自动检测知识点 湘潭大学 期末复习 自动控制原理

1、（1 1）测量(Measurement): 根据一个约定的单位给研究对象的某个属性赋予一个数值，这个数值精确地表示该对象属性的特征。检测（Detection）：利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量结果的过程称为检测技术。静态特性：检测系统在被测量处于稳定状态时的输入输出关系灵敏度：测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比分辨力:能够检测出的被测量的最小变化量，表征测量系统的分辨能力精确度：仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量滞环：实际上升曲线和实际下降曲线不重合死区：仪表输入小到一

2、定范围后不足以引起输出的任何变化回差：各种情况下，实际上升曲线和实际下降曲线间的差值综合效应：既有储能效应，也具有死区效应核心：被控（被测）对象。基础：检测单元。处理：变送，显示，调节，执行（3 3）基本检测方法）基本检测方法：1.开环型检测与闭环型检测2.直接检测:与同类基准进行简单的比较，就能得到测量值的检测方法称作直接检测间接检测:就是测量量与被检测量有一定关系的2个或3个以上物理量，然后再推算出被检测量的方法。3.绝对检测:是指由基本物理量测量而决定被测量的方法。比较检测：与同种类量值进行比较而决定测量值的方法称为比较检测方法。4.偏差法与零位法；5.强度变量检测与容量变量检测：强度变

3、量检测与容量变量检测：6.微差法。微差法。7.替换法替换法提高检测精度的方法：提高检测精度的方法：时域信号选择方法：时域信号选择方法：1.基于同步加算的去噪方法基于同步加算的去噪方法 2.基于响应速度的分离方法。基于响应速度的分离方法。频域信号选择方法：频域信号选择方法：1.滤波放大与调频放大方法滤波放大与调频放大方法2.陷波放大方法陷波放大方法3.锁定放大方法锁定放大方法输入输出端的强度变量与容量变量输入输出端的强度变量与容量变量信号变量（粗箭头）与误差变量（细箭头）信号变量（粗箭头）与误差变量（细箭头）（4 4）温度）温度：从能量角度来看，温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物理量；从

4、热平衡观点来看，温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量；从分子物理学角度来看，温度反映了系统内部分子无规则运动的剧烈程度。温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。温度测量方式有接触式测温和非接触式测温两大类。温标：就是温度的一种数值表示方法。热电偶测温原理：两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在一起，连接成闭合回路，当两个接触点(称为结点)温度T和T0不相同时，回路中既产生电势，并有电流流通，这种把热能转换成电能的现象称为热电效应热电效应。条件：两种不同导体材料构成回路，两端接点处的温度不同。三大定则：均质导体定则均质导体定则:由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面和长度以及温度分布如何，

5、都不能产生热电势。中间导体定则中间导体定则：在热电偶回路中接入中间导体后，只要中间导体两端温度相等，对热电偶回路的总电势值没有影响。中间温度定则中间温度定则：热电偶AB在接点温度为T,T0时的热电势EAB(T,T0)等于热电偶AB在接点温度为T,TC和TC,T0的热电势EAB(T,TC)和EAB(TC,T0)的代数和,即EAB(T,T0)= EAB(T,TC)+EAB(TC,T0) (19)多传感器数据融合多传感器数据融合是一种针对单一传感器或多传感器数据或信息的处理技术。 工作方式：工作方式：互补方式、竞争方式、协同方式。 热电阻测温：是基于导体或半导体的电阻值随温度而变化的特性。由导体或半

6、导体制成的感温器件称为热电阻热电阻。热敏电阻的类型：PTC（正温度系数）,NTC（负温度系数）,CTR（临界温度系数）。非接触式测温原理：非接触式测温方法以辐射测温为主。具有一定温度的物体都会向外辐射能量,其辐射强度与物体的温度有关，可以通过测量辐射强度来确定物体的温度。特点：1传感器和被测对象不接触，不会破坏被测对象的温度场，故可测量运动物体的温度并可进行遥测。 2由于传感器或热辐射探测器不必达到与被测对象同样的温度，故仪表的测温上限不受传感器材料熔点的限制，从理论上说仪表无测温上限。3在检测过程中传感器不必和被测对象达到热平衡，故检测速度快，响应时间短，适于快速测温。辐射测温方法：亮度法，

7、全辐射法，比色法，多色法。辐射测温仪的表观温度：是指在仪表工作波长范围内，温度为T的辐射体的辐射情况与温度为TA的黑体的辐射情况相等，则TA就是该辐射体的表观温度。（5 5）压力的几种表示方法）压力的几种表示方法：1.绝对压力2.大气压力3.表压力4.真空度 5.差压压力检测的主要方法压力检测的主要方法；1.重力平衡法液柱式压力计负荷式压力计 2.机械力平衡方法3.弹性力平衡方法4.物性测量方法电测式压力计集成压力计、光纤压力计弹性压力计弹性压力计：测压原理测压原理：弹性元件在弹性限度内受压变形，其变形大小与外力成比例，外作用力取消后，元件将恢复原有形状，利用变形与外力的关系，对弹性元件的变形

8、大小进行测量可以求得被测压力。弹性元件的主要形式弹性元件的主要形式：弹性膜片、波纹管、弹簧管压力传感器压力传感器：应变式压力传感器（应变式压力传感器（R/R=KR/R=K）：各种应变元件与弹性元件配用，组成应变式压力传感器。应变元件的工作原理基于导体和半导体的“应变效应”，即当导体和半导体材料发生机械变化时，其电阻值将发生变化。压阻式压力传感器压阻式压力传感器（R/R=R/R=e e）：是基于半导体的压阻效应，它不同于应变式压力传感器所用的体型应变元件，而是用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻。硅平模片在微小变形时有良好的弹性特性，当硅片受压后，膜片的变形使扩散电阻的阻值发

9、生变化。电容式压力传感器电容式压力传感器：弹性元件的位移转换为电容量的变化。振频式振频式压力传感器压力传感器：利用感压元件本身的谐振频率与压力的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力压电式压力传感器：压电式压力传感器：利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号。（6）流量：是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量。前者称为体积流量，后者称为质量流量。液体和气体统称为流体。液体和气体统称为流体。流量检测方法：流量检测方法：节流式流量计工作原理：节流式流量计工作原理：在管道中安装一个直径比管径小的节流件，如孔板、喷嘴、文丘利管等，当充满管道的单相流体流经节流件时，由于流道截面突然缩小，流速将

10、在节流件处形成局部收缩，使流速加快。 由能量守恒定律可知，动压能和静压能在一定条件下可以互相转换，流速加快必然导致静压力降低，于是在节流件前后产生静压差，而静压差的大小和流过的流体流量有一定的函数关系，所以通过测量节流件前后的压差即可求得流量。均速管流量计：基于动压管测速原理发展而成的一种流量计，流体流经均速管产生差压信号，此信号与流体流量有确定的关系，经过差压计可测出流体流量。靶式流量计：流体经过时，由于受阻将对似产生作用力，此作用力与流速之间存在着一定关系。通过测量靶所受作用力，可以求出流体流量。浮子流量计：当流体流经环隙面时，因节流作用而在浮子上下端面产生差压形成作用于浮子的上升力。此刻

11、上升力与浮子在流体中的重量相等实施，浮子就稳定在一个平衡位置上，平衡位置的高度与所通过的流量有对应的关系，这个高度就代表流量值的大小。涡轮流量计：利用安装在管道中可以自由转换的叶轮感受流体的速度变化，从而测定管道内的流体流量。涡街流量计涡街流量计：它是利用流体振荡的原理进行流量测量。当流体流过非流线型阻挡体时会产生稳定的旋涡列，旋涡的产生频率与流体流速有着确定的对应关系，测量频率的变化，就可以得知流体的流量。超声流量计工作原理超声流量计工作原理：利用超声波在流体中的传播特性实现流量测量。超声波在流体中传播，将受到流体速度的影响，检测接收的超声波信号可以测知流速，从而求得流体流量。特点特点：超声

12、流量计可夹装在管道外表面，仪表阻力损失极小，还可以做成便携式仪表，探头安装方便，通用性好。这种仪表可以测量各种流体的流量，包括腐蚀性、高粘度、非导电性流体。流量标准装置：液体流量标准装置液体流量标准装置：标准容积法标准质量法标准流量计法标准体积管的校正法。气体流气体流量标准装置量标准装置：用标准气体流量计的校正法用标准气体容积的校正法使用液体标准流量计的置换法。（7 7）物位的定物位的定义：物位统指设备和容器中液体和固体物料的表面位置，是液位、料位、界位的总称。液位：指设备和容器中液体介质表面的高低料位：指设备和容器中所存储的块状、颗粒或粉 末状固体物料的堆积高度界位：指界面的位置，液-液界面

13、、液-固界面。物位检测仪表的分类：物位检测仪表的分类：物位检测仪表按测量方式可分为连续测量连续测量和定点测量定点测量两大类。按工作原理分类，物位检测仪表有直读式、静压式、浮力式、机械式、电气式直读式、静压式、浮力式、机械式、电气式等。利用差压变送器测量液位时，为什么要进行零点迁移？如何实现零点迁移？利用差压变送器测量液位时，为什么要进行零点迁移？如何实现零点迁移？答答：进行零点迁移的原因进行零点迁移的原因：由于测压仪表的安装位置一般不能和被测容器的最低液位处在同一高度上，因此，在测量液位是，仪表的量程范围内会有一个不变的附加值。如何实现如何实现：对感压原件预加一个作用力，将仪表的零点迁移到与液

14、位零点相重合，即实现零点迁移。（8）容栅式测长的主要(核心)部分是容栅传感器。电感式位移传感器分为自感式和互感式。光学数字式位移检测：利用栅格编码器将长度或角度的变化直接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。 包括光栅标尺、容栅标尺和磁栅标尺等多种方式。莫尔条纹：莫尔条纹：光源照射时，在近似于垂直G2栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。测位移原理：当G1左右移动一个栅距，则莫尔条纹上下移动一个条纹间距。通过测定移过的莫尔条纹数目，就可以测出光栅的位移量。莫尔条纹的宽度莫尔条纹的宽度W由光栅常数由光栅常数p与光栅的夹角与光栅的夹角决定。对于给定光栅常数决定。对于给定光栅常数p的两光栅，夹角的

15、两光栅，夹角愈小，条纹宽度愈大，愈小，条纹宽度愈大，即条纹愈稀。也更便于测量即条纹愈稀。也更便于测量的检测。，更容易实现条纹光强放大了栅距位移相当于，用莫尔条纹标尺检测一般很小弧度条纹间距由于ppW)(:转速检测方法：离心力检测法，光电码盘转速检测法，空间滤波器式检测法。转速检测方法：离心力检测法，光电码盘转速检测法，空间滤波器式检测法。光电码盘转速检测法法原理光电码盘转速检测法法原理：将对转速的测量转化为脉冲序列，统计单位时间内的脉冲数，通过脉冲个数测量转角即得到转速。光电码盘分为绝对绝对光电码盘和增量增量光电码盘。模拟式位移检测方法有模拟式位移检测方法有：电容式位移检测、电感式位移检测、差

16、动变压器位移检测、光纤位移检测、光学数字式位移检测金属应变元件原理：金属应变元件原理：在拉伸力的作用下，金属丝被拉长，因此截面积缩小，导致电阻率变化。金属的应变效应金属的应变效应：金属丝的电阻随受力产生的形变而变化。半导体应变元件基于半导体压阻效应压阻效应。加速度与振动检测加速度与振动检测：类型包括应变片转换法、压电转换法、动电转换法、涡电流非接触法、可变电容法、差动变压器法。（9 9）成分分析有两种类型,一种是定期取样，另一种是 利用可以连续测定被测物质的含量或性质的自动分析仪表。 目前，按测量原理分类，成分分析仪表有以下几种型式：电化学式电化学式：如电导式（EC），电位式，酸度计，离子浓度

17、计等。热学式热学式：如热导式、热谱式、热化学式等。磁学式磁学式：如磁式氧气分析仪、核磁共振分析仪等。射线式射线式：如X射线分析仪、射线分析仪、同位素分析仪、微波分析仪等。光学式光学式：如红外、紫外等吸收式光学分析仪，光散射、光干涉式光学分析仪等。（分光仪、比色仪）电子光学式和离子光学式电子光学式和离子光学式：如电子探针、离子探针、质谱仪等。色谱式色谱式：如气相色谱仪、液相色谱仪等。物性测量仪表物性测量仪表：如水分计、粘度计、密度计、湿度计、尘量计等。其他其他：如半导体气敏传感器。热导式气体分析器原理热导式气体分析器原理：利用不同气体导热特性不同的原理进行分析。过程过程：要求混合气体中背景组分的

18、热导率必须近似相等，并与被测组分的热导率有明显差别电源共给热丝恒定电流，使之维持一定得温度Tn,被测气体由小室下部引入，小室上部排出。热导池一般放在恒温装置中，故室壁温度恒定。要求要求：实际测量中，要求混合气体中背景组分的导热率必须近似相等，并与被测组分的导热率有明显的差别，对于不能满足这一要求的气体可采用预处理的方法。红外线气体分析器原理红外线气体分析器原理：它是利用不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来进行分析的。组成组成：一般有红外辐射源、测量气样室、红外探测装置等组成。半导体气敏传感器的类型半导体气敏传感器的类型按照半导体的物位变化特点，可分为电阻型和非电阻性两类。按照半导体与气体的相互作用是在其表面或内部，又可分为表面控制型和体控制型两种。 仪表系统的三个模型：时域模型、频域模型、离散模型。衰减率代表了仪表响应的稳定性，衰减率越大，则稳定性越好。(11)变送单元变送单元在控制系统中起着重要的作用，它将各种过程参数如温度、压力、流量、液位等转换成相应的统一标准信号，以供系统显示或进行下一步的调整控制所用。变送器的概变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器按被测参数划分，变送器可分为变送器可分为压力变送器、差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器和湿度变送器。(13)调节器