自动检测技术及应用各章基本概念知识点总结考试重要考点

【20XX年】自动检测技术及应用各章基本概念【最新经典版】1.应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。2.压阻效应：单晶硅材料在受到应力作用后，电阻率发生明显变化这种现象称为压阻效应。3.横向效应：直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。4.电涡流效应（电涡流）：金属导体置于变化的磁场中，导体的表面就会有感应电流产生，电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流，这种现象称为电涡流效应。5.某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电是状态，这种现象称为压电效应。压电传感器特点：体积小、重量轻、频响高、信噪比达等特点，由于它没有运动部件，因此此结构坚固、可靠性、稳定性高。6.正压电效应：当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变，这种机械能转化为电能的现象，这种现象称为正压电效应。7.逆压电效应：当在电介质极化方向施加交变电场或电压，这些电介质也会产生形变，当去掉外加电场时，电介质变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。8.多普勒效应：是指运动物体迎着波源运动时，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；当物体背着波源运动时，会产生相反效应。9.霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流I和磁感应强度B的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。该电动势称为霍尔电动势，上述金属或半导体薄片称为霍尔元件。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器。10.磁阻效应：外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象称磁阻效应。11.热电效应：在两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路中，当两个结点温度不同时，回路中将产生电动势，这种物理现象称为热电效应。两种不同材料的导体所组成的回路称为热电偶，组成热电偶的导体称为热电极，热电偶所产生的电动势称为热电动势。12.光电效应：用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hf的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。光电效应分为三类：1）在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，eg:光电管、光电倍增管、光电摄像管等；2）在光线的作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，eg:光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管及光敏晶闸管等；3）在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，eg:光电池等。1）类属于玻璃真空管元件，2）、3）类属于半导体元件。13.湿敏效应：某些材料吸收空气中的水份而导致本身电阻值发生变化，这一物理现象称为湿敏效应。14.气敏效应：某些氧化物半导体材料吸附气体后其本身的电导率发生变化,这一物理现象称为气敏效应。15.测量的三要素是：测量单位、测量方法、测量工具。16检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将产生、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。能自动地完成整个检查处理过程的技术称为自动检测技术。17.测量是借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观事物定量数据资料的实践过程。18.测量方法分类:1）偏位式测量，eg:弹簧秤、高斯计；2）零位式测量，eg:平衡式电桥；3）微差式测量，eg:天平、水银温度计。19.测量误差：1）绝对误差：一个被测量值Ax与真值A0之间总是存在着一个差值，这种差值称为绝对误差。2）相对误差：1、示值相对误差：用绝对误差与被测量的百分比来表示；2、引用误差：用测量仪表的绝对误差与仪器满度值的百分比来表示。20.准确度等级：0.10.20.51.01.52.55.021.测量误差的分类：粗大误差（过失误差）、系统误差、随机误差、静态误差和动态误差。22.传感器是一种以测量为目的，以一定的准确度，把被测量转换为与之有确定关系的、便于处理的另一种可用信号的测量装置。传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率等。23.传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。25.敏感元件是在传感器中直接感受被测量的元件，即被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。这一非电量通过传感元件后被转换成参电量。测量转换电路的作用是将传感元件的参电量转换成易于处理的电压、电流或频率量。26.传感器静态特性：是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。27.静特性技术指标：1.灵敏度K：传感器在稳态下输出与输入变化值之比；2.分辨力：一般可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力；分辨率：将分辨力除以仪表的满量程就是仪表的分辨率，分辨率常以百分比或几分之一表示，是量纲为1的数。3.线性度：又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合直线（理论直线）之间的最大偏差的值与传感器满量程范围内的输出之百分比。4.迟滞误差：又称回差或变差，是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度（越小越好，产生原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械零部件的缺陷所造成的）。5.稳定性[单位mV/(8h)]：包含稳定度和环境影响量两个方面。稳定度指的是仪表的示值变化量和时间的长短之比来表示。6.电磁兼容性：是指电子设备在规定的电磁干扰环境中能按照原设计而正常工作的能力，而且也不向处于同一环境中的其他设备释放超过允许范围的电磁干扰。7.可靠性：是反应传感器和检测系统在规定的条件下，在更大的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。三种指标：1.故障平均间隔时间是指两次故障间隔的时间；2.平均修复时间：是指排除故障所话费的时间。3.故障率或失效率。28.“老化”试验：在检测系统通电的情况下，将之放置于高温环境-低温环境-高温环境......，反复循环。“老化”试验原因：1.为了加速渡过早期失效期，提早发现故障；2.“老化”试验之后的系统在现场使用时，故障率大为降低，可靠性提高。29.应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。金属应变片可分为金属丝式、箔式、薄膜式等。应变片具有体积小、价格便宜、准确度高、频响应好等优点，被广泛应用于应变、应力、力、重量、扭矩等非电量测量中。30.电桥平衡条件：为了使电桥在测量前的输出电压为零，应选择4个桥臂电阻，使R1R3=R2R4或R1/R2=R4/R3。31.应变电桥有3种不同的工作方式：1.单臂半桥工作方式，R1为应变片，灵敏度最低；2.双臂半桥工作方式，R1、R2为应变片，灵敏度较高；3.全桥工作方式，即电桥的4个桥臂都为应变片，灵敏度最高。32.采用双臂半桥或全桥的好处是能实现温度自补偿功能。33.只要组成全桥的4个应变片感受到的温度相同，就能够克服温漂。34.热电阻传感器按热电阻性质和灵敏度不同，可分为金属热电阻和半导体热电阻（热敏电阻）两大类。金属热电阻：简称热电阻，常用材料箔（-200~+960℃）、铜（-50~+150℃适用于测量低温、无水分、无腐蚀性介质的温度）。35.热敏电阻分为：负温度系数热敏电阻（NTC）和正温度系数热敏电阻（PTC）。36.NTC又可分为：第一类负指数型，用于温度测量，它的电阻值与温度之间呈严格的负指数关系；第二类为突变型，又称临界温度型（CTR）。37.标定：电路先进行调零再调满度，最后再验证刻度盘中其他各点的误差是否在允许范围内。（具体做法：）38.自感传感器（接触式）的分类：变隙式电感传感器、变截面角位移式电感传感器、螺线管式电感传感器、差动电感传感器。39.差动电感传感器的优点：线性较好，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等也基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。40.差动变压器提高灵敏度措施：1.在一次绕组不致过热的情况下，可适当提高励磁电压，但以不超过10V为宜；2.激励源电源频率以1~10kHz为好。41.我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始，规定标准电流型仪表的输出为4~20mA，对应的输出电压为1~5V（旧标准为0~10mA或0~2V）。在这种信号制中，4mA对应于零输入，20mA对应于满度输入。不让信号占有0~4mA这一范围的原因，一方面是有利于判断线路故障或仪表故障；另一方面，这类一次仪表内部均采用微电流集成电路，总的耗电还不到4mA，因此还能利用0~4mA这一部分“本底”电流为一次仪表的内部电路提供工作电流，使一次仪表称为两线制仪表。42.电涡流传感器探头的直径越大，测量范围就越大，但分辨力就越差，灵敏度也降低。43.电容传感器类型：1.变面积式电容传感器（平板形直线位移式、同心圆筒形、角位移），2.变极距式电容传感器（测量量微小位移，灵敏度高）、差动电容传感器、3.变介电常数式电容传感器。44.电容接近开关使用时必须远离金属物体。即使是绝缘体，对它仍有一定的影响。它对高频电场也十分敏感，因此两只电容接近开关也不能靠得太近，以免相互影响。45.对金属物体而言，不必使用易受干扰的电容接近开关，而应选择电涡流接近开关。因此只有在测量含水分较多的介质时才选择电容接近开关。46.压电式传感器不适合静态、缓慢变化的测量。47.压电传感器中的压电元件材料主要有三类：压电晶体（单晶体）、压电陶瓷（多晶体）和高分子压电材料。48.电荷放大器不具有放大效应，是把电荷转换为电压的转换器。49.声波是一种机械波，它的振动频率在20Hz-20kHz，称为可闻声波；低于20Hz的机械振动人耳不可闻，称为次声波；频率高于20kHz的机械振动称为超声波（超声波频率越高，其声场指向性越好，与光波的发射、折射特性越接近）。50.超声波传感器可以进行深度检测，可分为纵波、横波、表面波等。51.超声波换能器（超声波探头）是将电能与声能进行相互转换的器件，它是决定超声仪器性能最基本、最重要的器件。52.换能器：将非电能量转换成电能量，不需要外电源，称换能器。53.以固体为传导介质的超声探头常见的有：1.单晶直探头2.双晶直探头3.斜探头4.聚焦探头。54.耦合技术：无论是直探头还是斜探头，一般不能直接将其放在被测介质（特别是粗糙金属）表面来回移动，以防磨损。更重要的是，由于超声探头与被测物体接触时，在工件表面不平整的情况下，探头与被测物体表面必然存在一层空气薄层。空气的密度很小，将引起三个界面间强烈的杂乱反射波，造成干扰，而且空气也将对超声波造成很大的衰减。为此，必须将接触面之间的空气排挤掉，使超声波能顺利地入射到被测介质中。在工业中，经常使用一种称为耦合剂的液体物质，使之充满在接触层中，起到传递超声波的作用。55.常用的耦合剂有水、机油、甘油、水玻璃、胶水、化学浆糊、洗洁精等。耦合剂的厚度应尽量薄一些，以减少耦合损耗。所用耦合剂不应对被测物产生腐蚀。56.超声波防盗报警器：发射器发射f=40kHz（40kHz工作频率可使空气探头与空气之间有较好的阻抗耦合，并可避开环境噪声干扰）左右的连续超声波。当人进入信号的有效区域，相对速度v，从人体反射回接收器的超声波将由于多普勒效应，而发生频率偏移△f。当人体静止不动时，△f=0；当人体接近反射探头时，△f为正值；当人体远离发射探头时，△f为负值；当人体斜向运动时，△f取决于运动方向与发射器轴线夹角的余弦。57.无损探伤：是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。58.常用的无损探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。59.热电偶测温的主要优点：1.属于自发电型传感器，因此测量时可以不需要外加电源，可直接驱动动圈式仪表；2.结构简单，使用方便，热电偶的电极不受大小和形状的限制，可按照需要选择；3.测温范围广，高温热电偶可达1800℃以上，低温热电偶可达-270℃；4.测量准确度较高，各温区中的误差均符合国际计量委员会的标准。60.热电偶冷端的延长：实际测温时，由于热电偶长度有限，自由端温度将直接受到被测物温度和周围环境稳定度的影响，从而造成测量误差。虽然可以将热电偶做得很长，但这将提高测量系统的成本，是很不经济的。工业中一般是采用补偿导线来延长热电偶的冷端，使之远离高温区。61.光敏电阻的特性：1.暗电阻是置于室温、全暗条件下测得的稳定电阻值称为暗电阻，通常大于10MΩ。光敏电阻收温度影响甚大，暗电阻减小，暗电流增大，灵敏度下降，这是光敏电阻的一大缺点；2.光电特性：在光敏电阻两极电压固定不变时，光照度与电阻及电流间的关系称为光电特性；3.响应时间：光敏电阻受光照后，光电流需要经过一段时间（上升时间）才能达到其稳定值。同样，在停止光照后，光电流也需要经过一段时间（下降时间）才能恢复到其暗电流值，这就是光敏电阻的时延特性。光敏电阻的上升响应时间和下降响应时间约为10-2-10-3s，可见光敏电阻不能用在要求快速响应的场合。62.光电开关与光电断续器的区别：都是用来检测物体的靠近、通过等状态的光电传感器。从原理上讲，光电开关及光电断续器没有太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏接受元件组成，只是光电断续器是整体结构，其检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开关的检测距离可达几米至几十米。63.热电偶、热电阻工作原理及特点：1.热电偶工作原理：在两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路中，当两个结点温度不同时，回路中