檢測技術與儀表總結

*開環(huán)和閉環(huán)的特點：開環(huán)，全部信息變換只沿著一個方向進行，缺點，開環(huán)結構儀表很難獲得高精度。閉環(huán)，一為正向通道，一為反饋通道，優(yōu)點，較方便地（相對開環(huán)而言）獲得高精度和高靈敏度。%還有圖

*誤差的分類：按規(guī)律分，系統(tǒng)誤差，隨即誤差，緩變誤差，忽略誤差；按誤差因次，絕對誤差，相對誤差；按工作條件，基本誤差，附加誤差；按狀態(tài)分類，靜態(tài)誤差，動態(tài)誤差。*誤差處理：一種是已知各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)誤差分量，最終求取檢測系統(tǒng)或儀表的系統(tǒng)誤差總量，叫誤差綜合，另一種是將檢測系統(tǒng)或儀表的系統(tǒng)誤差分量分配給各環(huán)節(jié)，叫誤差分配

*對系統(tǒng)誤差的補償方法：恒值修正法，相互抵消法，差動法，濾波法

*基礎效應與檢測方法：1光電效應，指物質在光的作用下釋放電子的現象（分為，光電子發(fā)射，光導效應，光生伏特效應）2熱電效應3電磁效應4壓電效應5應變效應與壓阻效應

*參數檢測的一般方法：光學法，力學，熱學，電學，聲學，磁學，射線

*S型熱電偶，鉑銠10-鉑熱電偶。貴金屬，直徑0.5mm以下的鉑銠合金絲和純鉑絲制成，可用于精密溫度測量，在1300度以下范圍內可長時間使用，價格昂貴，熱電勢小，熱電特性曲線非線性大。K型，鎳鉻-鎳硅熱電偶，賤金屬熱電偶，熱電絲直徑1.2-2.5mm，可在氧化性或中性介質中長時間測量900度以下的溫度，復現性好，產生的熱電勢大，線性好，價格便宜。缺點，如果用于還原性介質中，熱電極會很快腐蝕，在此情況下，只能用于測量500度以下。

*熱電偶自由端溫度的處理：補償導線法，計算修正法，自由端恒溫法，補償電橋法

*熱電阻及其測溫原理：電阻的熱點效應，即電阻體的阻值隨溫度的升高而增加或減小。目前國際上最常見的熱電阻有鉑，銅及半導體熱敏電阻。分度號和含義，我國規(guī)定工業(yè)用鉑電阻溫度計有R。=10歐和100歐兩種，分度號為Pt10和Pt100（溫度為0時，電阻為10歐）銅電阻溫度計有R。=50歐和100歐，分度號Cu50,100.*金屬熱電阻使用熱點：同樣溫度下輸出信號大易于測量，熱電阻的阻值測量必須借助于外加電源，和熱電偶相比熱電阻的感溫體結構復雜體積較大熱慣性大，同類材料制成的熱電阻不如熱電偶測溫上限高。*鉑電阻溫度計特點是精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠

*三線制：在熱電阻感溫體的一端連接兩根引線，另一端連接一根引線。當熱電阻與電橋配套使用時，這種引線方式可以較好的消除引線對電阻的影響，提高測量精度，工業(yè)熱電阻多半采用三線制

*半導體熱敏電阻：利用某些半導體材料的電阻值隨溫度的升高而減小，多數半導體熱敏電阻具有負溫度系數，稱為NTC型熱敏電阻，低溫段比高溫段靈敏*電氣式壓力檢測。彈性壓力檢測儀表，結構簡單，價格便宜，使用和維修方便*電氣式壓力檢測方法，一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉換成電阻，電荷量等電量的變化，這種壓力-電量轉換的壓敏元件主要有壓電材料（壓電效應），應變片和壓阻元件（應變效應和壓阻效應）

*壓力檢測儀表的選用從哪幾方面考慮：儀表量程的選擇，儀表精度的選擇，儀表類型的選擇

*物位檢測的主要方法和分類：靜壓式物位檢測，浮力式，電氣式，聲學式，射線式*靜壓式物位檢測，注意，儀表與零液位在同一水平面上，否則用遷移的方法修正。對于有腐蝕性或含有結晶顆粒以及粘度大易凝固的液體介質，引壓管易被腐蝕或堵塞，影響精度，這時應用法蘭式變送器。

*標準節(jié)流裝置：包括節(jié)流件，取壓裝置和符合要求的前后直通段，標準節(jié)流裝置是指節(jié)流件和取壓裝置都標準化，節(jié)流件前后的測量管道也符合有關規(guī)定。

*節(jié)流式流量計特點：結構簡單，便于制造，工作可靠，使用壽命長，適應性強，幾乎能測量各種工況下的介質流量，是一種應用很普遍的流量計。使用標準節(jié)流裝置，只要嚴格按照有關規(guī)定和規(guī)程設計，加工和安裝節(jié)流裝置，流量計不需進行標定可直接使用，但是流量產生的壓力損失大，流量計的刻度一般是非線性的，流量測量范圍也較窄，正常情況下量程比只有3:1，不能測量直徑在50mm以下的小口徑與大于1000mm的大口徑的流量，也不能測量臟污介質和粘度較大的介質的流量，

同時還要求流體的雷諾數要大于某個臨界值

*電磁式流量檢測：根據法拉第電磁感應定律，能檢測具有一定電導率的酸，堿，鹽溶液，腐蝕性液體以及含有固體顆粒的液體流量但不能檢測氣體，蒸汽和非導電液體的流量。

*電磁式流量計的特點：1測量導管內無可動部件或突出于管道內部的部件因而壓力損失極小2只要是導電的被測流體可以是含有顆粒，懸浮物等，也可以是酸堿鹽等腐蝕性介質3流量計的輸出電流與體積流量成線性關系，并且不受液體的溫度，壓力，密度，粘度等參數的影響4電磁流量計的量程比一般是10:1，精度較高的量程比可達100:1，測量口徑范圍大，可以從1mm到2m以上，特別適用于1m以上口徑的水流量測量，測量精度一般優(yōu)于0.5%，5電磁流量計反應迅速，可以測量脈動流量

*電磁流量計的主要缺點：被測物體必須是導電的，不能測量氣體，蒸汽和石油制品的流量，由于襯里材料的限制，一般使用溫度為0-200度，因電極是嵌裝在測量導管上的，這也是使最高工作壓力收到一定限制。

*容積式流量計：常見有橢圓齒輪流量計，適合高粘度的液體（油體）

*容積式流量計特點：1測量精度較高，積算精度可達正負0.2%-正負0.5%，有的甚至達到正負0.1%，量程比一般為10:1，測量口徑在10-150mm左右。2容積式流量計適宜測量較高粘度的液體流量，在正常的工作范圍內，溫度和壓力對測量結果的影響很小，3安裝方便，對儀表前后直管長度沒有嚴格要求，4由于儀表的精度主要取決于殼體與活動壁之間的間隙，因次對儀表制造，裝配的精度要求高，傳動機構也比較復雜，5要求被測介質干凈，不含固體顆粒，否則會使儀表卡住，甚至損壞儀表，為此要求在流量計前安裝過濾器，6不適宜測量較大的流量，當測量口徑較大時，成本高，重量和體積大，維護不方便

*轉子流量計的特點：1轉子流量計主要適合于檢測中小管徑，較低雷諾數的中小流量，2流量計結構簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度要求不高，3流量計的基本誤差約為儀表量程的正負2%，量程比為10:1。4流量計的測量精度易受被測介質密度，粘度，溫度，壓力，純凈度，安裝質量的影響*漩渦式流量檢測：它是按流體振蕩原理工作的，目前有兩種，一種是應用自然振蕩的卡門漩渦列原理，另一種是應用強迫振蕩的漩渦旋進原理，特點是管道內無可動部件。**渦輪式流量檢測，是以動量矩守恒原理為基礎。渦輪流量計的測量精度較高，可達到0.5級以上，反應迅速，可測脈動流量，流量與渦輪轉速之間成線性關系，量程比一般為10:1，主要用于中小口徑的流量檢測，但渦輪流量計僅適用潔凈的被測介質，通常在渦輪前要安裝過濾裝置，流量計前后需有一定得直管段長度，一般上游側和下游側的直管長度要求在10D和5D以上，流量計的轉換系數一般是在常溫下用水標定的，當介質的密度和粘度發(fā)生變化時需重新標定或進行補償。*科氏力質量流量計的特點：測量精度較高，主要用于粘度和密度相對較大的單相流體和混相流體的流量測量，由于結構原因，這種流量計適用于中小尺寸的管道的流量

*熱導式檢測技術的原理：根據待測組分的導熱系數與其他組分的導熱系數有明顯的這一事實，當被測氣體的待測組分含量變化時，將引起導熱系數的變化，通過熱導池，轉換成電熱絲電阻值的變化，從而間接得知待測組分的含量

*熱磁式檢測技術原理：利用被測氣體混合物中待測組分比其他氣體有高得多的磁化率以及磁化率隨溫度的升高而降低等熱磁效應來檢測待測氣體組分的含量。它主要用來檢測混合氣體中氧含量，測量范圍為0-100%，具有反應快，穩(wěn)定性好等特點。*熱磁式氣體分析儀是利用氣體磁化率的以下特性：1待測組分（氧氣）較混合氣體中其他組分的磁化率大得多，并且后者的磁化率近似相等2隨溫度的升高，氣體的磁化率將迅速下降3在滿足條件一的情況下，混合氣體的磁化率近似為待測組分的磁化率與該組分所占濃度的乘機。

*色譜分析法：原理：利用色譜柱將混合物各組分分離開來，然后按各組分從色譜柱出現的先后順序測量，根據各組分出現的時間以及測量值的大小可確定混合物的組成以及各組分的濃度

*混合物的分離是色譜分析法的關鍵，分離過程是一種物理化學過程，它是通過色譜柱來完成的，需分離的樣品由氣體或液體攜帶著沿色譜柱連續(xù)流過，該攜帶樣品

的氣體或液體稱為載氣或載液，統(tǒng)稱為流動相。色譜柱就是利用色譜柱中固定相對被測樣品中各組分具有不同的吸收或溶解能力

*色譜法可分為：氣相色譜和液相色譜。定性分析：滯留時間法，利用加入純物質法。

*定量分析：定量進樣法，面積歸一化法，外標法*電子顯示儀表分為：模擬式，數字式，屏幕顯示*模擬式顯示儀表：直接變換式儀表的組成和特點：直接變換式儀表線性刻度較困難，要想獲得較高精度較困難，信息的轉換效率很低*平衡式顯示儀表組成和特點：（平衡式儀表既由閉環(huán)結構的平衡式測量線路構成的儀表）閉環(huán)結構的平衡式儀表反應速度快，線性好，精度高，但由于是閉環(huán)系統(tǒng)，就有可能產生自振，顧穩(wěn)定性較差，靈敏度低（可用放大器補救），結構復雜*平衡線路分類：有差隨動式，無差隨動式，程序平衡式

*數字式顯示儀表構成：前置放大器，A/D，非線性補償，標度變換以及顯示裝置*屏幕顯示儀表構成：在數字顯示儀表基礎上增加了CPU，儲存器，顯示屏以及與之配套的一些輔助設備

*CPU的作用：對輸入的數字量信號，進行儀表各種功能所需的處理

*測量橋路的作用：產生比較電勢，實現熱電偶冷端溫度補償，改變工作起點及量程*數字式儀表三要素：模數轉換，非線性補償，標度變換

*非線性補償作用：使被測量與補償的輸出信號之間為線性關系。標度變換作用：使輸出信號與被測信號對應起來，輸出以被測量形式來顯示。

*模擬-數字轉換：把連續(xù)變化的模擬量轉換成數字量，量化單位越小，整量化的誤差越小。

*直接比較性A/D轉換特點：轉換速度快，精度高，但抗干擾能力差，只能做到五位讀數，結構復雜

*間接比較型A/D轉換特點：對積分元件R,C要求大大降低，對時標的要求大大降低，抗干擾能力強，測量速度快*由于數字技術的不斷發(fā)展，A/D轉換的品種越來越多，它們各有優(yōu)點，例如：直接比較型一般精度較高，速度快，但抗干擾能力差；積分型（間接比較型）一般抗干擾能力強，但速度慢，而且精度提高也有限。復合型A/D轉換是把上述兩種技術結合起來，利用了它們的各自優(yōu)點，因而精度高，抗干擾能力強，顧稱之為‘高精度A/D轉換技術’

*非線性補償（線性化）定義：使被測量與補償的信號之間成線性關系或近似線性關系。作用：消除或減小非線性誤差

*A/D轉換線性化：通過A/D轉換直接進行線性化處理的一種方法

*數字線性化：在模-數轉換之后的計數過程中，進行系數運算而實現非線性補償的一種方法，將不同斜率的斜線段乘以不同的系數，就可以使非線性的輸入信號轉換有著同一斜率的線性輸出

*信號的標準化及標度變換：使輸出信號與被測信號對應起來，輸出以被測量形式顯示

擴展閱讀：自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng)總結

靜態(tài)特性---檢測系統(tǒng)在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入輸出關系。靈敏度---測量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量與輸入量的增量之比。檢測系統(tǒng)的結構：補償結構和差分結構。

溫度----表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量，給冷熱程度以數值的表示稱為溫度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。

溫標----溫度的一種數值表示方法，并給出了溫度數值化的一套規(guī)則和方法，同時明確了溫度的起點和基

本單位，

線性度----是檢測系統(tǒng)輸入與輸出的曲線與理想直線的偏差程度，理想直線過端點連線法、最佳直線法和最小二乘法擬合而得。

用光學高溫計讀出的物體溫度的量度少于物體的實際溫度。測量-----是根據一個約定的一個單位給研究對象賦予一定的性質。輻射測溫的常用方法：亮度法、全輻射法、比色法、多色法。半導體氣敏傳感器有哪幾種類型？電阻型和非電阻型。

壓力檢測的主要方法：重力平衡方法、機械平衡方法、彈性力平衡方法、物性平衡方法。三種標準節(jié)流型件：孔板、噴嘴、文丘里管。

孔板通常取壓方式有角接取壓法、理論取壓法、徑距取壓法、法蘭取壓法成分分析的方法有：定期取樣和自動分析儀表。

質量流量檢測方法分為：間接式質量流量測量方法和直接式質量流量計。儀表線性化過程主要有哪幾種方式？串聯式連接和反饋式連接、儀表系統(tǒng)的模型可分為時域模型、頻域模型和離散模型。儀表系統(tǒng)時域分析指標：衰減率、靜態(tài)誤差、過渡過程時間。

頻域信號選擇的方法：濾波放大和調頻放大方法、陷波放大方法、鎖定放大方法。測量不確定度的表示方法：標準不確定度、合成標準不確定度、擴展不確定度。物位檢測儀表有：直讀式、靜壓式、浮力式、機械接觸式、電氣式。物位開關分類有：浮球式、電導式、振動叉式。

壓力的概念和壓力的表示方法

壓力---垂直均勻的作用單位面積的力。單位：帕斯卡。表示方法：（1）絕對壓力；（2）大氣壓力（3）表壓力；（4）真空度；（5）差壓

差壓節(jié)流式流量計的工作原理

差壓是流量計基于在流通管道上設置流動阻力件，流體通過阻力件時將產生壓力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數值關系，通過測量差壓值可以求得流體流量。節(jié)流式流量計測量原理是以能量守恒定律和流動連續(xù)性定律為基礎的。穩(wěn)定流動的流體沿水平管道流經孔板，在其前后產生壓力和速度的變化。流束在孔板前前開始收縮，位于邊緣的流體向中心加速，流束中央的壓力開始下降。在截面2出流速最大，壓力最小，之后流束開始擴張，流速逐漸減慢靜壓逐漸恢復。

渦街流量計的工作原理

渦街流量計是里利用流體振蕩的原理進行測量的。當流體流過非流線型阻力件時會產生穩(wěn)定的漩渦列。漩渦的產生頻率與流體流速有著確定的對應關系，通過測量頻率的變化，就可以得知流體的流量。

電解質系濕敏傳感器的工作原理

典型的是氯化鉀濕敏元件。氯化鋰是潮解性鹽類，吸潮后電阻變小，在干燥環(huán)境中又會脫潮而電阻增大。通過檢測電阻的大小，即可知相對濕度。

紅外線氣體分析器的工作原理

它利用不同波長的紅外線具有選擇性吸收的特性來進行分析。從紅外光源發(fā)出強度為I的平行紅外線，被測組分選擇吸收其特征波長的輻射能，紅外線強度將減弱了。通過測量紅外線的透過強度就可以確定被測組分濃度的大小。

熱導池的工作原理

熱導池的熱絲的熱平衡溫度將隨被測氣體的熱導率變化而改變。熱絲溫度的變化使其電阻值亦發(fā)生變化。通過電阻的變化可知氣體組分的變化，。

應變式壓力傳感器的工作原理

應變元件與彈性元件結合，組成應變式傳感器，應變元件的工作原理基于導體和半導體的“應變效應”，即當導體和半導體材料發(fā)生機械變形時，其電阻值將發(fā)生變化。

彈性壓力計的工作原理

彈性壓力計利用彈性元件受壓變形的原理，彈性元件在彈性限度內受壓變形，其變形大小與外力成正比，外作用力消失后，元件將恢復原有形狀，。利用變形與外力的關系，對彈性元件的變形大小進行測量，可以求得被測壓力。

多傳感器數據融合技術

傳感器相互之間的工作方式主要分為：1》互補方式；2》競爭方式；3》協同方式

多傳感器數據融合---是一種針對單一傳感器或多傳感器數據或信息的處理技術。通過數據關聯、相關和結合等方式以獲得對被測環(huán)境或對象的更加精確的定位，身份識別及對著當前態(tài)勢和威脅的全面而及時的評估。

與傳統(tǒng)的單一傳感器技術相比，其優(yōu)點：1.增加檢測的可信度；2.降低不確定度；

3.改善信噪比，增加測量精度；4.增加系統(tǒng)的魯棒性；

5.增加對被檢測量的時間和空間覆蓋程度；6.降低成本。

軟測量技術

軟測量技術是一種間接測量技術。它通過檢測某些可以直接獲取的過程變量，并根據其和待檢測變量之間的相互關系，來估計用儀表較難直接測量的變量。與傳統(tǒng)的儀表和測量方法相比，其優(yōu)點：1.2.

軟測量不僅能夠解決許多用傳統(tǒng)儀表和檢測手段無法解決的難題；而且在成本，維護和靈活性等方面更具有巨大優(yōu)勢。

建模方法和技術

回歸分析、狀態(tài)估計、模式識別、模糊數學、神經元網絡技術軟測量技術的分類1.2.

基于機理分析的軟測量方法基于統(tǒng)計分析的軟測量方法3.基于神經元網絡技術的軟測量方法

科里奧利質量流量計的工作原理

它是利用流體在振蕩管中流動時，將產生與質量流量成正比的科里奧利力的測量原理，。U形管中的流體在沿管道流動的同時又隨管道作垂直運動，此時流體將產生以科里奧利加速度，并以科里奧利反作用于U形管。由于流體在U形管兩側的流動方向相反，所以作用于U形管兩側的力大小相等，方向相反，從而形成一個作用力矩。U形管在此例句的作用下發(fā)生扭曲，U形管的扭角與通過的流體質量流量相關。在U形管兩側中心平面安裝兩個電磁傳感器，可以測出扭曲量-扭角的大小，就可以得到質量流量。

輻射測溫的優(yōu)點：

輻射測溫時，輻射感溫元件不會與被測介質接觸，不會破壞被測溫度場，可實現遙測；測量元件不必達到與被測對象相同的溫度，測量上限可以很高；在檢測過程中傳感器不必和被測對象達到熱平衡，故檢測速度快，響應時間短，適于快速測溫。

數字式顯示儀表的特點

數字式顯示儀表在保留模擬儀表顯示直觀特性的同時。用微計算機取代了常規(guī)自動顯示及紀律儀表的測量電路，從而大大減少了儀表的機械機構，使新一代的顯示儀表變得小巧、精確、靈活和可靠。功能：1》數據和曲線打印2》數字線束3》多種設定功能4》故障診斷及報警5》斷電保護。

超聲流量計的原理

超聲流量計利用超聲波在流體中的傳播特性實現流量測量。超聲波在流體中傳播，將受到流體速度的影響，檢測接受的超聲波信號可以測知流速，從而求得流體流量。

超聲波測量的方法：傳播速度差法、多普勒效應法、聲束偏移法、相關法。特點：

超聲流量計可夾裝在管道外表面，儀表阻力損失極小，還可以做成便攜式儀表，探頭安裝方便，通用性好。這種儀表可以測量各種液體的流量，尤其適用于大口徑管道測量，多探頭設置時最大徑口可達幾米，缺點：超聲流量計的范圍度一般為20:1，誤差為+-2%~=-3%。但由于測量電路復雜，價格昂貴。

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