《安全检测技术》.doc

1、第一章1、检测定义：确定被测对象的量值（物理量、化学量）为目的的全部操作（实验比较过程）检测包括检验和测量两方面含义：检验是分辨出被测参数量值所归属的某一范围，以此来判别被测参数是否合格或现象是否存在。测量是把被测未知量与同性质的标准进行比较，确定被测量对标准数的倍数，并用数字表示这个倍数的过程。2、测量种类：按测量手续分类：直接测量、间接测量、联立测量；直接测量：直接将被测量与标准量进行比较 按测量方式分类：偏差式测量、零位式测量、微差式测量； 包含绝对测量与相对测量按敏感元件是否与被测介质接触分类：接触式测量、非接触式测量；按被测量变化快慢分类：静态测量、动态测量；按测量系统是否向被测对象

2、施加能量分类：主动式测量、被动式测量；按被测量是否是在生产进行的实际过程中被测分类：在线测量、离线测量。3、传感器与敏感器的概念：传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的器件或装置，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。（分有源型和无源型）；把被测非电量转换为该传感器能够接受和转换的非电量（即可用非电量）的装置或器件。这种把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置称为敏感器。4、如果将传感器或检测器及信号处理、显示单元集于一体，固定安装于现场，对安全状态信息进行实时检测，则称这种装置为安全监测仪器。如果只是将传感器或检测器固定安装于现场，而将信号处理、显示、报警等单元安装在远离现

3、场的控制室内，则称为安全监测系统。将监测系统与控制系统结合起来，则能把监测数据转换成控制信号，该系统称为监控系统。5、一般检测系统是有传感器、信号调理器和输出环节三部分组成。6、危险源状态信息（未找到相关信息）第二章1、测量误差的基本概念：在测量过程中，由于所选用的测试设备或实验手段不够完善，周围环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平的限制等原因，必然使测量值和真值（被测对象某个参数的真实量值）之间存在着一定的差值，这个差值被称为测量误差。（上课提问过）2、真值：被测量的真实值称为真值。 1）约定真值；2）相对真值：相对真值也叫实际值。 标称值：计量或测量器具上标注的量值，称为标称值。 示值

4、：检测仪器（或系统）指示或显示（被测参量）的数值叫示值，也叫测量真值或读数。3、绝对误差测量值（即示值）x与被测量的真值x0之间的代数差值x称为测量值的绝对误差，即x=x-x0 式中,真值x0可为约定真值，也可以是由高精度标准器所测得的相对真值。 相对误差测量值（即示值）的绝对误差x与被测参量真值x0的比值，称为检测系统测量值（示值）的相对误差，该值无量纲，常用百分数表示，即 。引用误差测量值的绝对误差x与仪表的满量程L之比值，称为引用误差。引用误差通常也以百分数表示最大引用误差 容许（允许）误差分贝误差（查无此相关信息）4、测量误差的分类系统误差（定值 和不定值） 在相同条件下，多次重复测量

5、同一被测参数时，误差的大小和符号保持不变或按某一确定的规律变化，这种测量误差被称为系统误差。其中,误差值不变的称为定值系统误差，其他的系统误差称为变值系统误差。（出现的有规律性） 准确度一词来表征系统误差的大小。随机误差 随机误差又称偶然误差，它是指在相同条件下多次重复测量同一被测参数时，测量误差的大小与符号均无规律变化，这类误差被称为随机误差。随机误差越大，精密度越低；反之，随机误差越小，精密度越高，即表明测量的重复性越好。粗大误差精度等级 取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标志。也即,G表示。我国常用0.1,0.2。检测仪器（系统）精度等级选大不选小的原则套用标准化精

6、度等级值；仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈高。（上课笔记）5、系统误差的发现1）系统误差的发现（1）定值系统误差的确定 校准和对比改变测量条件理论计算与分析（2）变值系统误差的确定 残差观察法6、随机误差的分析与处理粗大误差的判别准则：（1）赖以特准则（也成准则）（2）格拉布斯准则（了解）7、测量数据处理的基本方法 有效数字 有效数字的化整原则若舍去部分的数值小于保留部分末位的半个单位，则末位不变。例如，将下列数据保留到小数点后第二位：1.43481.43（因为0.00480.005)。若舍去部分的数值大于保留部分末位的半个单位，则末位加1。例如,将下列数据保留到小数点后第二位：1.435

7、211.43（因为0.005210.005）。 若舍去部分的数值等于保留部分末位的半个单位，则末位凑成偶数，即末位为偶数时不变，为奇数时加1。例如，将下列数据保留到小数点后第二位：1.23501.24（因为0.0050=0.005）。8、检测信号分析基础信号是随时间变化的物理量（电、光、文字、符号、图像、数据等），可以认为它是一种传载信息的函数。（概念）信号分析是将一复杂信号分解为若干简单信号分量的叠加，并以这些分量的组成情况去考察信号的特性。这样的分解，可以抓住信号的主要成分进行分析、处理和传输，使复杂问题简单化。实际上，这也是解决所有复杂问题最基本、最常用的方法。信号处理是指对信号进行某种

8、变换或运算（滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等）。其目的是消弱信号中的多余成分，滤除夹杂在信号中的噪声和干扰，或将信号变换成易于处理的形式。 信号处理包括时域处理和频域处理。时域处理中最典型的是波形分析，示波器就是一种最通用的波形分析和测量仪器。把信号从时域变换到频域进行分析和处理，可以获得更多的信息，因而频域处理更为重要。信号频域处理主要指滤波，即是把信号中的有效信号提取出来，抑制（削弱或滤除）干扰或噪声的一种处理。进行信号分析的方法通常分为：时域分析和频域分析。检测信号的分类：一是按信号是否随时间变化，将信号分为静态信号与动态信号；二是按照信号是否连续变化，将信号分为连续性和离散型信号，

9、通常又把这两种信号分别称为模拟信号与数字信号；三是按信号是否能够用一个确定性函数表示，将信号分为确定性信号和随机信号。9、检测信号的时域分析 （1）均值和绝对值（2）平均功率（均方值）和有效值（均方根值）信号的频域分析 周期信号频谱特点（1）离散性（2）谐波性（3）收敛性（课本和课件均无）10、检测系统的基本特征通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为刺激）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。（上课提问过）检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。检测系统的特性分析通常应用在下述三个方面：（1） 已知检测系统的特性和输出信号，推断输入信号。这就是通常应用检测系统来测量未知量的的测量

10、过程。（2） 已知检测系统的特性和输入信号，推断估计输出信号。通常应用于组建多个环节的检测系统。（3） 由检测系统输入输出信号，推断检测系统的特性。通常应用于检测系统的分析、设计和研究。11、检测系统数学模型可分为静态数学模型和动态数学模型。 检测系统的动态数学模型主要三种形式：时域分析用的微分方程；复频域分析用的传递函数；频域分析用的频率特性。12、传递函数 若检测系统的初始条件为零，则把检测系统输出（响应函数）y（t）的拉氏变换Y（s），与检测系统输入（激励函数）x（t）的拉氏变换X（s）之比，称为检测系统的传递函数G（s）。传递函数特点：(1)传递函数是测量系统本身各环节固有特性的反映，

11、它不受输入信号的影响，但包含瞬态、稳态时间和频率响应的全部信息；(2)传递函数G（s）是通过把实际检测系统抽象成数学模型后经过拉氏变换得到的，它只反映检测系统的响应特性；(3)同一传递函数可能表征多个响应特性相似，但具体物理结构和形式却完全不同的设备。 频率（响应）函数13、检测系统的静态特性 （1）.精确性准确度精密度精确度（上课提问过）（2）.稳定性 稳定度 测量仪表的稳定度是指在规定工作条件的范围内，在规定的时间内仪表性能保持不变的能力。影响系数 使用仪表由于周围环境，如环境温度、大气压、振动等外部状态引起仪表示值的变化，以及电源电压、波形、频率等工作条件变化引起仪表示值的变化，统称为影

12、响量。（熟知）14、静态输入、输出特性1）灵敏度2）线性度 线性度是度量检测系统输出、输入间线性程度的一种指标。检测系统输入和输出之间的关系曲线称为定度曲线定度曲线和理想直线的最大偏差与检测系统标称全量程输出范围之比为检测系统的线性度，即 BA检测范围输出范围xy拟合曲线校准曲线3）滞后度也称为回程误差或变差，它是用来评价实际检测系统的特性与理想检测系统特性差别的一项指标。义在全量程范围内，当输入量由小增大和由大减小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之差的最大值与全量程的比值称为滞后度，（以上两图曾作为重点讲）4）测量范围5）分辨率 分辨率是指系统有效地辨别紧密相邻量值的能力，即

13、检测系统在规定的测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化量。6）阈值7）重复性15检测系统的动态特性 频率响应特性 G(j)频率响应函数1） 一阶系统的数学模型、动态特性参数及动态性能指标(1) 一阶系统的数学模型(2) 一阶系统的动态特性参数及动态性能指标：（1）时间常数T.（2）响应时间2）二阶系统的数学模型及动态特性参数15、检测系统的可靠性技术 所谓可靠性是指在规定的工作条件和工作时间内，检测与转换装置保持原有产品技术性能的能力。指标有： 1）平均无故障时间MTBF 2）可信任概率P 3）故障率 4）有效度衡量检测系统可靠性的综合指标是有效度5）防爆措施（仪表）（1）控制易爆气体(2）

14、控制爆炸范围（3）控制引爆源。16、防冻及放热问题。17、电磁干扰的产生（老师轻描淡写的讲的）（1）放电干扰 (2)电晕放电干扰(3)火花放电干扰(4)辉光、弧光放电干扰常用的抑制电磁干扰的措施 1）屏蔽技术 .静电屏蔽 .电磁屏蔽 .低频磁屏蔽.驱动屏蔽 2）接地技术课后画的习题第三章 1、传感器的定义：1.广义的概念：传感器是将被测物理量按一定规律转换为与其对应的另一种（或同种）物理量输出的装置。2.狭义的概念：传感器是将被测非电物理量转换为与之对应的并易于精确处理的电量或电参量输出的一种监测装置。2、传感器的作用：传感器是实现检测与自动控制（遥感、遥测、遥控）的首要环节，而传感技术是衡量

15、科学技术现代化程度的重要标志。3、传感器的分类：1）按输入量（被测对象）分类：物理量传感器（温度传感器、压力传感器、位移传感器）、化学量传感器、生物量传感器；2）按转换原理分类：结构型传感器、物性型传感器；3）按能量转换的方式分类：有源型传感器、无源型传感器；4）按输出信号的形式分类：开关式传感器、模拟式传感器、数字式传感器；5）按输入和输出的特性分类：线性传感器、非线性传感器。4、结构型传感器：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器。5、电阻式传感器：是将非电量转换为电阻变化的传感器。 原理：R=Pl/A (L：长度、A：截面积、P：电阻率)若导体的三个参量中的一个或数个发生变化，则电阻值

16、随着变化。种类：电位器式传感器、电阻应变式传感器1、电位器式传感器：通过滑动触点把位移转换为电阻丝的长度变化，从而改变电阻值大小，进而再将这种变化值转换成电压或电流的变化值。 种类：线绕式和非线绕式传感器2、电阻应变式传感器：电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻的变化，从而实现电测非电量的传感器。 1）工作原理：电阻应变片的工作原理是基于导体和半导体材料的“电阻应变效应”（即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。）和“压阻效应”（是指电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的物理现象。）对于不同的材料，电阻率相对变化的受力效应是不同的。 2）结构与类型：1、结构：

17、由敏感栅、基底、覆盖层、引线、黏合剂构成（利用金属或半导体材料电阻丝（也称应变丝）的应变电阻效应，可以制成测量试件表面应变的敏感元件。为在较小的尺寸范围内敏感应变，并产生较大的电阻变化，通常把应变丝制成栅状的应变敏感元件，即电阻应变计，简称应变计。）2、类型：（1）按加工方法：丝式应变片、箔式应变片、半导体应变片、薄膜应变片（2）按敏感栅的材料：金属应变计和半导体应变计两大类 3）主要特性：静态特性、动态特性 静态特性：是指应变计感受不随时间变化或变化缓慢的应变时的输出特性。 表征静态特性的指标主要有：灵敏度系数、横向效应、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限、绝缘电阻和最大工作电流等。1、 灵敏度

18、系数（K）：将具有初始电阻值R的应变计安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变计阻值的相对变化与试件表面轴向应变之比即为灵敏度系数。应变计的电阻应变特性与单根电阻丝时不同，一般情况下，应变计的灵敏系数小于相应长度单根应变丝的灵敏系数。2、 横向效应：将直的金属丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化较直的金属丝小，其灵敏系数降低了，这种现象称为应变片的横向效应。为了减小横向效应带来的测量误差，一般采用短接式或直角式横栅，现在更多的是采用箔式应变片，可有效克服横向效应的影响。3、 机械滞后：产生机械滞后的原因主要是敏感栅、基底和粘合剂在承受机械应变后所留下的

19、残余变形所造成的。为了减小机械滞后，除选用合适的粘合剂外，最好在正式使用之前预先加、卸载若干次再正式测量，以减小机械滞后的影响。4、 蠕变和零漂：粘贴在试件上的应变计，在温度保持恒定、不承受机械应变时，其电阻值随时间而变化的特性，称为应变计的零漂。如果在一定温度下，使其承受恒定的机械应变，应变计电阻值随时间而变化的特性，称为应变计的蠕变。一般蠕变的方向与原应变变化的方向相反。选用弹性模量较大的粘贴剂和基底材料，有利于蠕变性能的改善。5、 应变极限：应变计的线性（灵敏系数为常数）特性，只有在一定的应变限度范围内才能保持。当试件输入的真实应变超过某一极限值时，应变计的输出特性将呈现非线性。在恒温条

20、件下，使非线性误差达到10%时的真实应变值，称为应变极限6、 绝缘电阻和最大工作电流：应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。通常要求为50100M以上。不影响应变片工作特性的最大电流称为最大工作电流。工作电流大，输出信号就大，灵敏度也就高。但是电流过大时，会使应变片发热、变形，使零漂、蠕变增加，甚至烧坏。如果散热条件好，则电流可适当大一些。 动态特性：以正弦变化的应变为例，介绍应变计的动态特性。当应变按正弦规律变化时，应变片反映出来的是应变片敏感栅上各点应变量的平均值，显然与某一“点”的应变值不同，应变片所反映的波幅将低于真实应变波，从而带来一定的误差。显然这种误差将随

21、着应变片基长的增加而增大。（了解）4）温度效应及其补偿 温度效应：用应变计测量时，通常希望工作温度是恒定的，实际应用时工作温度可能偏离或超出常温范围，致使应变计的工作特性改变而影响输出。这种由温度变化引起应变计输出变化的现象（也称温度误差）。 温度效应产生的原因：1. 温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变；2. 试件材料与敏感材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。 电阻应变片的温度补偿：应变片自补偿法（通过精心选配敏感栅材料与结构参数，使得当温度变化时，产生的附加应变为零或相互抵消。 选择式自补偿应变片，也称单丝自补偿应变片 双丝自补偿应变片）、桥路补偿法（桥路补偿，也称补偿片

22、法，是最常用而且效果较好的线路补偿方法。桥路补偿的优点是方法简单，在常温下补偿效果好。但是当温度变化梯度较大时，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而会影响补偿效果。）、热敏电阻补偿法5）电桥测量电路：应变电桥、直流电桥、交流电桥弹性敏感元件：物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，那么这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。6、 电容式传感器：变极距(或称变间隙）型、变面积型和变介电常数型。7、 电感式传感器：利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。种类：自感式传感器、互感式传感器（把被测的非电量

23、转变为线圈间互感系数变化的传感器称为互感式电感传感器）、电涡流式传感器（金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，称之为电涡流或涡流。这种现象称为涡流效应）。8、 常用物性型传感器：压阻式传感器、压电式传感器、光电式传感器、霍尔传感器。9、 压阻式传感器是利用固体的压阻效应制成的，主要用于测量压力、加速度和载荷等参数。压阻式传感器有两种类型，一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式的应变片，另一种是在半导体的基片上用集成电路工艺制成扩散型压敏电阻，用它作为传感元件制成的传感器，称固态压阻式传感器，也叫扩散型压阻式传感器。10、半导体电阻率随应变所引起的变化称为半导体的压阻效应。11、硅

24、压阻式传感器由外壳、硅膜片和引线组成。其核心部分做成杯状的硅膜片，通常叫做硅杯。12、压阻式传感器的类型：压阻式压力传感器、压阻式加速度传感器。13、压阻式传感器的电阻值及灵敏度系数随温度变化而改变，将引起零点温度漂移和灵敏度漂移。14、零点温度漂移是由于扩散电阻的阻值及其温度系数不一致造成的。（零点温度补偿：一般用串、并联电阻法补偿）15、灵敏度温度漂移是由于压阻系数随温度变化而引起的。温度升高时，压阻系数变小，温度降低时，压阻系数变大，说明传感器的灵敏度系数为负值。16、灵敏度温度补偿：温度升高时，若提高电桥的电源电压，使电桥的输出适当增大，反之，温度降低时，若使电源电压降低，电桥的输出适

25、当减小，便可以实现对传感器灵敏度的温度补偿。（方法：在电源回路中串联二极管进行温度补偿，电源采用恒压源，当温度升高时，二极管的正向压降减小，于是电桥的桥压增加，使其输出增大。）17、压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态，这种现象称为压电效应。18、逆向压电效应：是指当某晶体沿一定方向受到电场作用时，相应的在一定的晶轴方向将产生机械变形或机械应力，又称电致伸缩效应，当外加电场撤去后，晶体内部的应力或变形也随之消失。19、选用合适的压电材料是设计高性能传感器的关键。一般应考虑以下几个

26、方面： 转换性能：具有较高的耦合系数或具有较大的压电常数； 机械性能：压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、机械刚度大。以期获得宽的线性范围和高的固有振动频率；电性能：希望具有高的电阻率和大的介电常数，以期望减弱外部分布电容的影响并获得良好的低频特性； 温度和湿度稳定性要好：具有较高的居里点、以期望得到宽的工作温度范围；时间稳定性：压电特性不随时间蜕变。20、压电材料：压电晶体（具有压电特性的单晶体统称为压电晶体。石英晶体是最典型而常用的压电晶体。）、多晶压电陶瓷（是一种经极化处理后的人工多晶铁电体。主要有极化的铁电陶瓷（钛酸钡）、锆钛酸铅等）、新型压电材料（主要有有机压电薄膜和压电半导体

27、等）。21、放大器的作用：1）放大压电传感器的微弱输出信号；2）把传感器的高阻抗输出变换成低阻抗输出。22、放大器的种类：1）电压放大器（阻抗变换器）：其输出电压与输入电压(压电元件的输出电压)成正比。2）电荷放大器：其输出电压与输入电荷成正比。23、压电加速度传感器的横向灵敏度是指当加速度传感器感受到与其主轴向(轴向灵敏度方向)垂直的单位加速度振动时的灵敏度，一般用它与主轴向灵敏度的百分比来表示；称为横向灵敏度比。24、光电器件是将光信号的变化转换为电信号的一种传感器件，其工作的物理基础是光电效应。25、光电效应：这种因为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就称为光电效应。

28、26、光电效应的种类：1）外光电效应：在光的作用下物体内的电子逸出物体表面、向外发射的现象叫外光电效应。（真空光电管、充气光电管、光电倍增管）2）内光电效应（光电导效应）：在光线作用下，物体的导电性能发生变化，引起电阻率或电导改变的现象称为内光电效应，也称光电导效应。（半导体光敏电阻）3）阻挡层光电效应（光生伏特效应）：在光线作用下，物体产生一定方向的电动势的现象，称为阻挡层光电效应，也称为光生伏特效应。（光敏二极管、光敏三极管、光电池）27、光电器件的基本特性：1）光电流：光敏元件的两端加上一定偏置电压后在某种光源的特定照度下产生或增加的电流。2）暗电流：光敏元件在无光照时，两端加电压后产生

29、的电流。3）光照特性：当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系。I=f（E）。4）光谱特性：当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，且入射光功率不变，光电流随入射光波长变化而变化的关系。5）伏安特性：在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的关系I=f（U）。6）频率特性：在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光受不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流I和灵敏度K随调制频率f变化的关系I=f1（f），K=F2（f）。7）温度特性：环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变。28、光电传感器的类型：光电传感器按其（接收状态）可分为模拟和开

30、关式光电传感器两类。29、光电管种类：真空和充气光电管两类。30、霍尔效应：当电流方向与磁场方向垂直时，在与电流和磁场都垂直的金属板的两端出现电势差。霍尔效应是由于电荷受磁场中洛仑兹力作用的结果。31、传感器的选用原则：1 灵敏度、2 响应特性、3 线性范围、4 稳定性、5 精确度、6 测量方式。第四章1、温标：为了保证温度量值的统一，必须建立一个用来衡量温度高低的标准尺度，这个标准尺度称为温标。2、温标三要素：1）可实现的固定点温度；2）表示固定点之间温度的内插仪器；3）确定相邻固定温度点之间的内插公式。3、摄氏温标：摄氏温标是把在标准大气压下水的冰点定为零摄氏度，把水的沸点定为100摄氏度

31、的一种温标。在零摄氏度到100摄氏度之间进行100等分，每一等分为1摄氏度，单位符号为。4、华氏温标：人们规定标准大气压下的纯水的冰点温度为32华氏度，水的沸点定为212华氏度，中间划分180等分。每一等分称为1华氏度。单位符号为。 5、列氏温标：列氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0列氏度，水沸点为80列氏度，中间等分为80等分，每一等分为1列氏度。单位符号为R。6、摄氏、华氏、列氏温度之间的换算关系为： 式中:C摄氏温度值；F华氏温度值；R列氏温度值。 7、温度检测的主要方法：接触式测温方法；非接触式测温方法。8、接触式测温方法的原理：是使温度敏感元件和被测温度对象相接触，当被测温度与感

32、温元件达到热平衡时，温度敏感元件与被测温度对象的温度相等。9、接触式测温方法的优点：具有结构简单，工作可靠，精度高，稳定性好，价格低廉等优点。10、这类测温方法的温度传感器主要有：基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度传感器；基于导体或半导体电阻值随温度变化的电阻式温度传感器；基于热电效应的热电偶温度传感器。 11、非接触式测温方法的原理：是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。12、这类测温方法的温度传感器主要有：光电高温传感器、红外辐射温度传感器、光纤高温传感器等。13、非接触式测温方法的优缺点：可测高温、腐蚀、有毒、运动物体及固体、液体表面的温度，不干扰被测温度场，但精度较低，使用

33、不太方便。14、热膨胀式温度计的原理：是利用液体、气体或固体热胀冷缩的性质，即测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化，根据尺寸或体积的变化值得到温度的变化值。15、热膨胀式温度计种类：液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计（双金属温度计、压力式温度计）。16、双金属温度计的原理：通常的制造材料是高锰合金与殷钢。殷钢的膨胀系数仅为高锰合金的1/20，两种材料制成叠合在一起的簿片，其中膨胀系数大的材料为主动层，小的为被动层。将复合材料的一端固定，另一端自由。在温度升高时，自由端将向被动层一侧弯曲，弯曲程度与温度相关。自由端焊上指针和转轴则随温度可以自由旋转，构成了室温计和工业用的双金属温度计。它也可

34、用来实现简单的温度控制。（理解） 17、双金属温度计的优缺点：抗振性能好，结构简单，牢固可靠，读数方便，但它的精度不高，测量范围也不大。18、压力式温度计（隔离温度计）的原理：是根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理制成的。温包、毛细管和弹簧管的内腔共同构成一个封闭容器，其中充满了感温介质。当温包受热后，内部介质因温度升高而压力增大，压力的变化经毛细管传递给弹簧管使其变形，并通过传动系统带动指针偏转，指示出相应的温度数值。（理解）。19、压力式温度计的组成：主要由感温包、传递压力元件（毛细管）、压力敏感元件（弹簧管、膜盒、波纹管等）、齿轮或杠杆传动机构、指针和读数

35、盘组成。20、压力式温度计的特点：结构简单，强度较高，抗振性较好。 21、压力式温度计的要求：1）为了利于传热，温包的表面面积与其体积的比值应尽量大，所以通常采用细而长的圆筒型温包。2）虽然扁平断面要比圆断面更利于传热，但耐压能力远不如圆断面好。3）压力式温度计的毛细管细而长，其作用是传递压力，常用铜或不锈钢冷轧无缝管制作，内径为0.4mm。4）为了减小周围环境温度变化引起的附加误差，毛细管的容积应远小于温包的容积，为了实现远距离传递，这就要求其内径小。5）长度加长内径减小会使传递阻力增大、温度计的响应变慢，在长度相等的条件下，管越细则准确度越高。6）一般检测温度点的位置与显示温度的地方可相距

36、20米（特殊需要场合可制作到60米）。22、压力式温度计的分类：充气体的压力式温度计、充蒸气的压力式温度计。23、充气体的压力式温度计的原理：气体状态方程式pV=nRT表明，对一定质量m的气体，如果它的体积V一定，则它的温度T与压力p成正比。因此，在密封容器内充以气体，就构成充气体的压力温度计。24、充气体的压力式温度计的特点：仪表读数偏低。 25、充蒸气的压力式温度计的原理：是根据低沸点液体的饱和蒸气压只和气液分界面的温度有关这一原理制成的。26、充蒸气的压力式温度计的特点：优点是感温包的尺寸比较小、灵敏度高。缺点是测量范围小、标尺刻度不均匀（向测量上限方向扩展）、测量精度易受大气压力的影响

37、。27、热电偶的特点：（1）温度测量范围宽。（2）性能稳定、准确可靠。（3）信号可以远传和记录。28、热电偶的原理：是基于热电效应（即将两种不同的导体组成一个闭合回路，只要两个结点处的温度不同，则回路中就有电流产生，这一现象称为热电效应）。29、接触电势：当电子扩散能力与此电场阻力相平衡时，自由电子的扩散达到了动态平衡，这样在接触处形成一个稳定的电动势，称为接触电势。 30、温差电势：温差电势（也称汤姆逊电势）是指在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的电动势。31、热电偶基本定律：1）中间导体定律2）中间温度定律3）标准电极定律4）均质导体定律（热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。）32

38、、热电偶的材料的选择要求：（1）在测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介质而变化，物理化学性能稳定，不易氧化或腐蚀；（2）电导率要高，并且电阻温度系数要小；（3）它们组成的热电偶的热电势随温度的变化率要大，并且希望该变化率在测温范围内接近常数；（4）材料的机械强度要高，复制性好，复制工艺要简单，价格便宜。33、热电偶的分类：1）、按热电偶材料分类：廉金属、贵金属、难熔金属和非金属四大类。2）、按用途和结构分类：普通工业用（分为直形、角形和锥形）和专用（钢水测温的消耗式热电偶、多点式热电偶和表面测温热电偶等。）两类。3）、按其结构形式分类：普通型热电偶、铠装热电偶（缆式热电偶）、薄膜热电偶、

39、快速消耗型热电偶。34、热电偶的基本组成包括热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等部分。35、（了解）(1)铂锗10铂热电偶（S型）：这是一种贵金属热电偶，由直径为0.5mm以下的铂铑合金丝（铂90%，铑10%）或纯铂丝制成。特点：复制精度和测量准确度较高，可用于精密温度测量。在氧化性或中性介质中具有较好的物理化学稳定性，在1300以下范围内可长时间使用。其主要缺点是金属材料的价格昂贵；热电势小，而且热电特性曲线非线性较大；在高温时易受还原性气体所发出的蒸汽和金属蒸汽的侵害而变质，失去测量准确度。 (2)铂锗30铂锗热电偶（B型）：它也是贵金属热电偶，（长期使用的最高温度可达600,短期使用可达

40、1800，它宜在氧化性和中性介质中使用，在真空中可短期使用。它不能在还原性介质及含有金属或非金属蒸汽的介质中使用，除非外面套有合适的非金属保护管才能使用。）特点：它具有铂锗10铂的各种优点，抗污染能力强；主要缺点是灵敏度低、热电势小，因此，冷端在40以上使用时，可不必进行冷端温度补偿。 （重点看）(3)镍铬镍硅（镍铬镍铝）热电偶（K型）：由镍铬与镍硅制成，热电偶丝直径一般为1.22.5mm。镍铬为正极，镍硅为负极。（该热电偶化学稳定性较高，可在氧化性介质或中性介质中长时间地测量900以下的温度，短期测量可达1200；如果用于还原性介质中，就会很快地受到腐蚀，在此情况下只能用于测量500以下温度

41、。）特点：这种热电偶具有复制性好，产生热电势大，线性好，价格便宜等优点。虽然测量精度偏低，但完全能满足工业测量要求，是工业生产中最常用的一种热电偶。例：用镍铬一镍硅（K型）热电偶测量某一物体温度，已知热电偶参考端温度为30，测得热电动势为33.686mV，求被测物体温度为多少？解：查K型热电偶分度表可知，En（30，0）=1.203 mV，Ek（T，30）=33.686mV，Ek（T，0）= Ek（T，30）+ En（30，0）=33.686+1.203=34.889mV，再查表可知：被测物体温度大约为840。 （重点看）(4)镍铬一康铜热电偶（E型）：其正极为镍铬合金，9%10%铬,0.4%

42、硅，其余为镍；负极为康铜,56%铜，44%硅。特点：镍铬一康铜热电偶的热电势是所有热电偶中最大的，其热电特性的线性也好，价格又便宜。它的缺点是不能用于高温，长期使用温度上限为600,短期使用可达800；另外，康铜易氧化而变质，使用时应加保护套管。36、热电偶的冷端温度补偿有下面几种方法：温度修正法、冰浴法、补偿电桥法、补偿导线法。37、热电阻：利用热电阻和热敏电阻的温度系数制成的温度传感器，均称为热电阻温度传感器。组成：电阻体、保护套管和接线盒等。要求：电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻率大，电阻与温度变化关系最好呈线性，在整个测温范围内应具有稳定的物理和化学性质。38、热电偶工作原理：Rt=

43、R01+a(t-t0) 式中t表示任意绝对温度时金属的电阻值；0表示基准状态t0时的电阻值；是热电阻的温度系数（1/）。对于绝大多数金属导体，并不是一个常数，而是有关温度的函数，但在一定的温度范围内，可近似地看成一个常数。不同的金属导体，保持常数所对应的温度范围也不同。 39、一般选作感温电阻的材料必须满足如下要求：电阻温度系数要高，这样在同样条件下可加快热响应速度，提高灵敏度。通常纯金属的温度系数比合金大，一般均采用纯金属材料；在测温范围内，化学、物理性能稳定，以保证热电阻的测温准确性；具有良好的输出特性，即在测温范围内电阻与温度之间必须有线性或接近线性的关系；具有比较高的电阻率，以减小热电

44、阻的体积和重量；具有良好的可加工性，且价格便宜。比较适合的材料有铂、铜、铁和镍等。它们的阻值随温度的升高而增大，具有正温度系数。 40、热电阻类型：铂热电阻（WZP型号）、铜热电阻（WZC型号）、其他热电阻。41、黑体：是指能对落在它上面的辐射能量全部吸收的物体。42、辐射测温的理论基础是黑体辐射定律43、亮度温度：某一被测体在温度为T、 波长为时的光谱辐射能量，等于黑体在同一波长下的光谱辐射能量。此时，黑体的温度称为该物体在该波长下的亮度温度(简称亮温)。 44、比色温度：黑体在波长1和2下的光谱辐射能量之比等于被测体在这两个波长下的光谱辐射能量之比， 此时黑体的温度称为被测体的比色温度(简

45、称色温)。 45、（全辐射测温的理论依据是斯忒藩玻耳兹曼定律。）全辐射温度：当某一被测体的全波长范围的辐射总能量与黑体的全波长范围的辐射总能量相等时， 黑体的温度就称为该被测体的全辐射温度。 46、辐射测温方法：亮度测温法、比色测温法、全辐射测温法47、辐射测温仪表：光学高温计、光电比色高温计、全辐射温度计48、光电高温计的工作原理：被测体的辐射光由物镜、聚焦后经光栏、调制遮光板的上方孔、滤光片， 投射到光敏元件上。另一路光是由参比光源灯泡发出的一束光经透镜、调制遮光板的下方孔、滤光片后投射到光敏元件的同一位置。调制遮光板将来自被测体和参比光源的两束光变成脉冲光束，并交替地投射到光敏元件上。如

46、果两束光存在亮度差，则差值将被放大推动可逆电动机旋转带动滑线电阻的触点，调节灯泡的电源，直至两束光的亮度平衡为止。 同时可逆电动机也带动显示记录仪表记录出相应的温度值。（了解） 49、光电比色高温计的工作原理：是利用被测对象两个不同波长的辐射能量之比与其温度之间的关系来实现辐射测量的。（了解）50、全辐射温度计的工作原理：是把被测体的所有波长的能量全部接收下来，而不需要变为单色光。（了解）51、温度检测仪表的选用：1）、玻璃液体温度计具有结构简单、使用方便、测量准确、价格便宜等优点，但强度差、容易损坏，通常用于指示精度较高，现场没有震动的场合，还可作温度报警和位式控制。2）、双金属温度计具有体

47、积小、使用方便、刻度清晰、机械强度高等优点，但测量误差较大，适用于指示清晰，有震动的场合， 也可作报警和位式控制。 3）、压力式温度计有充气式、充液体式和充蒸汽式三种。 可以实现温度指示、记录、调节、远传和报警，刻度清晰， 但毛细管的机械强度较差，测量误差较大，一般用于就地集中测量或要求记录的场合。4）、热敏电阻温度计具有体积小、灵敏度高、惯性小、结实耐用等优点，但是热敏电阻的特性差异很大，可用于间断测量固体表面温度的场合。5）、测量微小物体和运动物体的温度或测量因高温、振动、 冲击等原因而不能安装测温元件的物体的温度，应采用光学高温计、 辐射感温器等辐射型温度计。 6）、辐射型温度计测温度必

48、须考虑现场环境条件，如受水蒸气、烟雾、一氧化碳、二氧化碳等影响，应采取相应措施， 克服干扰。 7）、光学高温计具有测温范围广、使用携带方便等优点， 但是只能目测，不能记录或控制温度。8）、辐射感温器具有性能稳定、使用方便等优点，与显示仪表配套使用能连续指示记录和控制温度，但测出的物体温度和真实温度相差较大，使用时应进行修正。当与瞄准管配套测量时，可测得真实温度。（了解） 52、绝对压力：指作用于物体表面上的全部压力，其零点以绝对真空为基准，又称总压力或全压力，一般用大写字母P表示。53、大气压力：指地球表面上的空气柱重量所产生的压力，以P0表示。54、相对压力：指绝对压力与大气压力之差，一般用

49、P表示。当绝对压力大于大气压力时，称为正压力，简称压力，又称表压力；当绝对压力小于大气压力时，称为负压，负压又可用真空度表示，负压的绝对值称为真空度。测压仪表指示的压力一般都是表压力。 55、差压：任意两个压力之差称为差压。56、压力范围的划分：（1）微压压力在00.1MPa以内；（2）低压压力在0.110MPa以内； （3）高压压力在10600MPa以内； （4）超高压压力高于600MPa； 57、压力仪表的分类：液柱式压力计（根据液体静力学原理，把被测压力转换为液柱的高度来实现测量。如U形管压力计、单管压力计和斜管压力计等；）、弹性式压力计（根据弹性元件受力变形的原理，把被测压力转换为位移

50、来实现测量。如弹簧管压力计、膜片压力计和波纹管压力计等；）、负荷式压力计（基于静力平衡原理测量。如活塞式压力计、浮球式压力计等；）、电气式压力计（利用敏感元件将被测压力转换为各种电量，根据电量的大小间接进行检测。）。 58、形管压力计：U形管压力计的“零”位刻度板中间，液柱高度需两次读数。59、单管压力计：单管压力计的“零”位刻度在刻度标尺的下端，也可以在上端。液柱高度只需一次读数。60、斜管压力计：倾斜管压力计的“零”位刻度在刻度标尺的下端。61、弹性元件：弹簧管（弹簧管式压力计测量范围最高可达109Pa）、波纹管、波纹膜片和膜盒（薄膜式压力计中膜片又分为平膜片、波纹膜片和挠性膜片。常用在小

51、量程的压力测量中。）、薄壁圆筒（薄壁圆筒弹性敏感元件的灵敏度取绝于圆筒的半径和壁厚，与圆筒长度无关。）。62、弹簧管压力表的特点：弹簧管压力计测量范围宽；弹性式压力表价格低廉，结构简单，坚实牢固；不宜用于测量动态压力。 63、应变式压力传感器的原理：金属应变片式传感器的核心元件是金属应变片，它可将试件上的应变变化转换成电阻变化。应用时将应变片用粘结剂牢固地粘贴在被测试件表面上，当试件受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，引起应变片电阻值变化，通过测量电路将其转换为电压或电流信号输出。（了解）64、金属应变片式传感器的特点：优点：精度高，测量范围广。频率响应特性较好。结构简单，尺寸小，重量轻。可

52、在高（低）温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。易实现小型化、固态化。价格低廉，品种多样，便于选择。缺点：在大应变状态中具有较明显的非线性，半导体应变式传感器的非线性更为严重；应变式传感器输出信号微弱，故它的抗干扰能力较差，因此，信号线需要采取屏蔽措施；应变式传感器测出的只是一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化等。 65、膜式应变传感器的原理：由膜片直接感受被测压力而产生的变形，应变片贴在膜片的内表面，在膜片产生应变时，使应变片有一定的电阻变化输出。 66、压电式压力计的原理：压电效应67、压电式压力计的特点：压电式压力计灵敏度高、线性

53、范围大、体积小、结构简单、可靠性高、寿命长，应用非常广泛。尤其是它的动态响应频带宽、动态误差小的特点。但不能应用于静态压力的测量。 68、压电式压力计的组成材料：它主要由石英晶片、膜片、薄壁管、外壳等组成。69、压电式压力计的组成：由本体（用途不同结构不同）、弹性敏感元件（平膜片）和压电转换元件组成。70、压力仪表种类和型号的选择：1)从被测介质压力大小来考虑、2)从被测介质的性质来考虑、3)从使用环境来考虑、4)从仪表输出信号的要求来考虑71、压力仪表量程的选择：测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的3/4；测量脉动压力时，最大工作压力则不应超过量程的2/3；测高压时，则不应超过量程的3

54、/5。为了保证测量准确度，最小工作压力不应低于量程的1/3。当被测压力变化范围大，最大和最小工作压力可能不能同时满足上述要求时，应首先满足最大工作压力条件。72、压力表准确度等级的选择：压力表的准确度等级主要根据生产允许的最大误差来确定。我国压力表准确度等级有0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。一般0.35级以上的表为校验用的标准表。 73、流量：是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量。74、流量的种类：瞬时流量（指单位时间内通过管道横截面的流体的数量）、累积流量（指一段时间内的总流量）。75、流量的检测方法：节流差压法、容

55、积法、速度法、流体阻力法、涡轮法、卡门涡街法、质量流量测量、76、差压式流量计的特点：优点还包括性能稳定、结构牢固、便于规模生产；测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平。结构简单、牢固，易于复制，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉；应用范围极广泛。缺点存在有测量精度普遍偏低、压力损失大、测量范围窄、现场安装要求高等77、差压式流量计原理：当连续流动的流体遇到安插在管道内的节流装置时，由于节流的截面积比管道的截面积小，形成流体流通面积的突然缩小，在压头作用下流体的流速增大，挤过节流孔，形成孔板附近的流动图束收缩。（公式见书163页）78、容积式流量计又称定排量流量计：是一种很早就使用的流量测

56、量仪表，用来测量各种液体和气体的体积流量。79、容积式流量计种类：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计（凸轮式刮板流量计、凹陷式刮板流量计）。80、容积式流量计的原理：它利用机械测量元件将流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。81、容积式流量计的特点：优点是测量精度高，在流量仪表中是精度最高的一类仪表。缺点容积式流量计结构复杂，体积大，；被测介质种类、介质工况（温度、压力）、口径局限性大，适应范围窄；一般不适用于高、低温场合，目前可使用温度范围大致在-30+160，压力最高为10MPa；大部分只适用洁净单相流体，含有颗粒、脏污物时上游需装过滤器，既增加压损，又增加维护工作；如测量含有气体的液体，必须装设气体分离器；安全性差；部分形式仪表（如椭圆齿轮式、腰轮式、卵轮式、旋转活塞式、往复活塞式）在测量过程中会给流动带来脉动，较大口径仪表还会产生噪声，甚至使管道产生振动。 82、速度式流量计的类型：电磁流量计（优点：由于它的测量精度不受被测液体的粘度、密度及温度等因素变化的影响，且测量管道中没有任何阻碍液体流体的部件，所以几乎没有压力损失。适当选用测量