检测技术及仪表复习大纲讲解

第一章
1．敏感元件、传感器、变送器定义。

敏感元件：能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件；
传感器：能够将对被测变量变化转换为易于传送的物理量的元件； 单值性 复现性 选择性 超然性灵敏性 经济性
变送器：能输出标准信号的传感器；
2．重复性和复现性的定义。

重复性:在相同的测量条件下，对同一被测对象进行连续多次的测量所得结果之间的一致性
复现性：改变了的测量条件下，对同一被测量的测量结果直接的一致性。

3．仪表的精度等级的概念与计算。

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
实际相对误差 (绝对误差除以输出值的百分数)
标称相对误差 (绝对误差除以真实值的百分数)
引用相对误差 (绝对误差除以量程的百分数)
最大引用误差(量程中最大绝对误差除以量程的百分数)
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）
例1：某台测温仪表的测温范围为200一700℃．校验该表时得到的最大绝对误差为十4 ℃ ，试确定该仪表的精度等级。

4．测量不确定度的概念，有哪两类评定方法，它们的定义，计算方法，测量不确定度与测量误差的关系。

41000.8700200
δ+⨯-＝％＝+％
定义：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。

测量结果＝被测量的估计值＋不确定度
误差以真值或约定真值为中心，不确定度以被测量的估计值为中心； 测量不确定度和误差的联系：
1.测量结果的精度评定参数
2.所有的不确定度分量都用标准差表征，由随机误差或系统误差引起；
3.误差是不确定度的基础A 类不确定度评定:
用对观察列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度，它是可测的，通过测量列确定：
B 类不确定度评定： 用不同于对观察列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度。

B 类评定的依据：
以前的测量数据、经验和资料；
有关仪器和装置的一般知识、制造说明书和检定证书或其他报告所提供的数据；
由手册提供的参考数据等。

自由度：将不确定度计算表达式中总和所包含的项数减去各项之间存在的约束条()()211n i i x v u S n n
===-∑
件数所得的差值，用v 表示。

意义：反映不确定度评定的质量，自由度越大，标准差越可信赖，不确定度评定质量越好。

自由度的确定
a. A 类评定的自由度: Bessel 公式：v =n-1
b. B 类评定的自由度：与相对标准不确定度有关
5．仪表的防爆等级分类，符号。

气体和粉尘与空气混合物的易燃易爆程度（统一的实验条件，同样的实验装置进行标定）
A →
B →C
各种气体允许的最高表面温度（防止自燃）
T1 →T6
各类防爆型电气设备和仪表的类型标志
d ：隔爆型；
e ： 增安型； i ：本安型（ia>ib ）；o ：充油型；
q ：充砂型； n ：无火花性； p ：正压型； s ：特殊型； 防爆标志：
Exp1：工厂隔爆型，可用于乙烯 表面温度不超过200℃ →d Ⅱbt2
Exp2： ia ⅡAT4 →本安型ia 级，可用于工厂的含甲醛、三甲胺等气体环境中，表面温度不超过135 ℃
第二章
1．90国际温标的主要内容。

1990国际温标（ITS-90）
温度单位：
采用热力学温度为基本物理量，符号为T ，单位为卡尔文（K ）;
K 定义为水的三相点温度的1/273.16;
用与冰点273.15K 的差值表示的热力学温度称为摄氏温度 ，符号t ，单位为度()()2
12i i x x u u ν=⎛⎫∆ ⎪ ⎪⎝⎭
（℃），即t＝T－273.15，且1 ℃＝1K;
注意：这里的摄氏度（℃）和古典的经验温标的摄氏度（℃）是完全不同的两个概念，它以热力学温标为基础，由国际温标重新定义。

90国际温标定义的国际卡尔文温度T90和国际摄氏t90的单位和关系同上:
t90＝T90－273.15
2．热电偶测温原理。

它通过将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个接触点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，并在回路中形成热电流，因此，可将温度的变化转变成热电势或热电流的变化。

3．热电偶测温的几大定则。

均质导体定律
由同一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不产生热电势。

中间导体定律
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。

标准电极定律
如果A，B对标准电极C材料的热电动势已知，则A，B构成热电偶时的热电动势为它们分别对C构成的热电偶时产生的热电动势的代数和。

连接导体定律
在热电偶回路中，如果热电极A、B分别和连接导体A’、B’相连，其接点温度分别为T，TC 和T0，则回路的总热电势等于热电偶的热电势和连接导体的热电势的代数和。

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
4．采用热电偶测温时，为什么要进行冷端处理和补偿，常用的冷端处理和补偿的方法。

问题的提出：
从热电偶的测温原理可知，热电势的大小不仅和热端温度有关，而且也和冷端温度有关，只有当冷端温度固定不变，才能通过热电势的大小去判断热端温度的高低。

当冷端温度波动较大时？
解决的办法：
将热电极延长→冷端引到一个温度稳定的地方，然后再考虑将冷端温度处理为0℃→热电偶的冷端处理和补偿!
常用的方法：
补偿导线法，冰点槽法，计算修正法，冷端补偿器法，软件修正法
5．已知热电偶参比端温度、测得热电势，如何得出测量端实际温度，反之，若已知实际端温度，参比端温度，如何得出热电偶测得电势值。

计算题。

6．补偿导线的特点及使用原则。

通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层组成，在一定温度范围内具有和所匹配的热电偶热电势标称值相同的特性;
采用补偿导线可改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能。

采用多股线芯或小线径补偿导线可提高线路挠性，接线方便，也可调节线路电阻和屏蔽外界的干扰;
采用补偿导线可降低线路成本，节约热电偶材料。

补偿导线的分类
延长型：补偿导线合金丝的名义化学成分及热电势标称值与配用的热电偶相同，字母“X”表示
补偿型：其合金丝的名义化学成分与配用的热电偶不同，但其热电势值在100下与配用的热电偶的热电势标称值相同，用字母“C”表示
7．标准热电阻的分类，分度号和测温范围。

铂电阻
测温范围：－200～850 C ；
Rt=R0(1+At＋Bt2)；当-200～0 C
Rt=R0[1+At＋Bt2 ＋Ct3（t－100）]；当0～850 C
温度升高，阻值增加。

分度号：Pt10, Pt100
铜电阻：线性好，价格地，但体积大，热响应慢
测温范围：－50～150 C ；
Rt=R0(1+t)；近似线性；
分度号：Cu50, Cu100
8．热电阻的三线制接法和四线制接法。

区别，连接方式。

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三线制：为了减小引线电阻的影响，引线可采用三根，其中两根引线来自热电阻的一个引出端。

另一根引线接至热电阻的另一个引出端。

三根引线分别接到变送器或显示仪表输入电路的电桥的电源和两个桥臂。

这种引线方式称为三线制
四线制：如果采用恒流源和直流电位差计来测量电阻阻值时，就要求采用四线制接法，即在热电阻两端各引出两根导线，其中两根和恒流源连接，另外两根线和电位差计相连。

9．热电阻对材料和感温元件骨架材料的要求。

10．热敏电阻分类。

11．光学高温计、光电高温计测温原理。

12．光学高温计、光电高温计、辐射温度计、比色温度计分别测出的是什么温度，它们和真实温度的关系。

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第三章
1．表压、大气压、绝对压力、真空度的区别和
联系。

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
2．液柱式压力计工作原理。

液体压力计利用一定高度的液柱对底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度来测量压力大小。

3．弹性元件的分类、结构和测量范围。

（1）弹簧管结构简单，测量范围很广，最高可达109Pa。

（2）波纹管刚度小、位移量大，灵敏度高，用来测量较低的压力。

（3）膜片膜盒膜片刚度大、位移量小，灵敏度低。

4．霍尔片式远传压力计的工作原理。

简答。

片状霍尔元件固定在弹性元件的自由端，并处
于两对磁场方向相反的磁极组件构成的线性
不均匀磁场的间隙中（差动磁场）。

霍尔元件被自由端带动在不均匀磁场中移动时，将感受不同的磁场强度。

产生的霍尔电势，即对应于自由端位移，从而给出被测压力值。

5．应变电阻传感器和压电传感器的测量原理。

被测压力变化弹簧管自由端位移衔铁移动两个线圈一个电感增加，一个减少电路的输出信号反映了衔铁的位移的大小和方向。

、
差动电容法：改变电容两平行板间距d的测量方式有较高的灵敏度，但当位移较大时非线性严重。

采用差动电容法可以改善非线性、提高灵敏度、并可减小因ε受温度影响引起的不稳定性。

6．零点调整、零点迁移和量程迁移的概念。

量程调整
量程是指被测参数测量范围的上限值xmax减去测量范围的下限值xmin。

量程（或满度）调整的目的，是使变送器的输出信号上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应，相当于改变输入输出特性的斜率。

量程调整通常通过改变反馈系数F的大小来实现。

也有些变送器还可以通过改变转换系数D来调整量程。

7．压力表量程的确定
8．压力基准的建立方法。

简答。

第四章
1．流量计的分类。

1）．速度式流量计
测量流体在管道内的流速，用过流面积换算成流量。

例如差压式流量计、转子流量汁、电磁流量计、涡轮流量计等。

2）．容积式流量计
以单位时间内所排出的流体的固定容积的数量作为测量依据。

例如椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等。

3）．质量流量计
以测量流体流过的质量为依据，分直接式和间接式两种。

直接式质量流量计直接测量质量流量。

例如量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利力式等质量流量计。

间接式质量流量汁是用密度与容积流量经过运算求得质量流量的。

具有测量精度不受流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点。

2．差压流量计的基本原理和特点。

基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置（流动阻力件）时产生的压力差而实现流量的测量.历史悠久、技术成熟、应用最广泛。

结构简单、使用寿命长，适应能力强，几乎能测量各种工况下的流量。

3．节流装置的组成，我国规定的标准节流装置种类，标准孔板的标准取压方式。

填空。

标准规定：标准节流元件为孔板、喷嘴和文丘里管；取压方式为角接取压、法兰取压、径距取压。

适用条件：工艺管道公称直径在50～1000mm之间。

4．电磁流量计的工作原理与特点。

电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流量计，用于测量导电液体（如工业污水、酸、碱、盐等腐蚀性介质）与浆液的体积流量。

结构简单，无活动部件及插入管道的阻流件，几乎无附加压损，直管段要求低；
电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽，对要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合；
测量结果不受流体物性及温度、压力、粘度等外界因素的影响，因此只需经水标定后，就可用来测量其它导电液体的流量；
准确度高，约为0.5-1.5级；
适于导电液体流量的测量，尤其适用于脏污流体、腐蚀性流体及含固体颗粒和悬浮
物的液固两相流体。

电磁流量计的输出与流量呈线性关系，设计没有机械惯性，所以反应灵敏，可测量正反两个方向的流量，也可测量瞬时脉动流量。

5．涡街流量计的测量原理和特点。

旋涡在圆柱体下游侧产生，出于升力作用，使得圆
柱体下方的压力比上方高一些，圆柱体下方的流体
在上下压力差的作用下，从圆柱体下方导压孔进入
空腔，通过隔板中央部分的小孔，流过铂电阻丝，
从上方导压孔流出。

如果将铂电阻丝加热到高于流
体温度的某温度值，则当流体流过铂电阻丝时，就会带走热量，改变其温度，也即改变其电阻值。

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，又一次通过铂电阻丝，又改变一次它的电阻值。

由此可知：电阻值变化与流动变化相对应，也即与旋涡的频率相对应。

6．涡街流量计的频率检测器的五种频率检测方法。

Point。

7．各种流量计安装时对上下游直管段的要求。

8．科氏流量计的特点。

也是：质量流量计的特点
能够直接测量质量流量，仪表精度高，可达0.2级。

理论上讲，精度只与测量管的几何形状和测量系统的振荡特性有关，与被测介质的物性等无关。

可测含固形物的浆液以及含有微量气体的液体、中高压气体，尤其适合测高粘度甚至难流动液体的流量。

不受管内流动状态的影响，对上游侧流体的流速分布也不敏感，安装时对上下游直管段无要求。

该流量计的主要不足是：
容易发生零点漂移；对振动干扰敏感；不能用于测量低密度介质；体积和重量大，压损也较大；价格昂贵。

第五章
1．浮子式液位计与浮筒（沉筒）式液位计原理。

恒浮力式与变浮力式的区别。

2．电容式物位传感器工作原理及优缺点。

在电容器的极板之间，充有不同的介质时，电容量的大小也随之不同，电容式物位仪表可以通过测量电容量的变化来检测：液位、料位和两种不同液体的分界面。

无可动部件，与物料密度无关
需要考虑温度对介电常数的变化的影响
物料（特别是粉料）由于含水量的不同、以及物料的混合比例、密度、导电性等都极大地影响它的介电常数，导致物位计不能正常工作。

并且如果在物位计的绝缘子上滞留粉料会导致物位计失灵，因此不适合测量粉料。

物位对电容器的电容量变化值很小，往往只是几微法至几百微法，易受干扰影响，电容测量比较困难
3．电感式物位传感器可测量的物质。

4．超声式液位传感器的工作原理。

简答。

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..测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间t后，便可接收到从
界面反射回来的回波信号。

第六章
1．电容传感器的三种形式。

2．电容传感器的测量电路。

3．电感传感器原理及分类。

4．电感式传感器的测量电路。

5．光栅传感器组成与分类。

*本章有一个简答题，关于测量电路的。

**准确度等级的计算有一个计算题。

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1。