析 (23)6. 结论 (27)7. 使用仪器设备清单 (28)8. 收获、体会和建议 (29)9. 参考文献 (30)1概述○1过程控制系统过程控制系统是以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。
自动检测技术及仪表-课后作业
1、教材P69第12题； 2、以上题目中的第4、5、6、7题。
第 三 讲
第四章 过程参数检测技术及仪表----过程参数的检测方法
1. 检测过程参数的作用是什么？工业上常见的过程参数主要有哪些？ 2. 过程参数的测量方法有哪些？如何考虑选用测量方法。 3. 传感器、变送器的作用各是什么？二者之间有什么关系？ 4. 简述变送器的基本构成及理想输入输出特性，写出其输入输出表达式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6. 一台温度变送器当输入信号从100℃变到900℃时，输出信号由4mA上升至
20mA，求此台仪表的灵敏度。 7. 测量80mA的电流信号，要求最大误差小于1.2mA，下列仪表选哪台合 适？
(a)、0~200mA 1.0级
(b)、0~100mA 1.0级
(c) 、 0~100mA 1.5级
本章节应完成的作业如下：
2、论述自动检测技术的发展趋势。
动 检 测 技 术 及 仪 表
杨
第二章：检测仪表系统的构成原理
1. 自动检测系统的基本构成是什么？各环节的作用是什么？ 2. 自动检测仪表及系统的种类主要有哪些？简述其发展方向。
3. 检测的基本方法有哪些？其特点是什么？如何确定检测方法。
4. 传感器的作用是什么？基本构成原理有哪能些? 5. 检测仪表系统的信号选择方法有哪能些？ 6. 提高仪表检测精度的方法.有哪能些？ 第 二 讲
自动检测技术与仪表_复习题
关于计算的部分复习题1、用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用标准压力表精度等级？可否用一台精度等级为0.2级，量程为0～25Mpa 的标准来检验一台精度等级为1.5级，量程为0～2.5Mpa 的压力表？为什么？答：选用标准压力表来校准工业压力表时，首先两者的量程要相近，并且标准表的精度等级要高于被校准表的精度等级，至少要高一个等级。
题中的标准表精度等级为0.2级，量程为0～25Mpa ，则该标准表可能产生的最大绝对误差为Δmax1=(25-0)×0.2%=0.05(Mpa)被校准表的精度等级为1.5等级，量程为0～2.5Mpa ，其可能产生的最大绝对误差为Δmax2=(2.5-0)×1.2%=0.0375(Mpa)显然，Δmax1＞Δmax2,这种选择是错误的，因为虽然标准表精度等级较高，但是它的量程太大，故不符合选择的原则。
2、有一块压力表，其正向可测到0.6MPa ，负向可测到-0.1MPa 。
现只校验正向部分，其最大误差发生在0.3MPa 处，即上行和下行时，标准压力表的指示值分别为0.305MPa 和0.295MPa 。
问该压力表是否符合准确度等级为1.5级的要求？答：该压力表的量程为 0.6-（-0.1）=0.7（MPa ） 测量误差为Δ上=0.305-0.3=0.005（MPa ），Δ下=0.3-0.295=0.005（MPa ） 压力表的基本误差为0.005MPa ，满刻度相对误差为%5.1%714.0%1007.0005.0max 〈=⨯=δ3、有一吊车的拉力传感器如右图所示。
其中电阻 应变片R 1、R 2、R 3、R 4贴在等截面轴上。
已知R 1、R 2、R 3、 R 4的标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V ，重物质量为m ， 其引起R 1、R 2变化增量为1.2Ω。
（1）画出应变片组成的电桥电路。
（2）计算测得的输出电压和电桥输出灵敏度。
（3）说明R 3、R 4起到的作用。
化工仪表基础-第二章压力检测
具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优点，但需要外 部电源供电。
压阻式压力传感器
利用半导体材料的压阻效应，将压力转换为电阻值变化进 行测量。
具有测量精度高、稳定性好、温度稳定性高等优点，但需 要外部电源供电。
电容式压力传感器
利用电容原理，将压力转换为电容值变化进行测量。 具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点，但需要外部电源供电。
压力检测仪表的选型与使用
选型原则
在选择压力检测仪表时，应考虑测量范围、精度、稳定性、 环境因素和安装条件等因素，以确保所选仪表能够满足实际 生产的需求。
使用注意事项
在使用压力检测仪表时，应注意定期校准和维护，避免超量 程使用，同时要关注仪表的安装和连接方式，确保其能够正 确、安全地工作。
02 压力检测仪表的工作原理
要意义。
航空航天中的压力检测
在航空航天领域，压力检测是保 证飞行安全的重要手段之一。
压力检测仪表用于测量飞机或航 天器内的气压和氧气压力等参数， 确保飞行过程中的安全和舒适。
航空航天中的压力检测仪表需要 具备高精度、高可靠性和抗干扰 能力，以确保在复杂的环境条件 下能够准确测量各种压力参数。
04 压力检测仪表的维护与校 准
在化工生产过程中，压力是重要的工 艺参数之一，对产品的质量和安全具 有重要影响，因此压力检测是化工生 产中必不可少的环节。
压力检测的原理与分类
压力检测原理
压力检测的原理主要是利用压力传感器的敏感元件，将压力信号转换为电信号 或气信号，再通过二次仪表或控制系统进行显示、记录和控制。
压力检测分类
根据测量原理和应用场合的不同，压力检测可以分为多种类型，如绝对压力、 表压、真空度等。
实验室中的压力检测
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。
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•4.弹性测压计信号的远传方式 • 弹性测压计可以在现场指示，但是更多情况下要 求信号远传至控制室。将测压点取出的压力信号， 通过长距离导压信号管，将信号传到很远的压力表 上去的远传方式实际上不可能应用，远传多采用电 远传方式，即在测压点附近的压力敏感件上面，附 带有将位移变换为输出电信号的装置，通过电信号 的传输，将压力指示和记录下来。常用的转换方式 有电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式。
用符号pz表示。即：pz= pd –pi
用真空表测量。
差压 设备中两处的压力之差称为差压。
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•三、压力检测的主要方法及分类
•
根据工作原理的不同而进行分类：
•1.重力平衡法 液柱式压力计 原理是基于液体静力学原理-被测压
力与一定高度的工作液体产生的重力相平衡，将被测
•一、弹性压力计
• 利用弹性元件受压变形的原理。弹性压力计 的组成一般包括几个主要环节，如图5-2所示。
•感受压力，产生
变形（核心部分）
•给出压力示值 •是指针或刻度尺
•调整仪表的 零点和量程
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•1.测压弹性元件 ➢弹性膜片 外缘固定的片状的弹性膜片，其弹性特性 是中心位移与压力的关系。分为平膜片、波纹膜片和 挠性膜片，各有其特点。 ➢波纹管 壁面有多个同心环状波纹，一端封闭，开口 端固定，封闭端位移与压力成正比。 ➢弹簧管 圆弧状，轴截面为扁圆形或椭圆形，一端封 闭且处于自由状态，自由端位移与压力有关。详见 P71.表5-2。 ➢材料 铜合金、弹性合金、不锈钢及半导体硅材料
（电荷受罗沦兹力和电场力的作用）
•结构原理如图5-5
•B •控制电流
•- •+ •- •+
•霍尔电势
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•三、压力传感器
•能够检测压力值并能提供远传信号的装置统称为压力传感器。 压力传感器是压力检测仪表的重要组成部分。它的结构形式有： 应变式、压阻式、电容式、压电式、光电式、光纤式等许多种。
标准大气压：0℃时，水银密度为13.5951g/cm3,在标准重 力加速度980.665cm/s2下，高760mm水银柱对底面的压力。
工程大气压：每平方厘米面积上垂直自作动检用测技1术公与仪测斤表控力制系的统压压力检力。
•二、压力的几种表示方法
•为了不同场合使用方便，有相应的测量仪表
绝对压力 被测介质作用在容器表面积上的全压力，用符号
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•2.弹表（还有波纹管差压计和膜 盒式压力计） ➢结构 如图5-3所示 ➢特点 结构简单，使用方 便，价格低廉，测压范围 宽（ -105~109Pa ），精确 度可高达到±0.1%，应用广 泛。
•3.波纹管差压计
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自动检测技术与仪表控 制系统压力检测
2020/12/17
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•5.1.压力单位及压力检测方
一、压力的单位
法
定义 垂直均匀地作用于单位面积上的力，通常用p来表 示。
单位 在国际单位制中为 “帕斯卡” 简称“帕”，符号为 Pa，定义为1 Pa=1N/m2。还有“千帕”、“兆帕”等。我 国规定帕斯卡为压力的法定单位，目前仍在使用的压力单 位还有工程大气压、物理大气压、巴、标准大气压、毫米 汞柱、毫米水柱等。P67表5-1给出了各压力单位之间的换算 关系。
压力转换为液柱高度来测量，如U形管压力计。特点 是测压范围小于0.1~0.2MPa的压力、差压和负压；精
度高，有时用作标准仪器；结构简单，价格低，不易
远传；填充液常为水银，有毒，且玻璃管易碎。
负荷式压力计 原理是基于重力平衡原理。活塞式
压力计。将被测压力转换为平衡重物的重量来测量。
特点是测量范围宽（ 0.04~2500MPa ）、精度高、性
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•电位器式
•原理：将弹性元件的 输出位移变为电位器滑 动触点的位移，故被测 压力的变化就转换成了 电位器阻值的变化。将 电位器与其它电阻组成 一个电桥，当电位器阻 值变化时，电桥输出电 压就变化。
•特点：简单、线性输 出但滑线电位器易磨损 腐蚀。
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•霍尔元件式
•原理：基于半导体材料的霍尔效应，将自由端 的位移通过霍尔元件转换成电压信号输出。
•霍尔效应：在霍尔元件（一种特 殊的半导体元件）的纵向端面上 通以一定的控制电流I，在与I垂直 的方向上加一磁场其强度为B，则 在与电流和磁场垂直的霍尔元件 的横向端面上产生电位差VH的现 象。 VH叫霍尔电势，与I、B成正 比，与沿磁场方向的厚度d成反比。
能稳定可靠，多用作校验仪表。
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•2.机械力平衡法 •原理：将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力 与之平衡，通过测量外力得到被测压力。 •特点：可达较高的精度，但是结构复杂。多用于电动和气 动组合仪表中。 •3.弹性力平衡法 •原理：利用弹性元件的弹性变形特性进行测量，弹性力与 被测压力相平衡，测变形就可知压力。 •特点：类型多，可测压力、负压、绝对压力和压差，应用 最广泛。 •4.物性测量法 •原理：在压力作用下，测压元件的某些物理特性会发生变 化。 •分类：电测式压力计（利用压阻、压电或其它物理特性将压力转换为各 种电量）和其它新型压力计（集成式压力计和光纤压力计）
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•5.2.常用压力检测仪表
➢弹性压力计—弹簧管压力计、电位器式压力变送器、 霍尔式压力变送器 ➢力平衡式压力计（后面介绍） ➢压力传感器-应变式压力传感器、压阻式压力传感器、 电容式压力传感器、振频式压力传感器、压电式压力 传感器和集成压力传感器
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pi表示。用绝对压力表测量。 大气压力 由于地球表面空气重量形成的压力，随地理纬度、海
拔高度及气象条件而变化，用气压计测定，用符号pd表示。
表压力 为绝对压力和大气压力之差，用符号pb表示。 即： pb= pi- pd 常用的压力测量仪表测得的压力值，一般都是此。
真空度 绝对压力小于大气压力表压力为负值时的其绝对值，