检测技术的基本概念

第一章 检测技术的基本概念

P6 绝对误差 ??Ax?Ao(Ax表示实际值，Ao表示物体的真值即理想 值）? ?100%(?绝对误差，Ax测量值）?x? 满度（引用）相对误差?m? ?100%(Am表示满度量程）Am 示值（标称）相对误差 ?x?S? 准确度等级

?m?100(?m最大绝对误差，Am表示量程）Am?mAm

S%?精确度的等级越小越好

P7 例1-2 现有0.5级的0~300摄氏度的和1.0级的0~100摄氏度的两个温度计，要测量80摄氏度的温度，试问哪个温度计好？

解 采用0.5级表测量时，可能出现最大示值相对误差为

?m??ml300?0.5%?100%??100%?1.875% Ax80?m2100?1.0%?100%??100%?1.25% Ax80若用1.0级表测量时，可能出现最大示值相对误差为

?m?在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。

误差分为：粗大误差、系统误差、随机误差 P9

非电量非电量电参量电量?敏感元件?传感元件??测量转换电路??

被测量P10 传感器的基本特性：灵敏度、分辨力、线性度 曲线越陡灵敏度越大。（2）数字式的传感器：精确到小数最后一位。（3）线性度又称非线性误差

P13 （1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精确度等级应定为

1.0级，另一家仪表厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，

应购买

0.5级的压力表。

（2）某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均少约0.5kg，

但该采购员对巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心里作用的因素是

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

量选择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

动态误差。用该表直流电压档测量5号干电池的

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，购买后需要进行高、低循环老化试验，其目的是为了

提高可靠性。

（6）计算题：有一温度计，它的测量范围为0~200摄氏度，精度为0.5级，试求： （1）该表可能出现的最大绝对误差。

（2）当示值分别为20摄氏度、100摄氏度时的示值相对误差。（必须会做）

第二章 电阻传感器

P16

?R 半导体应变片的灵敏度?K?x(轴向应变?x，K表示电阻应变片的灵敏度）R比金属的大几十倍。

?RF?K(应变片的灵敏度是k，试件的横截面积是A以及弹性模量是E,F受力的大小RAE）

P18 例2-1 有一金属箔式应变片，标称阻值R0为100Ω，灵敏度k=2，黏贴在横截面积为9.8mm的钢质圆柱体上，钢的弹性模量E=2?10N/m，所受拉力F=0.2t，求受拉力后应变片的阻值R.

解：钢柱圆柱体的轴向应变

2112F0.2?103?9.8?x??m/m?0.001m/m?1000?m/m ?611AE9.8?10?2?10通常情况下，可以认为黏贴在试件上的应变片的应变约等于试件上的应变，所以有

?R?K?x?2?0.001?0.002 R应变片电阻变化量

?R?Ro?0.002?(100?0.002)??0.2?

由于应变片受到拉伸，所以电阻值比标称阻值增加了?R.受拉力后的阻值R为

R?Ro??R?(100?0.2)??100.2?

P19 桥式测量电路Uo?Ui?R?R2?R3?R4(???) (注意：四个电阻都应该是应变电4R1R2R3R4阻，如果不是应变电阻就用0表示）

P22

KF?UOm(传感器输出电压Uo正比于荷重F，灵敏度是KF,满量程为Fm，桥路电压为Ui，满量程输UiUoF?（2-6） UomFmUO?KUFUOm?FiF (2-7) FmFm例 2-2 荷重传感器测重，当电桥电路电压为12v时，测得桥路的输出电压为8mv，求被测荷重为多少吨。

铭牌上 Fm?100?10N,KF?2mV/V,根据UOm?24mv。被测荷重

3FmUO100?103?8?10?3F??N?33.3?103N?3.4t（注意把力换成吨） ?3KFUi2?10?12P28 电阻传感器有

金属半导体，或者是热电阻，热电敏传感器，热电敏分为正温度系数，

负温度系数

P31 热敏电阻的应用（1）热敏测温（2）热敏电阻用于温度补偿（3）热敏电阻用于温度控制及过热保护（4）热敏电阻用于液面的测量 P33 热敏电阻工作时必须加热到200~300℃，其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的油污（其清洁作用） P34 二氧化钛作用是测氧浓度的传感器 P35 湿敏电阻是测量相对湿度的

P38 （1）电子秤中所使用的应变片应选择

金属箔式应变片；为提高集成度，测量气体压

力应选择

固态压阻式传感器；一次性、几百个应力实验测试点应选择

金属丝式应变片。

（2）应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择换电路。

（3）MQN气敏电阻可测量

四臂全桥测量转

气体打火机车间的有害气体的浓度，TiO2气敏电阻可测量

锅炉烟道剩余的氧气的浓度。

（4）湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了阻必须得用交流电）

防止产生极化、电解作用。（注意：湿敏电

（5）在使用测谎仪时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用

湿敏电阻传感器测量。

（6） 计算题：有一额定荷重为20?10N的等截面空心圆柱式荷重传感器，气灵敏度KF为2mV/V，桥路电压Ui为12V，求： （1）在额定荷重时的输出电压Uom； （2）当承载为5?10N时的输出电压Uo；

（3）若在额定荷重时要得到10V的输出电压（去A/D）转换器，放大器的放大倍数应为多

少倍？

33第三章 电感式传感器

P43 电感传感器分为

自感式传感器、

互感式传感器

p44 自感式传感器分为

变隙式电感传感器、

变截面式、

螺线管式

P45 为什么电感式传感器要差动接法（采用差动接法的作用）

答：由于线圈中有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起震动及附加误差，而且非线性误差较大；另外，外界的干扰如电源电压、频率的变化，温度的变化都使输出产生误差。所以在实际工作中常采用差动形式，既可以提高传感器的灵敏度又可以减小测量误差。 P46 差动式电感器的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的

2倍。

P49 差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的

1左右。（注意问法） 10P55 注意图3—18两线制仪表的接法的图

例 3-1 某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程范围为0~200℃，对应输出电流为4~20mA。求：当测得输出电流I=12mA时的被测温度t0

解：因为该仪表说明书没说明线性度，所以可以认为输出电流与压力之间为线性关系，即I与t的数学关系为一次方程所以有 I?a0?a1t （3-3）

式中a0、a1为待求常数。 当t=0℃时，I=4mA，所以a0=4mA

当t=200℃时，I=20mA，代入式（3-3）得a1?0.08mA/℃ 所以该温度变送器的输入/输出方程为I=4mA+0.08t 将I=12mA带入

t?(I?4)/t?(12?4)/0.08℃?100℃

P56 （1）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？？？？（答案） （2）希望远距离传输信号，应选用具有

1~5V输出的标准变送器。

（3）有一台两线制压力变送器，量程范围为0~1Mpa，对应的输出电流为4~20mA。求： （1）压力p与输出电流I的关系表达式（输入/输出方程） （2）画出压力与输出电流间的输入/输出特性曲线。

（3）当p为0Mpa、1Mpa和0.5Mpa时变送器的输出电流。

（4）如果希望在信号传输终端将电流信号转换为1~5V电压，求负载电阻RL的阻值。

第四章 电涡流传感器

P60 电涡流传感器的最大特点是：非接触式测量 （1）电涡流属于非接触式传感器 （2）传感器的外壳必须用塑料 （3）被测物体必须是金属

（4) 电涡流传感器用于电性的测量

（5）由于肌肤效应，电涡流传感器测的深度比较浅 （6）电源频率越高肌肤效应越严重 P63 调频式电路 f?1 （振荡器的频率f）

2?LC0P64 电涡流传感器的应用（1）位移的测量（2）震动的测量（3）转速的测量n?60f（zz表示槽或齿，频率计的读数f，转轴的转速n（4）镀层厚度的测量（5）电涡流式通道安全检查门

P74 （1）欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为

100kHz~2MHz（越大越好），

而用于测量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器绕组的激励源的频率通常约为

1~10kHz。

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