自动检测技术及应用(复习要点及公式)
自动检测技术及其应用
现代化检测技术的应用与发展The application and development of moderntesting technology【摘要】自动检测技术是现代化领域中发展前景十分广阔的一门新兴技术，是将生产、科研、生活等方面的相关信息通过选择合适的检测方法与装置进行检查测量，以发现事物的规律性。
随着社会经济的发展，自动检测技术不断进步，在机械制造、化工、电力、汽车、航空航天以及军事等领域有着不可或缺的作用，是自动化技术的四个支柱之一。
【关键词】自动检测传感器数据处理信号转换【正文】一、关于自动检测技术的基础知识自动检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。
其任务是寻找与自然信息具有对应关系的各种表现形式的信号，以及寻求最佳的采集、转换、处理、传输、存储、显示等方法和相应的设备。
信息采集是指从自然界诸多被检查与测量的量中提取所需要的信息。
信息转换是指将所提取出的有用信息向电量、幅值、功率等形式转换。
信息处理的任务是根据输出环节的需要，将转换后的电信号进行数字运算（求均值、极值等）以及模拟量、数字量转换等处理。
信息传输的任务是在排除干扰的的情况下经济地、准确无误地吧信息进行传输。
二、自动检测技术的核心—自动检测系统自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等诸多系统的总称，其原理图如下所示：图1.自动检测系统框图自动系统一般由传感器、信号处理器、显示器、数据处理装置和执行机构等五部分构成。
下面介绍每个部分的功能：①传感器：传感器（sensor）是指一个能将被测的非电量转换成电量的敏感元件，是连接北侧对象和检测系统的接口。
通过它人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制。
其类型主要有温度传感器、光电传感器、磁敏传感器、压电传感器等，因其可以改革生产力、提高功效和时效而被应用与许多领域。
为应对不同环境的变化，现如今新型的传感器依旧在不断涌现。
自动检测技术及应用
《自动检测技术及应用》填空选择1．电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于★★测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于★★测量。
2．采购员分别在三家商店购买100kg大米，100kg苹果，1kg巧克力，发现均少0.5kg。
但采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中产生的心里作用的主要因素是★★。
3．在选购线性仪表时，选购仪表的量程应为欲测量的★左右为宜。
4．用万用表交流电压档（频率上限为5khz）测量100khz、10v左右的高频电压，发现示值不到2v，该误差属于★★。
用该表的直流电压挡测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.7v，该误差属于★★。
5．电子秤用的应变片为★★。
为提高集成度，测量气体压力应选择★★。
一次性，几百个应力实验点应选择★★应变片。
6．应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择★★测量转换电路。
7．欲测量微小的位移，应选择★★自感传感器。
希望线性好、灵敏度高、量程为1mm左右、分辨力为1um左右，应选择★★自感传感器。
8．希望线性范围为±1mm，应选择绕组骨架长度为★★左右的螺线管式自感传感器或差动变压器。
9．螺线管式自感传感器采用差动结构式为了★★。
10.自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了★★。
11.电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出★★的靠近程度。
11.5电涡头探头的外壳用★★制作较为恰当。
12.欲探埋藏地下的金子。
应选择直径为★★探头。
13.在两片间隙为1mm的两块平行板的间隙中插入相等厚度的★★，可测得最大电容。
14.在电容传感器中，若采用条频法测量转换电路，则电路中？A电容和电感均为变量B 电容是变量，电感保持不变。
15轿车的保护气囊可用★★来控制。
16将超声波转换成电信号是利用压电材料的★★。
蜂鸣器中发出“滴滴”是利用压电材料的★★。
17.使用压电陶瓷制作的力活着压力传感器可测量★★。
18.动态里传感器中，两片压电片多采用★★接法。
自动检测技术及应用
自动检测技术及应用自动检测技术是一种基于先进的电子、计算机和通信技术的创新领域。
随着科技的进步和人们对效率和准确性的要求不断提高，自动检测技术在多个领域得到了广泛应用。
本文将介绍自动检测技术的背景和重要性，并概述接下来章节的结构。
自动检测技术基于一系列的基本原理和工作方式，其中包括传感器、数据处理和决策系统。
传感器传感器是自动检测技术的核心组成部分。
它们可以采集和测量环境中的各种物理量和信号，如温度、压力、湿度、光强度等。
传感器将这些信号转换为电信号，并传输给数据处理系统进行进一步分析。
数据处理数据处理是自动检测技术中不可或缺的步骤。
将传感器收集到的原始数据进行处理，包括滤波、去噪、校准和标定等。
数据处理的目的是提取有用的信息，并对数据进行合理的解释和分析。
决策系统决策系统是自动检测技术中的最终环节。
它根据传感器采集到的数据和经过处理后的信息，进行决策和判断。
决策系统可以根据设定的规则或算法，自动触发相应的动作或反馈。
以上是自动检测技术的基本原理和工作方式，传感器、数据处理和决策系统共同构成了自动检测技术的核心部分。
通过这些技术，我们可以实现对环境、物体或过程中的各种参数和状态进行实时监测和检测，为科学研究和工程应用提供了可靠的手段。
自动检测技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：工业生产自动检测技术在工业生产中扮演着重要角色。
它可以用于质量控制、产品检测和故障诊断。
通过自动检测技术，可以实现对产品质量的实时监测，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造业中，自动检测技术可用于检测零部件的尺寸、外观和功能，确保产品符合标准要求。
医疗诊断自动检测技术在医疗诊断中有广泛的应用。
它可以用于实验室检测、影像诊断和生理监测等方面。
通过自动检测技术，医生可以获得更准确、快速的诊断结果，并及时采取相应的治疗措施。
例如，在临床化验中，自动检测技术可以对患者的血液、尿液和体液样本进行快速而准确的分析，帮助医生做出正确的诊断。
自动检测技术复习要点
1. 系统误差、随机误差、测量误差1、在相同测量条件下多次测量同一物理量，其误差大小和符号保持恒定或某一确定规律变化，此类误差称为系统误差。
2、在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差。
3、测量值与真值之间的差值称为测量误差。
2．热电效应、热电阻效应、光电效应、霍尔效应、重复性1、热电效应，是当受热物体中的电子(洞)，因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。
2、热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。
3、光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。
4、霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
5、重复性是传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。
四、简述题1. 电阻应变片为什么要进行温度补偿？补偿方法有哪些？电阻应变片在不恒定的温度条件下，电阻会发生一些变化，所以测电阻都要在常温下，所谓的常温为28摄氏度，在温度每达到要求时就要进行温度补偿。
应变片的温度补偿方法通常有两种，即线路补偿和应变片自补偿。
3.. 差动变压器的为何会产生零点残余电压?如何消除零点残余电压？零点残余电压产生原因：①基波分量。
由于差动变压器两个次级绕组不可能完全一致，因此它的等效电路参数（互感M、自感L 及损耗电阻R）不可能相同，从而使两个次级绕组的感应电势数值不等。
又因初级线圈中铜损电阻及导磁材料的铁损和材质的不均匀，线圈匝间电容的存在等因素，使激励电流与所产生的磁通相位不同。
②高次谐波。
高次谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。
由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激励电流与磁通波形不一致产生了非正弦(主要是三次谐波)磁通，从而在次级绕组感应出非正弦电势。
另外，激励电流波形失真，因其内含高次谐波分量，这样也将导致零点残余电压中有高次谐波成分。
自动检测技术及应用复习资料
绪论1.自动检测系统原理图系统框图: 用于表达一种系统各部分和各环节之间旳关系, 用来描述系统旳输入输出、中间处理等基本功能和执行逻辑过程旳概念模式。
2、自动检测系统旳构成: 传感器、信号调理电路、显示屏, 数据处理装置、执行机构构成。
（这里会出填空题）3、传感器: 只一种能将被测旳非电量变换成电量旳器件。
4、自动磨削测控系统第一章原理阐明: 传感器迅速检测出工件旳直径参数, 计算机首先对直径参数做一系列旳运算、比较、判断等操作, 然后将有关参数送到显示屏显示出来, 另首先发出控制信号, 控制研磨盘旳径向位移, 指导工件加工到规定规定为止。
第二章检测技术旳基本概念1、测量: 借助专门旳技术和仪表设备, 采用一定旳措施获得某一客观事物定量数据资料旳实践过程。
测量措施旳分类: 静态测量、动态测量直接测量、间接测量接触式测量、非接触式测量2、偏位式测量, 零位式测量, 微差式测量3、测量误差旳表达措施: 绝对误差和相对误差（示值相对误差、引用误差）4、测量误差旳分类: 粗大误差、系统误差、随机误差、静态误差、动态误差。
5、传感器旳构成: 由敏感元件、传感元件、测量转换电路构成、6、测量转换电路旳作用: 将传感元件输出旳电参量转换成易于处理旳电压、电流或频率量。
传感器旳静态特性:敏捷度: 指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比。
辨别力: 指传感器能检测出被测信号旳最小变化量。
非线性度：线性度又称非线性误差, 指传感器实际特性曲线与拟合直线之间旳最大偏差与传感器满量程范围内旳输出之比例。
迟滞误差: 传感器旳正向特性与反向特性旳不一致程度。
稳定性、电磁兼容性、可靠性第二章电阻传感器1.应变效应: 导体或半导体材料在外界力旳作用下, 会产生机械变形、其电阻值也将伴随发生变化。
2、压阻效应：单晶硅材料在受到应力作用后, 电阻率发生明显变化。
3、投入式液位计旳工作原理：压阻式压力传感器安装在不锈钢壳体内, , 并用不锈钢支架固定放置在液体底部。
自动检测技术复习资料
测量方法分类：根据被测量是否对时间变化，可分为静态测量和动态测量根据测量手段，可分为直接测量和间接测量根据测量结果的显示方式，可分为模拟测量和数字式测量根据测量时是否与被测对象接触，可分为接触式测量和非接触式测量为了监视生产过程，或在生产流水线上测量产品质量的测量分为在线测量反之称为离线测量根据测量的具体手段来分，分为偏位式测量、零位式测量和微差实测量测量误差：A x被测量值 A0真值A m仪器满度值绝对误差Δ=A x-A0 相对误差Yx=Δ/A x×100％引用误差Ym=Δ/A m×100％测量误差的分类：按误差性质分为粗大误差、系统误差、随机误差、静态误差和动态误差随机误差的统计特性：集中性、对称性、有界性P15 例1-3传感器组成：敏感元件、传感元件和测量转换电路传感器的特性一般指输入、输出特性静态特性的指标：灵敏度、分辨力、线性度、迟滞误差、稳定性、电磁兼容性、可靠性应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。
用应变片测试应变时，将应变片黏贴在试件表面应变片分为金属应变片和半导体应变片两类，金属应变片分为：金属丝式应变片、金属箔式应变片、金属薄膜式应变片、半导体应变片P30桥式测量转换电路全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低铜热电阻在0℃时的阻值为50欧姆，100欧姆两种热敏电阻的类型：NTC热敏电阻，PTC热敏电阻还原性气体：煤气，天然气，酒精蒸气，甲烷，乙烷，氢气测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂或其他添加剂绝对湿度a（单位kg/m3） a=2.167e/T×100％（T热力学温度）相对湿度RH RH=e/E×100％（e空气的水气分压，E同意温度下的饱和水气压）自感传感器的原理：工作时，衔铁通过测杆与被测物体相接触，被测物体的唯一将引起绕组电感量的变化，当传感器绕组接入测量转换电路后，电感的变化将被转化成电流、电压或频率的变化，从而完成非电量到电量的转换。
自动检测技术及应用第一章
本章学习测量的基本概念、测量方法、 误差分类、测量结果的数据统计处理、测量 不确定度，以及传感器的基本特性等，是检 测技术的理论基础。
第一节 检测技术的基本概念及方法
静态测量
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2
对缓慢变化的对 象进行测量亦属于静 态测量。
最高、最低 温度计
Lmax L 100% ymax ymin
作图法求端基线性度演示
首先作一根理论直线——将仪表输出起始 点与满量程点连接起来的直线。
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可靠性 ：可靠性是反映检测系统在规
定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一 种综合性的质量指标。 磨合期又称 早期失效期 稳定期又称 偶然失效期 失效期又称 衰老失效期
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。 在左图中，当电 位器的两端加上电源 后，电位器就组成分 压比电路，它的输出 量是与压力成一定关 系的电压Uo 。
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分压比电路的计算公式如下：
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
测量不确定度的分类
为了正确地评定测量结果的不确定度，应 全面分析影响测量结果的各种因素，仔细列出 测量结果的所有不确定度来源。 不确定度评定得太大，会造成资源浪费， 评定得太小，将影响工程质量。在完成不确定 度的分析和评定后，应给出不确定度报告 。
测量不确定度的来源
①对被测量的定义不完善；②被测量定义复 现的不理想；③被测量的样本不能代表定义的 被测量；④环境条件对测量过程的影响考虑不 周，或环境条件的测量不完善；⑤模拟仪表读 数时人为的偏差；⑥仪器分辩力或鉴别阈不 够；⑦赋予测量标准或标准物质的值不准；⑧ 从外部来源获得并用以数据计算的常数及其他 参数不准；⑨测量方法和测量过程中引入的近 似值及假设；⑩在相同条件下被测量重复观测 值的变化等 。
自动检测技术及应用重点
自动检测技术及应用重点测量位移：电容传感器，电感传感器,霍尔传感器，光电开关，角编码器，光栅，容栅。
测量加速度：电容传感器，压电传感器。
分辨力：指传感器能检出被测信号的最小变化量。
我国的工业模拟仪表有下列常用的7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。
粗大误差：超出在规定条件下预计的误差，或明显偏离真值的误差称为粗大误差，也叫过失误差、 疏忽误差或粗差。
系统误差：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差，称为系统误差。
随机误差：在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差。
存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。
金属材料灵敏度，K 值一般为2左右。
非平衡电桥可以分为单臂、双臂、全桥。
()3i 124o 1234() 2-34R U R R R U R R R R ∆∆∆∆=-+-。
L1上交变磁场的频率f 越高，电涡流的渗透深度就越浅，趋肤效应越严重。
可以利用趋肤效应来控制非电量的检测深度。
电涡流线圈等效阻抗分析 ：当被测物与电涡流线圈的间距δ减小时，电涡流线圈与被测金属的互感量M 增大，等效电感L 减小，等效电阻R 增大，品质因数Q 值降低，流过电涡流线圈的电流 i1 增大。
调频（FM ）式电路：当电涡流线圈与被测体的距离x 变小时，电涡流线圈的电感量L 也随之变小（非铁质），同时引起LC 振荡器的输出电压及频率变高。
如果希望用模拟仪表进行显示或记录时，使用“鉴频器”，可以将f 转换为电压Uo 。
电容式传感器的工作原理：d Ad AC r εεε0==在A 、d 、ε三个参量中，改变其中任意一个量，均可使电容C 改变。
也就是说，电容C 是A 、d 、ε的函数，这就是电容传感器的基本工作原理。
《自动检测技术及应用》期末复习资料
第1章检测技术的基本概念1.电工实验中,采用平衡电桥测量电阻的阻值,是属于零位式测量,而用水银温度计测量水温的微小变化,是属于偏位式测量。
2. 某采购员分别在三家商店购买100kg 大米,10kg 苹果,1kg巧克力,发现均缺少0.5kg ,但该采购员对卖巧克力的商店意见最大,在这个例子中,产生此心理作用的主要因素是示值相对误差。
3.在选购线性仪表时,必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的1.5倍左右为宜。
4. 用万用表交流电压档(频率上限为5kHz测量100kHz 、10V左右的高频电压,发现示值不到2V ,该误差属于粗大误差。
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,该误差属于系统误差。
5.重要场合使用的元器件或仪表,购入后需进行高、低温循环老化试验,其目的是为了提早发现故障,提高可靠性。
6. 各举出两个日常生活中的非电量电测的例子来说明静态测量:用电子天平称出物体的重量;用水银温度计测量水温;动态测量:地震测量振动波形;心电图测量跳动波形;直接测量:用电子卡尺测量物体的高度;间接测量:曹聪称象;接触式测量:用体温计测体温;非接触式测量:雷达测速;在线测量:在流水线上,边加工,边检验,可提高产品的一致性和加工精度;离线测量:产品质量检验;7. 有一温度计,它的测量范围为0~200℃,准确度等级为0.5级,求:(1该表可能出现的最大绝对误差。
(2当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。
解:(1由表1-1所示,温度计的准确度等级对应最大满度相对误差,即由满度相对误差的定义,可得最大绝对误差为:∆m =(±0.5%A m =±(0.5%×200℃=±1℃(2当示值分别为20℃和100℃时,示值相对误差为:%5%100201%10011±=⨯±=⨯∆=x m x A γ %1%1001001%10022±=⨯±=⨯∆=x m x A γ 8. 欲测240V左右的电压,要求测量示值相对误差不大于0.6%,问:若选用量程为250V电压表,其准确度应选模拟仪表中常用的哪一个等级?若选用量程为300V 和500V的电压表,其准确度又应分别选哪一级?解:(240×0.6%/250=0.576%,下近0.5级,应选择0.5级。
《自动检测技术及应用》第1章 检测技术的基础知识
一般要求:
1、稳定性、可靠性 一般用平均无故障时间来衡量稳定性、可靠性。 在计量、工业生产等领域中稳定性、可靠性至关重要。 2、静态精度
传感器精度应满足系统的精度要求。
3、动态性能 如响应速度、工作频率、稳定时间等。
4、量程
测量被测量的范围。一般量程越大，精度越低。
第1章 检测技术的基础知识
2、测量误差的分类 特点与性质 系统误差 随机误差 粗大误差 （应剔除） 静态误差 测量速度
动态误差
第1章 检测技术的基础知识
3、测量仪表的精确度与分辨率
精确度：反映测量结果与真值接近程度的量，简
称精度；也是衡量测量仪表优良程度的指标。
与精度有关的指标为：精密度，准确度和精度等 级
精密度 测量仪表指示值不一致程度的量。 不一致程度越小，仪表能显示的有效值位数 越多，精密度越高。
3
若在测量中发现有大于3σ 的残余误差的测量值即应 予以剔除。
第1章 检测技术的基础知识
2、测量系统静态误差的合成
一个测量系统有多个环节组成时：
若第i个环节的引用相对误差为 ri时，则输出端 的引用相对误差的关系rm与ri之间的关系，可用 以下两种方法来求得：
第1章 检测技术的基础知识
绝对值合成法：此法认为各环节误差同时出现
正值或同时出现负值。则总的合成静态误差为
每个环节误差的绝对值之和。
即：
m i ( 1 2 3 ...... n )
i 1
n
方均根合成法：当各环节误差的大小和方向都不
能确切掌握时:
m 2 3 ...... n
引用误差γm就是用被测量的绝对误差Δ 与测
自动检测技术及应用-检测技术的基本概念精选全文
n
xi / m
解：6个测量值中，2.90m明显是“坏
1
2.2000
值”，给予剔除，将剩下5个带有随机 2
2.2001
误差的测量值求算术平均值x=2.2000m 。 3
可以认为激光干涉测长仪的测量值为 4
相对真值A0=2.204m。
5 6
2.2002 2.1999 2.1998 2.9000
则算术平均值与真值x0之间的误差为系统误差,为负的 0.004m。因此必须在上述校验后,将该磁栅的基准向左调
零位式测量例3：自动平衡电桥
1－滑线电阻 2－电刷 3－指针 4－刻度尺 5－丝杆螺母传动 6－检零放大器 7－伺服电动机
零位式测量例4：
自动平衡电位差计式记录仪表
平衡时间： 小于1s
匀速走纸
微差式测量
微差式测量法是综合了偏位式测量法速度快 和零位式测量法准确度高的优点的一种测量方 法。这种方法预先使被测量与测量装置内部的 标准量取得平衡。当被测量有微小变化时，测 量装置失去平衡。用偏位式仪表指示出其变化 部分的数值。
接触式测量
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
离线测量
产品质量的 手工检验
离线测量
产品质量检验
电路板焊接质量检验
.
在线测量
在流水线上， 边加工，边检 测，可提高产 品的一致性和 加工准确度。
例：安装有直 线光栅的数控 机床，一边加 工一边测量直 径和螺纹,到 达设定值时自 动退刀。
防护罩内为测量行程的传感器
2）可能出现的最大绝对误差Δm为多少千帕？ 3）测量结果显示为0.70MPa时，可能出现的最大 示值相对误差γx。
解: 1）可能出现的最大满度相对误差可以从
自动检测技术及应用(复习要点及公式)
《自动检测与转换技术》 本书学习特点：(1) 理清理论和应用之间的关系（题型：选择20个，填充15个，判断5个，简答30分，计算5题30分）熟悉以前的考卷，难度和风格基本和以前考卷相似。
着重理论基础，应用也离不开基础，精力要放在基本知识点，应用实例不要花太多时间。
(2) 重要的知识点要背，否则将无法做简答题，重要的知识点会在考卷中反复出现，可能是简答，也可能是选择。
(3) 力争把计算题拿满分(30分)题型和以前不会有太大变化，所用公式基本相同，但所求量和已知量会有所不同。
第一章 检测技术的基本概念 ——1个计算题、1个简答题以及基本概念知识点1、测量的方法 P5 ①按手段分：直接测量、间接测量； ②按是否随时间变化分：静态测量(缓慢变化) 、动态测量(快速变化)；③按显示方式分 模拟测量、数字测量 (07.04填)偏位式测量——如：弹簧秤P6 测量的具体手段 零位式测量——如：天平、用平衡式电桥来测量电阻值均属零位式测量微差式测量——如：核辐射钢板测厚仪知识点2、测量误差 P8 （计算题一定有）(1) 绝对误差 △＝A x －A 0 A x 为测量值 A 0为真值(2) 相对误差 a 、实际相对误差 γA ＝△/A 0×100%b 、示值相对误差 γx ＝△/A x ×100%c 、满度相对误差 γm ＝△/A m ×100% A m 为量程 A m ＝A max －A min用于判断仪表准确度等级精确度 s ＝│△m /A m │×100P8 * 我国模拟仪表有7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级，其他等级是没有的P9 例1-1 例1-2 看懂又例：有三台仪表，量程为0～600℃，精度等级2.5级、2.0级、1.5级（仅作例题，实际无2.0级仪表）现需测量500℃左右温度，要求其相对误差不超过2.5%，应选哪只仪表合理？ (07.04计)解：实际允许误差 △＝500×2.5%＝12. 5℃ 2.5级仪表最大误差 △1＝600×2.5%＝15℃2.0级仪表最大误差 △2＝600×2.0%＝12℃ 1.5级仪表最大误差 △3＝600×1.5%＝9℃ 选用2.0级仪表较为合理又例：有一仪表测量范围为0～500℃，重新校验时，发现其最大绝对误差为6℃，问这只仪表可定几级？ (07.04选) (07.04计)解：γm ＝△/A m ×100%＝6/500×100%＝1.2% 该仪表应定为1.5级* P9 (选/判)选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上，选仪表量程为实际值的1.5倍。
自动检测技术及应用
自动检测技术及应用复习思考题参考答案第1章 检测技术的基本知识1.测量的定义及其内容是什么？答：测量是借用专用的技术和设备，通过实验和计算等方法取得被测对象的某个量的大小和符号。
测量的内容包括两个因素，一个是比值大小及符号，另一个是说明比值所采用的单位。
2.常用测量方法有几种？它们各自的定义是什么？答：（1）零位法：指被测量与已知标准量进行比较，使这两种量对仪器的作用抵消为零，从而可以肯定被测量就等于已知标准量。
（2）偏差法：指测量仪表用指针相对于表盘上分度线的位移来直接表示被测量的大小。
（3）微差法：是零位法和偏差法的组合。
先将被测量与一个已知标准量进行比较，使该标准量尽量接近被测量，而不足部分即被测量与该标准量之差，再用偏差法测量。
3.仪表精度有几个指标？它们各自的定义是什么？答：（1）精密度：指测量仪表指示值不一致的程度；（2）准确度：指测量仪表指示值有规律地偏离真值的程度；（3）精确度等级：仪表在规定工作条件下，其最大绝对允许误差值对仪表测量范围的百分比绝对值。
4.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精确度为0.5级，求：1）该表可能出现的最大绝对误差；2）当示指分别为20℃、100℃时的示指相对误差。
答：1)根据仪表的精度等级公式：将测量范围为0～200℃，精确度为0.5级代入上式，可得可能出现的最大绝对误差Δmax =±1℃。
2）当示指为20℃时的示指相对误差为：%5%100201%1001=⨯︒︒=⨯A ∆=CC x x γ 3）当示指为100℃时的示指相对误差为： %1%1001001%1002=⨯︒︒=⨯A ∆=C C x x γ 5.欲测240V 左右的电压，要求测量示指相对误差的绝对值不大于0.6%。
问：，其精确度应选择哪一级？若选用量程为300V 和500V 的电压表，其精确度应分别选哪一级？答：由题意知，测240V 左右的电压，测量示指相对误差的绝对值应不大于Δ=240V ×0.6%=1.44V 。
自动检测技术及应用--简答题和公式
1压电逆效应
在电介质的极化方向施加交变电场，它会产生机械变形。
当去掉外加电场，电介质变形随之消失，这种现象称为压电逆效应。
2何谓零点残余电压
答：测量电路中，当衔铁处于差动电感的中间位置附近时，可以发现，无论怎么调节衔铁的位置，均无法使测量转换电路输出为零，总有一个很小的输出电压存在，此电压称为零点残余电压。
3外光电效应
在光线作用下能使电子从物体表面逸出的物理现象称为外光电效应。
4内光电效应
在光线作用下能使物体电阻率发生变化的现象称为内光电效应。
5传感器
仪测量为目的。
以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系，以便于处理和应用的某物理量的测量装置。
6绝对误差
某量值的测量值A x与真值A o之间的差为绝对误差△即△＝A x-A o
7热电偶
由两种不同材料不同温度的导体组成的回路称为热电偶。
8随机误差
在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
9电阻应变效应
导电材料的电阻和它的电阻率，几何尺寸(长度与截面积)有关，在外力作用下发生机械变形，引起该导电材料的电阻发生变化，此现象称为电阻应变效应。
10示值相对误差
用绝对误差与测量值之比作为相对误差，称为示值相对误差γx即γm＝
△/A m×100%
计算题公式
仪表允许误差：S%=|△max/A xmax-A xmin|×100%
求液位：h1=t1/t0×h0
1。
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绪论1、自动检测系统原理图系统框图：用于表示一个系统各部分和各环节之间的关系，用来描述系统的输入输出、中间处理等基本功能和执行逻辑过程的概念模式。
自动检测系统的组成：传感器、信号调理电路、显示器，数据处理装置、执行机构组成。
（这里会出填空题）2、传感器：只一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
3、自动磨削测控系统原理说明：传感器快速检测出工件的直径参数，计算机一方面对直径参数做一系列的运算、比较、判断等操作，然后将有关参数送到显示器显示出来，另一方面发出控制信号，控制研磨盘的径向位移，指导工件加工到规定要求为止。
第1章检测技术的基本概念1、测量：借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观事物定量数据资料的实践过程。
2、测量方法的分类：静态测量、动态测量直接测量、间接测量接触式测量、非接触式测量偏位式测量，零位式测量，微差式测量3、测量误差的表示方法：绝对误差和相对误差（示值相对误差、引用误差）4、测量误差的分类：粗大误差、系统误差、随机误差、静态误差、动态误差。
5、传感器的组成：由敏感元件、传感元件、测量转换电路组成、6、测量转换电路的作用：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。
7、传感器的静态特征：灵敏度：指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比。
分辨力：指传感器能检测出被测信号的最小变化量。
非线性度：线性度又称非线性误差，指传感器实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比。
迟滞误差：传感器的正向特性与反向特性的不一致程度。
稳定性、电磁兼容性、可靠性第二章电阻传感器1、应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形、其电阻值也将随着发生变化。
2、压阻效应：单晶硅材料在受到应力作用后，电阻率发生明显变化。
3、投入式液位计的工作原理：压阻式压力传感器安装在不锈钢壳体内，，并用不锈钢支架固定放置在液体底部。
传感器的高压侧的进气孔与液体相通，可读出安装高度处的表压力。
【2012年】自动检测技术及应用各章基本概念知识点总结考试重要考点【最新经典版】
【2012年】自动检测技术及应用各章基本概念知识点总结考试重要考点【最新经典版】【2012年】自动检测技术及应用各章基本概念【最新经典版】1.应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。
2.压阻效应：单晶硅材料在受到应力作用后，电阻率发生明显变化这种现象称为压阻效应。
3.横向效应：直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。
4.电涡流效应（电涡流）：金属导体置于变化的磁场中，导体的表面就会有感应电流产生，电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流，这种现象称为电涡流效应。
5.某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电是状态，这种现象称为压电效应。
压电传感器特点：体积小、重量轻、频响高、信噪比达等特点，由于它没有运动部件，因此此结构坚固、可靠性、稳定性高。
6.正压电效应：当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变，这种机械能转化为电能的现象，这种现象称为正压电效应。
7.逆压电效应：当在电介质极化方向施加交变电场或电压，这些电介质也会产生形变，当去掉外加电场时，电介质变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
8.多普勒效应：是指运动物体迎着波源运动时，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；当物体背着波源运动时，会产生相反效应。
9.霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流I和磁感应强度B的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。
该电动势称为霍尔电动势，上述金属或半导体薄片称为霍尔元件。
用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器。
10.磁阻效应：外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象称磁阻效应。
11.热电效应：在两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路中，当两个结点温度不同时，回路中将产生电动势，这种物理现象称为热电效应。
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《自动检测与转换技术》 本书学习特点：(1) 理清理论和应用之间的关系（题型：选择20个，填充15个，判断5个，简答30分，计算5题30分）熟悉以前的考卷，难度和风格基本和以前考卷相似。
着重理论基础，应用也离不开基础，精力要放在基本知识点，应用实例不要花太多时间。
(2) 重要的知识点要背，否则将无法做简答题，重要的知识点会在考卷中反复出现，可能是简答，也可能是选择。
(3) 力争把计算题拿满分(30分)题型和以前不会有太大变化，所用公式基本相同，但所求量和已知量会有所不同。
第一章 检测技术的基本概念 ——1个计算题、1个简答题以及基本概念知识点1、测量的方法 P5 ①按手段分：直接测量、间接测量； ②按是否随时间变化分：静态测量(缓慢变化) 、动态测量(快速变化)；③按显示方式分 模拟测量、数字测量 (07.04填)偏位式测量——如：弹簧秤P6 测量的具体手段 零位式测量——如：天平、用平衡式电桥来测量电阻值均属零位式测量 微差式测量——如：核辐射钢板测厚仪 知识点2、测量误差 P8 （计算题一定有）(1) 绝对误差 △＝A x －A 0 A x 为测量值 A 0为真值 (2) 相对误差 a 、实际相对误差 γA ＝△/A 0×100%b 、示值相对误差 γx ＝△/A x ×100%c 、满度相对误差 γm ＝△/A m ×100% A m 为量程 A m ＝A max －A min 用于判断仪表准确度等级精确度 s ＝│△m /A m │×100P8 * 我国模拟仪表有7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级，其他等级是没有的 P9 例1-1 例1-2 看懂又例：有三台仪表，量程为0～600℃，精度等级2.5级、2.0级、1.5级（仅作例题，实际无2.0级仪表）现需测量500℃左右温度，要求其相对误差不超过2.5%，应选哪只仪表合理？ (07.04计) 解：实际允许误差 △＝500×2.5%＝12. 5℃ 2.5级仪表最大误差 △1＝600×2.5%＝15℃2.0级仪表最大误差 △2＝600×2.0%＝12℃ 1.5级仪表最大误差 △3＝600×1.5%＝9℃ 选用2.0级仪表较为合理又例：有一仪表测量范围为0～500℃，重新校验时，发现其最大绝对误差为6℃，问这只仪表可定几级？ (07.04选) (07.04计)解：γm ＝△/A m ×100%＝6/500×100%＝1.2% 该仪表应定为1.5级* P9 (选/判)选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上，选仪表量程为实际值的1.5倍。
(07.04判)知识点3、粗大误差、系统误差和随机误差 (填充、判断) P10 如发现示值忽大忽小，无预见性属于随机误差。
(07.04选) (07.04填) 知识点4、P10 静态误差和动态误差静态误差：在被测量不随时间变化时所产生的误差。
动态误差：当被测量随时间迅速变化，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精度吻合，这种误差称为动态误差。
（如：水银温度计测水温，由于滞后产生的误差）知识点5、误差的统计 公式1211n n j j x x x x x n n=++⋅⋅⋅+==∑ P11 式1-7j j V x x=- 式1-81210nnjj V V V Vn=++⋅⋅⋅+==∑算术平均值的方均根误差21(1)njj Vn n σ==-∑ 式1-11 方均根误差211njj Vn σ==-∑误差33xx x nσσ=+=±式1-13P13 例1-3 知识点6、传感器(1) 组成P15非电量→ 敏感元件 非电量→ 传感元件 电参量→ 测量转换电路 电量→ 作用P15 敏感元件：在传感器中直接感受被测量元件，即被测量通过敏感元件转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量传感元件：非电量通过传感元件被转换成电参量测量转换电路：将传感元件输出的电参量转换成更易于处理的电压、电流或频率参量 (07.04简)(2) 灵敏度及分辨力P16灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K 来表示。
分辨力是指传感器能测出被测信号的最小变化量。
两者的关系：灵敏度越高，其分辨力越好。
课后习题： 1、单项选择题1) 电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 B 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于 C 测量。
P6、P54A 、偏位式B 、零位式C 、微差式3) 在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。
P9A 、3倍B 、10倍C 、1.5倍D 、0.75倍4) 用万用表交流电压档(频率上限为5kHz)测量100kHz 、10V 左右的高频电压，发现示值不到2V ，该误差属于 B 。
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 。
P10 (07.04选) A 、系统误差B 、粗大误差C 、随机误差D 、动态误差4、欲测240V 左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V 电压表，其精度应选 B 级。
若选用量程为300V ，其精度应选 C 级，若选用量程为500V 的电压表，其精度应选 C 级。
A. 0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 100%x X r A ∆=⨯ 0.6%=240∆×100% △=1.44V S=m mA ∆×100=1.44250×100=0.576 其精度应选0.5级300V 时 300×S=1.44×100 S=0.48 精度应选0.2级; 500V 时500×S=1.44×100S=0.288 精度应选0.2级5、已知待测拉力约为 70N 左右。
现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0～500N ；另一只为1.0级，测量范围为0～100N 。
问选用哪一只测力仪表较好？为什么？0-500N 仪表 △m1=0.5%×500=2.5N r x1=2.5/70=3.57%; 0-100N 仪表△m2=1%×100=1Nr x2=1/70=1.43%由于0-100N 1级仪表的示值误差比0-500N 0.5级仪表的示值误差小,所以选用0-100N 1级仪表。
第三章 电阻式传感器 ——有一题计算题 知识点1、电阻应变的计算 P37-38 (07.04计)导体或半导体材料在外界的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。
P33 (07.04填) 公式x F AEε=（第2章） x R K R ε∆= P35 式3-5y x εμε=- 6110m m μ= P37 例题 3-1 注意计量单位例题也可倒过来，已知R R∆和xε，求灵敏度K * 知道“应变电桥”有3种较为典型的工作方式 a 、单臂半桥工作方式 b 、双臂半桥工作方式 c 、全桥工作方式其中：全桥工作方式灵敏度最高 知识点2、热电阻传感器(1) 作为测温用的热电阻材料，应具有哪些条件？（特点）P48 希望具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。
铜电阻范围 －50℃～﹢150℃ 目前已逐渐被铂热电阻所取代(2) P49 国内统一设计的工业用铂热电阻在0℃时阻值R 0值有25Ω、100Ω，分度号Pt25、Pt100等，热电阻阻值Rt 与温度t 的关系Rt ＝R 0(1﹢At ﹢Bt 2﹢Ct 3﹢Dt 4) A 、B 、C 、D 为温度系数* P49 每隔1℃测出铂热电阻和铜热电阻在规定的测温范围内Rt 和t 之间对应电阻值列表，此表为热电阻分度表。
(3) P50 为了减小和消除引线电阻的影响，热电阻通常采用三线制连接法（普通导线即可，而热电偶需用补偿导线） (07.04选)为了减小环境电、磁场的干扰，最好用三芯屏蔽线。
知识点3、热敏电阻 P52(1) 热敏电阻是半导体测温元件(2) 负温度系数热敏电阻NTC ，即T ↑→R ↓热温度系数热敏电阻PTC ，即T ↑→R ↑(3) 热敏电阻的应用P53（简答题） a 、热敏电阻测温b 、热敏电阻用于温度补偿c 、热敏电阻用于温度控制 同时可写少许各种用处的工作原理d 、热敏电阻用于空气绝对湿度的测量e 、热敏电阻用于液面的测量知识点4、湿敏电阻 P58 (1) 绝对湿度与相对湿度的概念 (2) 露点的基本概念 (07.04选) 课后习题： 1、单项选择题2) 应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择 C 测量转换电路。
P38、39 A 、单臂半桥B 、双臂半桥C 、四臂全桥4) 热电阻测量转换电路采用三线制是为了 D 。
P50 (07.04选)A 、提高测量灵敏度B 、减小非线性误差C 、提高电磁兼容性D 、减小引线电阻的影响7) 湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了 B 。
P60 (07.04选) A 、提高灵敏度 B 、防止产生极化、电解作用 C 、减小交流电桥平衡难度2、某电阻应变片阻值为120Ω，灵敏度k=2，沿轴向粘贴于直径为0.05mm 的圆形钢柱表面，钢材的E=2×1011N/m 2，μ=0.3。
钢柱承受的压向力为98×103N ，求：1) 该钢柱的轴向应变εx 和径向应变εy 各为多少μm/m(微应变)? 2) 应变片电阻的相对变化量△R /R 。
3) 应变片的电阻值变化了多少欧姆?是增大还有减少? 4) 又若应变片沿钢柱的圆周方向(径向)粘贴、受98×103N 拉力作用时，应变片的电阻值变为多少欧姆?1）()42119.810249.7/0.05/2 3.14210x F m m AE εμ-⨯===-⨯⨯⨯ 0.3249.774.91y x m m εμεμ=-=⨯=2）442 2.49710/ 4.9910x R K m m Rε--∆==⨯⨯=⨯（1m=10μm 6）3）44.9910R R-∆=⨯ 444.9910120 4.99100.06R R --∆=⨯⨯=⨯⨯=Ω是减小 4）R=120—0.06=119.94Ω第四章 电感式传感器知识点1、（简答题）什么是电感式传感器？其优缺点是什么？P66电感式传感器是利用线圈自感或互感量系数的变化来实现非电量电测的一种装置。
优点：分辨力及测量精度高。
缺点：响应较慢，不宜于快速动态测量，而且其分辨力与测量范围有关。
范围大、分辨力低。