第一章檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)

? ? 1.檢測(cè)儀表的定義

? ? ? ? I.檢測(cè)儀表由敏感元件、信號(hào)變換、信號(hào)傳輸和信號(hào)處理及顯示裝置這幾個(gè)環(huán)節(jié)組成。

? ? ? ? II.測(cè)量系統(tǒng)由若干臺(tái)檢測(cè)儀表組成，完成一個(gè)指定的測(cè)量任務(wù)。

? ? ? ? III.敏感元件：也稱為檢測(cè)元件，能夠靈敏地感受被測(cè)參數(shù)并將被測(cè)參數(shù)地變化轉(zhuǎn)換成另一種物理量的變化原件。

? ? ? ? IV.傳感器：包含敏感元件，能直接感受被測(cè)參數(shù)，并將被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換一種易于傳送的物理量。

? ? ? ? V.變送器：特殊的傳感器，使用統(tǒng)一的動(dòng)力源，輸出的一種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。(即信號(hào)符合國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)) III型電動(dòng)儀表:4~20mA直流電流? ? II型電動(dòng)儀表:0~10mA直流電流? ? 氣動(dòng)儀表：0~5V直流電壓以及20~100KPa氣壓

? ? ? ? VI.被測(cè)參數(shù)：被測(cè)量，指敏感元件直接感受的測(cè)量參數(shù)。

? ? ? ? VII.待測(cè)參數(shù)：帶測(cè)量，指需要獲取的測(cè)量參數(shù)，大多數(shù)情況下被測(cè)參數(shù)=待測(cè)參數(shù)，但在間接測(cè)量中兩者有不同含義。

? ? ? ? VIII.直接測(cè)量：指不必測(cè)量郁待測(cè)參數(shù)有函數(shù)關(guān)系的其他量就能得到待測(cè)參數(shù)值。

? ? ? ? IX.間接測(cè)量：通過測(cè)量與待測(cè)參數(shù)有函數(shù)關(guān)系的其他兩經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)變換得到待測(cè)參數(shù)。

? ? 2.檢測(cè)儀表分類

? ? ? ? I.按被測(cè)參數(shù)分類：溫度檢測(cè)儀表、壓力檢測(cè)儀表、流量檢測(cè)儀表、物位檢測(cè)儀表

? ? ? ? II.按被測(cè)參數(shù)相應(yīng)形式分類：連續(xù)式檢測(cè)儀表、開關(guān)式檢測(cè)儀表

? ? ? ? III.按儀表使用的能源和主要信息的類型分類：機(jī)械式、電式、光式

? ? ? ? IV.是否有遠(yuǎn)傳功能分類：就地顯示儀表、遠(yuǎn)傳式儀表

? ? ? ? V.按信號(hào)輸出的形式分類：模擬式儀表(指針)、數(shù)字式儀表（數(shù)字）

? ? ? ? VI.按應(yīng)用場(chǎng)所分類：分為普通型儀表、隔爆型、本安型

? ? ? ? VII.按儀表的結(jié)構(gòu)形式分類：開環(huán)結(jié)構(gòu)儀表、閉環(huán)結(jié)構(gòu)儀表? ? 和自動(dòng)控制原理一樣，閉環(huán)結(jié)構(gòu)儀比開環(huán)結(jié)構(gòu)更為準(zhǔn)確，誤差更少

? ? 3.檢測(cè)儀表的基本性能

? ? ? ? I.測(cè)量范圍和量程

? ? ? ? ? ? 其實(shí)就是測(cè)量值的上下限

? ? ? ? II.輸入輸出特性：

? ? ? ? ? ? 靈敏度：用S表示? $S=\frac{\Delta y}{\Delta x}$ ? ? 對(duì)于一般的設(shè)計(jì)需要，量程越小的靈敏度需要越大，反之越小。靈敏度并不是越大越好

? ? ? ? ? ? 死區(qū)：很容易理解，就是指x軸變化y并不變化的那部分。

? ? ? ? ? ? 線性度：對(duì)于測(cè)量?jī)x表來說線性性越好作用越好，便于輸入輸出線性轉(zhuǎn)換，定義?

????????????????????????非線性誤差 $=\frac{\Delta_{max}^!}{量程}*100\%$ ? ? ? ?? $\Delta_{max}^!$ ：實(shí)際值與理論值之間的絕對(duì)誤差的最大值

? ? ? ? ? ? 回差：x軸走的方向不同時(shí)候y的值不同? ?回差 $=\frac{正行程和反行程輸出值之間的最大差值}{量程}*100\%$

? ? ? ? III.誤差（重點(diǎn)?。。。?br>

? ? ? ? ? ? 絕對(duì)誤差：儀表的輸出值和被測(cè)參數(shù)真值的差：????????????????

? ?????????????????????? $\Delta x=x-x_0\ \ \ \Delta x:絕對(duì)誤差；x：儀表輸出值；x_0：被測(cè)參數(shù)真值$

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 真值一般是得不到的，所以常用標(biāo)準(zhǔn)儀表的測(cè)量值作為約定真值

? ? ? ? ? ? 相對(duì)誤差：儀表的絕對(duì)誤差和約定真值的比：

? ?????????????????????? $\delta=\frac{\Delta x}{x_0}100\%$ ，檢測(cè)儀表的檢測(cè)真值一般不宜過小，所以一般用引用誤差代替相對(duì)誤差

? ? ? ? ? ? 引用誤差：儀表的絕對(duì)誤差和量程之比

? ? ? ? ? ? 儀表基本誤差：使用量程范圍內(nèi)各個(gè)測(cè)量值中最大的絕對(duì)誤差作為儀表的基本誤差

? ? ? ? ? ? 儀表滿刻度相對(duì)誤差：就是用儀表基本誤差除以儀表的量程

? ? ? ? IV.準(zhǔn)確度&準(zhǔn)確度等級(jí)

? ? ? ? ? ? 其實(shí)就是儀表的滿刻度相對(duì)誤差的百分?jǐn)?shù)值 example:0.05代表儀表的滿刻度相對(duì)誤差為0.05%，數(shù)字越小精度越高

? ? ? ? ? ? 準(zhǔn)確度等級(jí)越高不代表儀表的誤差越小，應(yīng)乘上量程比較其絕對(duì)誤差。

? ? ? ? ? ? 題目問一個(gè)儀表是否能作為另外一個(gè)儀表的標(biāo)準(zhǔn)真值時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表的基本誤差應(yīng)該小于被測(cè)表的基本誤差的三分之一

? ? 4.穩(wěn)定性和可靠度

? ? ? ? ? ? 故障率： $\lambda$ 例如=0.5/年就是一年內(nèi)發(fā)生故障的概率是0.5，則對(duì)應(yīng)的可靠度就是 $R=e^{-\lambda t}$ ，而故障率就是1-R

? ? 5.測(cè)量誤差的理論基礎(chǔ)

????????I.測(cè)量誤差分類

? ? ? ? ? ? 按誤差本身因此分類：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差

? ? ? ? ? ? 按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類：(1)系統(tǒng)誤差：在同一條件下所有被測(cè)量都按一定規(guī)律變化的誤差? ? (2)隨機(jī)誤差：多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量其測(cè)量值不按規(guī)律方式變化，具有隨機(jī)性。? ? (3)粗大誤差：不在的規(guī)定條件下的測(cè)量引起的誤差

? ? ? ? ? ? 按使用工作條件分類：基本誤差、附加誤差

? ? ? ? ? ? 按誤差特性：靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差

? ? ? ? II.隨機(jī)誤差的估計(jì)和統(tǒng)計(jì)處理

? ? ? ? ? ? 隨機(jī)誤差的出現(xiàn)服從正態(tài)分布 $f(\Delta)=\frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}}e^{\frac{-\Delta^2}{2\sigma^2}};\ \ \ 其中\(zhòng)Delta:測(cè)量值和約定真值的差;\ \ \ \sigma:標(biāo)準(zhǔn)差$

? ? ? ? ? ? 理論標(biāo)準(zhǔn)差: $\sigma=\sqrt{\frac{\sum_{i=1}^n (x-x_0)^2}{n}}$ ? ? ? ? 修正樣本標(biāo)準(zhǔn)差(實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差)： $s(x)=\sqrt{\frac{\sum_{i=1}^n (x-\bar{x} )^2}{n-1}}$

? ? ? ? ? ? 而對(duì)于不同的樣本，其算術(shù)平均值也是不一樣的，也就是說約定真值不一樣，這些約定真值間的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為 $s(\bar{x})=\frac{s(x)}{\sqrt n}$

? ? ? ? III.粗大誤差的判別

? ? ? ? ? ? 拉以達(dá)法（適用于測(cè)量次數(shù)大于30）

? ? ? ? ? ? ? ? 原理：對(duì)著一組數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值、實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 $\sigma$ ，看哪些數(shù)據(jù)和算術(shù)平均值的差的絕對(duì)值是大于 $3\sigma$ 的，這些數(shù)據(jù)就是粗大誤差數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)剔除，重新求算術(shù)平均值，實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，再按照上面的步驟檢測(cè)數(shù)據(jù)中是否存在粗大誤差，有則剔除

? ? ? ? ? ? 戈布拉斯法(適用于測(cè)量次數(shù)小于30的樣本)

? ? ? ? ? ? ? ? 原理：同樣先求樣本的算術(shù)平均值和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，此時(shí)判別是否是粗大誤差的根據(jù)不是用正態(tài)分布而是根據(jù) $|x_i-\bar{x} |>\lambda(a,n)*\sigma$ ,滿足則該數(shù)據(jù)為粗大誤差數(shù)據(jù)， $\lambda(a,n)$ 為格拉布斯系數(shù)，a一般為0.01或0.05，

? ? 6.減少誤差的方法

? ? ? ? 隨機(jī)誤差：提高檢測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度；抑制噪聲干擾；對(duì)測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)處理

? ? ? ? 系統(tǒng)誤差：消除誤差源；引入修正值；比較法(零示法、微差法)；替代法；對(duì)照法??

第二章檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)元件

? ? 1.參數(shù)檢測(cè)一般方法

? ? ? ? 光學(xué)法：光敏電阻；光電池；光電管

? ? ? ? 力學(xué)法（機(jī)械法）：I.用敏感元件把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成敏感元件的機(jī)械位移(變形)和振動(dòng)頻率等? ? II.用特殊的元件置于被測(cè)介質(zhì)中，將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成介質(zhì)中某一參數(shù)的變化或是改元件產(chǎn)生位移等變化

? ? ? ? 熱學(xué)法：根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的熱物理量的差異引起熱平衡變化這一原理檢測(cè)

? ? ? ? 電學(xué)法：壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體受外力或應(yīng)力是電阻率發(fā)生變化

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?壓電效應(yīng)：某電介質(zhì)沿一定方向受力形變是產(chǎn)生電荷，電荷量與力的大小成正比

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?熱電效應(yīng)：兩種不同的材料接成一閉合回路，結(jié)點(diǎn)處處于不同溫度時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)

? ? ? ? 聲學(xué)法：聲音傳播距離一定，；聲音轉(zhuǎn)播的速度一定

? ? ? ? 磁學(xué)法：壓磁效應(yīng)：磁致伸縮材料在外力作用下磁化強(qiáng)度和磁導(dǎo)率發(fā)生變化，可以用預(yù)測(cè)力、扭力、轉(zhuǎn)矩

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 霍爾效應(yīng)；電磁反應(yīng)原理；

? ? ? ? 射線法：放射線穿過介質(zhì)時(shí)部分能量被吸收，吸收程度與物質(zhì)的厚度和密度有關(guān)

? ? ? ? 化學(xué)法：吸附效應(yīng)；光化學(xué)效應(yīng)；熱化學(xué)效應(yīng)

? ? ? ? 生物反法

? ? 2.機(jī)械式檢測(cè)元件

? ? ? ? 機(jī)械式檢測(cè)元件可用于壓力、力、加速度、溫度等參數(shù)測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)。

? ? ? ? I.彈性式檢測(cè)元件

? ? ? ? ? ? 彈性特性：? ? ????????剛度： $k=\frac{dF}{dx}$ ? ?? ??????靈敏度： $S=\frac{dx}{dF}$

? ? ? ? ? ? 滯彈性特性：在彈性變化范圍內(nèi)同時(shí)伴有微塑性形變，使應(yīng)力和應(yīng)變產(chǎn)生非線性關(guān)系的現(xiàn)象。

? ? ? ? ? ? 材料和種類

? ? ? ? ? ? ? ? 對(duì)材料的要求：具有良好機(jī)械性能；具有良好彈性特性；具有良好溫度特性；具有良好化學(xué)性能；

? ? ? ? ? ? ? ? 主要材料：馬氏體彌散硬化不銹鋼；Ni基彌散硬化恒彈性合金；鈹青銅；石英晶體；半導(dǎo)體硅；陶瓷

? ? ? ? ? ? 彈性元件的種類：彈簧管；薄壁圓筒；波紋管；膜片。

? ? ? ? II.其他機(jī)械式檢測(cè)元件

? ? ? ? ? ? 振弦式檢測(cè)元件：固有頻率 $f_0=\frac{1}{2鋼弦長(zhǎng)度}\sqrt{\frac{鋼弦所受應(yīng)力}{材料密度}}=\frac{1}{2鋼弦長(zhǎng)度}\sqrt{\frac{鋼弦所受張力}{線密度}}$ ? ? ? ? ? ??

? ? ? ? ? ? 振筒式檢測(cè)元件： $振動(dòng)頻率=固有頻率\sqrt{1+常數(shù)*壓力}$

? ?????????????????????????????????????? $固有頻率=\frac{1}{2\pi R}\sqrt{\frac{彈性模量*參變量}{密度(1-泊松比^2)}}$

? ? 3.電阻式檢測(cè)元件

? ? ? ? I.應(yīng)變式檢測(cè)元件

????????????優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高；測(cè)量響應(yīng)速度快，適合靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量；使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定可靠；價(jià)格便宜；可在各種惡劣環(huán)境下工作。

????????????工作原理： $\frac{\Delta R/R}{\varepsilon }=K \ \ \ \ K為靈敏度；\varepsilon 為應(yīng)變量$ ? ? (具體使用見例2.1)

? ? ? ? ? ? 應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類：

? ? ? ? ? ? ? ? 金屬結(jié)構(gòu)：絲式應(yīng)變片、箔式應(yīng)變片、金屬薄膜應(yīng)變片

? ? ? ? ? ? ? ? 半導(dǎo)體應(yīng)變片：體型、薄膜型、擴(kuò)散型

? ? ? ? ? ? ? ? 金屬應(yīng)變片性能穩(wěn)定，靈敏度系數(shù)小，對(duì)粘貼要求高

? ? ? ? ? ? ? ? 半導(dǎo)體應(yīng)變片靈敏度高，是金屬的50到80倍，尺寸小、動(dòng)態(tài)特性好；溫度穩(wěn)定性差，應(yīng)變大時(shí)非線性嚴(yán)重

? ? ? ? ? ? 應(yīng)變片的主要特性：

? ? ? ? ? ? ? ? 應(yīng)變片的阻值、絕緣電阻、橫向效應(yīng)、機(jī)械滯后、零漂和蠕變、允許電流、應(yīng)變極限

? ? ? ? ? ? ? ? 應(yīng)變片的靈敏度 $K=\frac{\Delta R/R}{\varepsilon }$

? ? ? ? ? ? 應(yīng)變片的溫度效應(yīng)補(bǔ)償：

? ? ? ? ? ? ? ? 半橋單臂接法： $U_o=\frac{KU_1}{4}\varepsilon \ \ \ \ U_1為電源電壓；K為靈敏度；\varepsilon為應(yīng)變量$

? ? ? ? ? ? ? ? 半橋雙臂接法： $U_o=\frac{KU_1}{2}\varepsilon \ \ \ \ U_1為電源電壓；K為靈敏度；\varepsilon為應(yīng)變量$

? ? ? ? ? ? ? ? 全橋接法： $U_o={KU_1}\varepsilon \ \ \ \ U_1為電源電壓；K為靈敏度；\varepsilon為應(yīng)變量$

? ? ? ? II.熱電阻檢測(cè)元件

? ? ? ? ? ? 材料要求：電阻溫度系數(shù)大；物理化學(xué)性能穩(wěn)定；較高的電阻率；電阻隨溫度變化保持單值函數(shù)；易于得到高純物質(zhì)，復(fù)現(xiàn)性好。分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻。金屬熱電阻呈正相關(guān)，而半導(dǎo)體熱電阻呈負(fù)相關(guān)

? ? ? ? ? ? 常見電阻：鉑電阻、銅電阻

? ? ? ? ? ? 熱敏電阻：NTC熱敏電阻、PTC熱敏電阻

? ? ? ? III.其他電阻式檢測(cè)元件

? ? ? ? ? ? 濕敏電阻、氣敏電阻

? ? 4.電容式檢測(cè)元件

? ? ? ? 三種類型：變極距、變面積、變介電常數(shù)

? ? ? ? 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗、動(dòng)態(tài)特性好、非接觸式測(cè)量

? ? ? ? 局限性：容易受到寄生式雜散電容以及外界各種干擾的影響，必須采取良好的屏蔽、絕緣措施。

? ? ? ? 測(cè)量工作原理：電容公式 $C=\varepsilon \frac{A}u0z1t8os=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{A}u0z1t8os$ ? ? 對(duì)于圓筒形電容器 $C=\frac{2\pi \varepsilon_o\varepsilon_rl}{\ln \frac{R}{r}}$

? ? ? ? I.變極距式電容器

? ? ? ? ? ? 電容變化量為 $\frac{\Delta C}{C_0}=\frac{\Delta d/d_0}{1-\frac{\Delta d}{d_0}}$

? ? ? ? ? ? 電容傳感器檢測(cè)靈敏度 $K_c=\frac{\varepsilon A}{d_0^2}$

? ? ? ? ? ? 相對(duì)變化近似為 $\frac{\Delta C}{C_0}=2\frac{\Delta d}{d_0}$ ? ? ? ? ?, $K_c=2\frac{C_0}{d_0}$

? ? ? ? II.變面積式電容器

? ?????????? $\Delta C =\frac{\varepsilon}{d_0}\Delta A\ \ \ \ \ \ \ K_c=\Delta C/\Delta A=\varepsilon /d_0$

? ? ? ? III.變介電常數(shù)式電容器

???????????? $\Delta C =\frac{A}{d_0}\Delta \varepsilon$

? ? ? ? 電容式元件的溫度影響：溫度引起電容器尺寸變化；溫度引起介電常數(shù)變化。

? ? ? ? 消除寄生電容的影響：增加初始電容值、集成法、驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)、整體屏蔽技術(shù)。

? ? 5.熱電式檢測(cè)元件（熱電偶）

? ? ? ? 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)溫范圍寬。

????????接觸電勢(shì)： $e_{AB}(T)=\frac{kT}{e}\ln \frac{N_A}{N_B}$ ，指不同材料在該連接點(diǎn)處產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)

? ? ? ? 溫差電勢(shì)： $e_A(T,T_0)=\int_{T_0}^{T} \sigma _AdT$

? ? ? ? 回路電動(dòng)勢(shì)=接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)? ? 而一般忽略溫差電動(dòng)勢(shì)只考慮接觸電動(dòng)勢(shì)，所以只剩下 $e_{AB}$ 這一項(xiàng)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 因此有 $E_{AB}(T,T_0)=e_{AB}(T_0)-e_{AB}(T)$

? ? ? ? 均質(zhì)導(dǎo)體定理：熱電勢(shì)和導(dǎo)體的尺寸大小，接點(diǎn)以外的溫度沒有關(guān)系

? ? ? ? 中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體兩端溫度相同，則該導(dǎo)體的接入不會(huì)改變總回路的電動(dòng)勢(shì)

? ? ? ? 中間溫度定律：熱電偶的電勢(shì)可以寫為 $E_{AB}(T,T_0)=E_{AB}(T,T_1)+E_{AB}(T_1,T_0)\ \ \ \ \ \ \ ,其中T_1為中間溫度$

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?這個(gè)定律多用于熱電偶的計(jì)算，已知兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測(cè)量值可把熱電偶的測(cè)量拆成這兩個(gè)已知值

? ? 6.壓電式檢測(cè)元件

? ? ? ??優(yōu)點(diǎn)：頻帶寬、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、重量輕? ? ? ??

? ? ? ? 壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向受力作用時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，他的兩個(gè)相對(duì)表面上會(huì)出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。壓電效應(yīng)是可逆的，當(dāng)壓電效應(yīng)發(fā)生時(shí)候材料可以看成是一個(gè)發(fā)送電子的電源

? ? ? ? 常見壓電材料：壓電晶體(石英)、壓電陶瓷（鈦酸鋇等）

? ? ? ? 壓電檢測(cè)元件的誤差：溫度引起誤差、電纜噪聲、靈敏度變化

? ? ? ? 等效電路

? ? 7.光電式檢測(cè)元件

? ? ? ? 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、高可靠性、高精度、反應(yīng)快。

? ? ? ? 本質(zhì)：將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件，物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)

? ? ? ? 外光電特性：服從以下規(guī)律

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 當(dāng)入射光頻譜的成分不變時(shí)，光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比。? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率呈線性關(guān)系，與入射光強(qiáng)度無關(guān)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 光電子是否能產(chǎn)生取決于入射光頻率是否大于紅限頻率，與光強(qiáng)無關(guān)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 光電管幾時(shí)沒有陽極電壓由于光電子有初始動(dòng)能，也會(huì)有光電流產(chǎn)生。

? ? ? ? 內(nèi)光電特性：物體在光線作用下內(nèi)部原子釋放電子，這些電子不溢出物體表面仍存在于物體內(nèi)部，是物體的電阻率變化或產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

? ? ? ? 光電器件的基本特性：光譜靈敏度、相對(duì)光譜靈敏度、積分靈敏度、光照特性、光譜特性、頻率特性、溫度特性。

? ? ? ? 光敏電阻：基于內(nèi)光電效應(yīng)工作，常用材料為硫化鎘、硫化鉛、硫化陀等

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 光敏電阻的主要參數(shù)：暗電阻和暗電流；亮電阻和亮電流；光電流；光照特性、伏安特性、光譜特性、溫度特性

? ? ? ? 光電池：直接將光能轉(zhuǎn)換成電能的光敏元件，光生電勢(shì)和光生電流隨著光照強(qiáng)度而增大。

? ? 8.磁電式檢測(cè)元件

? ? ? ? I.恒磁阻式檢測(cè)元件

? ? ? ? ? ? 核心公式： $e=NBlv$ ,由于磁阻恒定，可以由此測(cè)出速度，經(jīng)過積分和微分的關(guān)系可以測(cè)出位移和加速度

? ? ? ? II.變磁阻式檢測(cè)元件? ? ? ? ? ??

? ? ? ? ? ? 開磁路式： $f=zn\ \ \ \ f:產(chǎn)生電勢(shì)的頻率；z：齒輪齒數(shù)；n：轉(zhuǎn)速$

? ? ? ? III.霍爾元件? ? ? ? ? ??

? ?????????? $U_H=R_H\frac{IB}u0z1t8os=K_HIB;\ \ \ \ R_H=\frac{1}{ne}=霍爾系數(shù);\ \ K_H=\frac{1}{ned}=霍爾元件靈敏度$

? ? 9.磁彈性式檢測(cè)元件

? ? ? ? 磁彈性式檢測(cè)元件也成為壓磁式檢測(cè)元件，鐵磁材料在收到機(jī)械力作用后其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力從而導(dǎo)致磁阻或磁導(dǎo)率的變化。磁彈性式原件輸出功率大，抗干擾能力、過載能力強(qiáng)，便于制造，但是測(cè)量精度不高，反應(yīng)速度慢。主要用于測(cè)力、稱重、溫度測(cè)量等方面

? ? ? ? 壓磁效應(yīng)：鐵磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率變化與應(yīng)力的關(guān)系可表示為

? ?????????????????????????? $\frac{\Delta \mu}{\mu}=\frac{2\lambda}{B^2}\sigma \mu;\ \ \ \lambda—磁致伸縮系數(shù)；\mu—磁導(dǎo)率；\sigma—應(yīng)力$

? ? 10.核輻射式檢測(cè)元件

? ? ? ? 利用被測(cè)物質(zhì)對(duì)射線的吸收、散射、反射或射線對(duì)被測(cè)物質(zhì)的電離作用而工作，可以用來測(cè)量厚度物位密度成分等各種參數(shù)，可以用于金屬探傷。適用于具有腐蝕性、高溫、劇毒、爆炸性的惡劣環(huán)境場(chǎng)合。

? ? ? ? 放射線經(jīng)過一定厚度物質(zhì)后射線強(qiáng)度衰減，衰減公式為???? $I=I_0e^{-\mu_m\rho x};\ \ x—厚度；\rho—密度;\mu_m—物質(zhì)吸收系數(shù)；I_0—入射前強(qiáng)度$

? ?????? $\alpha 、\beta 、\gamma$ 射線： $\alpha$ 穿透能力最弱、電離能力最強(qiáng)； $\gamma$ 電離能力最弱，穿透能力最強(qiáng)，beta在兩者中間。

第三章檢測(cè)儀表

? ? 檢測(cè)儀表的組成：敏感元件、信號(hào)變換、處理傳輸、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、顯示裝置。

????1.檢測(cè)儀表的設(shè)計(jì)方法

? ? ? ? I.直接串聯(lián)式

? ? ? ? ? ? 也成為直接變換式設(shè)計(jì)方法，是最為常用的設(shè)計(jì)方法? ? ?特性分析：

? ? ? ? ? ? ·整個(gè)儀表由各個(gè)功能模塊直接串聯(lián)而成。若儀表為開環(huán)式儀表則誤差為各個(gè)模塊誤差之和，誤差較大，精度較低。

? ? ? ? ? ? ·構(gòu)成儀表的各個(gè)模塊的性能均對(duì)整個(gè)儀表的性能有較大的影響，因此需要每個(gè)模塊都達(dá)到一定的精度。

? ? ? ? ? ? ·當(dāng)組成儀表的某個(gè)環(huán)節(jié)有非線性時(shí)，整個(gè)儀表就存在非線性，如果多個(gè)模塊存在非線性，整個(gè)儀表的非線性就很嚴(yán)重

? ? ? ? ? ? ·每個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，因此要考慮每個(gè)模塊的阻抗匹配問題。

? ? ? ? ? ? ·直接串聯(lián)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜，有很廣泛的運(yùn)用。

? ? ? ? II.差動(dòng)式

? ? ? ? ? ? 類似于siamese結(jié)構(gòu)，只不過在檢測(cè)中一個(gè)模塊為增量一個(gè)為減量，兩個(gè)模塊的本質(zhì)特性相同。有以下特性：

? ? ? ? ? ? ·有效輸出信號(hào)特高一倍，信噪比得到改善。

? ? ? ? ? ? ·非線性誤差減小。

? ? ? ? ? ? ·易于實(shí)現(xiàn)初始狀態(tài)的零輸入。

? ? ? ? III.參比式

? ? ? ? ? ? 也稱為補(bǔ)償式設(shè)計(jì)方法，采用參比式設(shè)計(jì)可以有效地消除或削弱環(huán)境條件變化對(duì)參數(shù)的影響? ? ??

? ? ? ? IV.平衡（反饋）式

? ? ? ? ? ? 閉環(huán)結(jié)構(gòu)儀表，引入反饋結(jié)構(gòu)，輸出關(guān)系可近似為反饋系數(shù)的倒數(shù)(類似模電)，使整個(gè)變換環(huán)節(jié)有較高的準(zhǔn)確度。

? ? ? ? ? ? ?分為有差隨動(dòng)式儀表和無差隨動(dòng)式儀表

? ? 2.檢測(cè)儀表常見的信號(hào)變換方法

? ? ? ? I.位移信號(hào)和電信號(hào)的變換

? ? ? ? ? ? 很多敏感元件將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成位移，所以位移與電信號(hào)的變換時(shí)在敏感元件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步用轉(zhuǎn)換元件來實(shí)現(xiàn)

? ? ? ? ? ? 霍爾元件：將霍爾元件置于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并于敏感元件自由端相連。當(dāng)敏感元件的自由端產(chǎn)生位移，并帶動(dòng)霍爾元件時(shí)，由于霍爾元件所受磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而改變霍耳電動(dòng)勢(shì)。

? ? ? ? ? ? 電容器：電容器由固定極板和動(dòng)極板組成，當(dāng)動(dòng)極板隨敏感元件自由端變化時(shí)，電容器的電容量隨之而變，從而把位移量轉(zhuǎn)換成電容量。

? ? ? ? ? ? 差動(dòng)變壓器：將敏感元件自由端與位于差動(dòng)變壓器骨架仲揀的鐵芯相連，敏感元件自由端的唯一變化改變變壓器的互感系數(shù)，式變壓器副邊線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化。

? ? ? ? II.電阻與電壓的變換（不平衡電橋）圖P101

? ? ? ? ? ? 輸出電壓 $U_o=U_{AC}=E(\frac{R_2}{R_1+R_2}-\frac{R_4}{R_3+R_4})$ ? ? ? ? 電阻相對(duì)變化量 $\varepsilon=\Delta R/R$

? ? ? ? ? ? a.等臂電橋，單臂工作

? ? ? ? ? ? ? ? 等臂電橋指初始狀態(tài)電橋的四個(gè)電阻阻值相等，單臂工作指只有 $R_1$ 為敏感元件，此時(shí)

? ? ? ? ? ? ? ? 電壓輸出? $U_o=\frac{-\varepsilon E}{4+2\varepsilon}\approx -\frac{1}{4}\varepsilon E$ ? ? ? ? 電流輸出 $I_o=\frac{-\varepsilon E}{R(8+5\varepsilon)}\approx \frac{-\varepsilon E}{8R}$

? ? ? ? ? ? b.第一對(duì)稱，單臂工作

? ? ? ? ? ? ? ? 第一對(duì)稱指 $R_{10}=R_{20};R_{30}=R_{40}$ ，單臂工作和上面一樣，只有 $R_1$ 為敏感元件，此時(shí)

? ? ? ? ? ? ? ? 電壓輸出 $U_o=\frac{-\varepsilon E}{4+2\varepsilon}\approx -\frac{1}{4}\varepsilon E$ ? ? ? ? 電流輸出 $I_0\approx \frac{-\varepsilon E}{4(R_{10}+R_{30})}$

? ? ? ? ? ? c.等臂電橋，雙臂工作

? ? ? ? ? ? ? ? 等臂指四個(gè)電阻初始阻值相等，雙臂工作指 $R_1、R_2$ 都是敏感元件

? ? ? ? ? ? ? ? 電壓輸出 $U_o=-\frac{1}{2}\varepsilon E$ ? ? ? ? ? ? ? ? 電流輸出 $I_o=\frac{-\varepsilon E}{R(4-\varepsilon^2)}=\frac{-\varepsilon E}{4R}$

? ? ? ? ? ? d.等臂電橋，四臂工作

? ? ? ? ? ? ? ? 等臂指四個(gè)電阻初始組織相等，四臂工作指四個(gè)電阻都是敏感元件

? ? ? ? ? ? ? ? 電壓輸出 $U_o=-\varepsilon E$ ? ? ? ? 電流輸出 $I_o=\frac{-\varepsilon E}{R(2-\varepsilon^2)}=\frac{-\varepsilon E }{2R}$

? ? ? ? ? ? 電橋的設(shè)計(jì)

? ? ? ? ? ? a.電橋的電壓和功率

? ? ? ? ? ? ? ? 等臂電橋 $P_E\approx \frac{E^2}{R_1}$ ? ? ? ? ? ? 第一對(duì)稱電橋 $P_E\approx\frac{R_1+R_{30}}{2R_1R_{30}}E^2$

? ? ? ? ? ? b.電橋的工作方式

? ? ? ? ? ? ? ? 電橋工作的臂越多靈敏度越高，非線性度越小， $m=\frac{R_{30}}{R_{10}}$ ，在第一對(duì)稱模式下m越大負(fù)載得到的功率越大，但是非線性誤差越大。

? ? ? ? ? ? c.電橋的電阻值

? ? ? ? ? ? ? ? 電壓輸出與電阻沒有關(guān)系，所以只要根據(jù)敏感元件的阻值來選電阻即可

? ? ? ? ? ? ? ? 電流輸出時(shí)如果已知負(fù)載電阻 $R_L$ ，則應(yīng)滿足 $R_L=\frac{R_{10}}{2}+\frac{R_{30}}{2}$

? ? ? ? III.電容與電壓的轉(zhuǎn)換

? ? ? ? ? ? ? ? 四種方法

? ? ? ? ? ? ? ? 橋式電路：采用交流電橋方式，被測(cè)電容作為其中一個(gè)橋臂

? ? ? ? ? ? ? ? 脈寬調(diào)制電路：其輸出電壓 $u_o=\frac{\Delta C}{C_0}u_m;\ \ \ u_m為運(yùn)算放大器A、B輸出的幅值$

? ? ? ? ? ? ? ? 運(yùn)算放大電路：輸出電壓 $u_o=-\frac{C_0}{C_x}E$

? ? ? ? ? ? ? ? 諧振電路：輸出電壓 $u_o=\frac{E}{1-\omega ^2LC+j\omega RC}$

? ? ? ? 檢測(cè)儀表常用的非線性補(bǔ)償方法

? ? ? ? ? ? 直接串聯(lián)法、非線性負(fù)反饋法、軟件線性化法

溫度檢測(cè)儀表

? ? ? ? 溫標(biāo)：描述系統(tǒng)不同自由度之間能量分布狀況的基本物理量，用來度量物體溫度高低的標(biāo)尺為溫標(biāo)。溫標(biāo)住喲啊半酣兩方面內(nèi)容：一是給出溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，而是給出溫度的測(cè)量單位。

? ? ? ? ? ? ? ? ? 溫標(biāo)有：國(guó)際基本溫標(biāo)是熱力學(xué)溫標(biāo)，單位為開爾文；攝氏溫標(biāo)時(shí)國(guó)際的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，單位為攝氏度；國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。

? ? ? ? I.熱電偶

? ? ? ? ? ? 熱電偶基本公式 $E_{AB}(t,t_0)=e_{AB}(t)-e_{AB}(t_0)$

? ? ? ? ? ? ? ? 可以用中間導(dǎo)體定律和中間溫度定律對(duì)上述式子進(jìn)行拆分計(jì)算

? ? ? ? ? ? 國(guó)際上最常用的四種熱電偶材料

? ? ? ? ? ? ? ? 1.鉑銠30-鉑銠6? ? 測(cè)量范圍0~1600攝氏度，熱電勢(shì)最小

? ? ? ? ? ? ? ? 2.鉑銠10-鉑? ? 測(cè)量范圍0~1300攝氏度，熱電勢(shì)較小

? ? ? ? ? ? ? ? 3.鎳鉻-鎳硅? ? 測(cè)量范圍 -270~1000攝氏度，熱電勢(shì)較大

? ? ? ? ? ? ? ? 4.鎳鉻-銅鎳? ? 測(cè)量范圍 -270~870攝氏度，熱電勢(shì)最大

? ? ? ? ? ? 熱電偶材料的要求

? ? ? ? ? ? ? ? 1.在測(cè)量溫度范圍內(nèi)熱點(diǎn)性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測(cè)介質(zhì)變化，不易氧化腐蝕。

? ? ? ? ? ? ? ? 2.電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)小。

? ? ? ? ? ? ? ? 3.熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大，并且希望變化率接近常數(shù)

? ? ? ? ? ? ? ? 4.機(jī)械強(qiáng)度高，工藝簡(jiǎn)單。

? ? ? ? ? ? 熱電偶自由端溫度處理

? ? ? ? ? ? ? ? 自由端就是 $t_0$ ,由于國(guó)際分度表的 $t_0$ 都是0攝氏度，而實(shí)際使用中一般不是0攝氏度，因此如果直接根據(jù)得到的熱電勢(shì)在國(guó)際分度表上找對(duì)應(yīng)溫度的話會(huì)相差 $E_{AB}(t,0)-E_{AB}(t,t_0)=E_{AB}(t_0,0)$ ,因此需要對(duì)熱電偶的自由端溫度進(jìn)行處理。

? ? ? ? ? ? ? ? 計(jì)算修正法：測(cè)出t0后通過測(cè)得電動(dòng)勢(shì)值經(jīng)計(jì)算得到t

? ? ? ? ? ? ? ? 自由端恒溫法：保持自由端的溫度t0不變

? ? ? ? ? ? ? ? 自動(dòng)補(bǔ)償法:用溫度敏感電阻構(gòu)成補(bǔ)償電橋，利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)來補(bǔ)償熱電偶因自由端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化值引用自動(dòng)補(bǔ)償法以后回路的電動(dòng)勢(shì)值將變?yōu)?img class="math-inline" src="https://math.jianshu.com/math?formula=E%3DE_%7BAB%7D(t%2Ct_0)" alt="E=E_{AB}(t,t_0)" mathimg="1">

? ? ? ? ? ? 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式

? ? ? ? ? ? ? ? 普通型熱電偶；鎧裝型熱電偶

? ? ? ? II.熱電阻

? ? ? ? ? ? 熱電阻的材料一般是鉑、銅。他們?cè)诓煌瑴囟认碌碾娮枳柚档谋砀裥问揭渤蔀榉侄缺?，在測(cè)量系統(tǒng)中，采用三線制接法減少引線電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

? ? ? ? III.其他接觸式溫度檢測(cè)儀表

? ? ? ? ? ? 玻璃管溫度計(jì)；壓力式溫度計(jì)；雙金屬溫度計(jì)；集成溫度傳感器

? ? ? ? IV.非接觸式溫度檢測(cè)儀表

? ? ? ? ? ? 非接觸式溫度檢測(cè)儀表主要是利用物體輻射能隨溫度而變化，也成為輻射式溫度計(jì)

? ? ? ? ? ? 輻射測(cè)溫的三種基本方法：全輻射法；亮度法；比色法。

? ? ? ? ? ? 輻射式溫度計(jì)分為全輻射式溫度計(jì)、光電溫度計(jì)、比色溫度計(jì)、紅外溫度計(jì)

? ? ? ? V.溫度檢測(cè)儀表的使用

? ? ? ? ? ? 1.正確選擇測(cè)溫位置

? ? ? ? ? ? 2.同等條件下盡可能縮小溫度敏感元件和保護(hù)套管的體積

? ? ? ? ? ? 3.正確的安裝以保證被測(cè)介質(zhì)與敏感元件間充分熱交換

壓力檢測(cè)儀表

? ? 1.壓力的定義

? ? ? ? 指均勻而垂直作用域單位面積上的力，單位為帕斯卡，一牛頓的力垂直均勻地作用在1平方米地面積上產(chǎn)生的壓力稱為1帕斯卡

? ? 2.液體壓力計(jì)

? ? ? ? 工作原理： $\Delta p=\rho gh$ ?,U型管兩邊的氣壓差等于液體的密度乘重力加速度乘高度差

? ? ? ? 液體壓力計(jì)的誤差來源

? ? ? ? ? ? 1.溫度誤差：指壓力計(jì)所處環(huán)境的溫度變化而引起的測(cè)量誤差

? ? ? ? ? ? 2.安裝誤差：當(dāng)壓力計(jì)安裝不垂直時(shí)產(chǎn)生安裝誤差

? ? ? ? ? ? 3.重力加速度誤差：液體測(cè)壓需要用到重力加速度，因此需要精準(zhǔn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?/p>

? ? ? ? ? ? 4.傳壓介質(zhì)誤差

? ? ? ? ? ? 5.讀數(shù)誤差

? ? 3.彈性式壓力檢測(cè)儀表

? ? ? ? 用彈性元件作為壓力敏感元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移，經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮头糯髾C(jī)構(gòu)通過指針指示被測(cè)壓力大小

? ? ? ? 常用的彈性式壓力檢測(cè)表分為彈簧管、波紋管差壓計(jì)、膜片、膜盒

? ? ? ? 彈簧管：準(zhǔn)確度等級(jí)最高為0.1級(jí)，可以測(cè)量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓、高壓，應(yīng)用廣泛。

? ? ? ? 波紋管差壓計(jì)：不僅可以測(cè)壓力還可以測(cè)壓差，測(cè)量范圍較小，一般為0~0.4MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5~2.5級(jí)。

? ? ? ? 膜片壓力表：測(cè)量范圍最高可達(dá)2.5MPa。

? ? ? ? 膜盒壓力表：測(cè)量范圍一般為-20~40kPa，準(zhǔn)確度等級(jí)一般為1.5~2.5.

? ? 4.電遠(yuǎn)傳式壓力檢測(cè)儀表

? ? ? ? 利用彈性元件作為敏感元件，配上適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換原件和轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)傳。

? ? ? ? 力平衡式壓力變送器：

? ? ? ? ? ? 基于杠桿原理力矩平衡工作，彈性元件的位移帶動(dòng)杠桿的一段，使裝在杠桿另一端的位移-電信號(hào)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生電流輸出，輸出信號(hào)正比于壓力的大小，并同時(shí)通過電磁反饋裝置杠桿施加反饋力，最后達(dá)到力矩平衡。

? ? ? ? 電容式差壓變送器：

? ? ? ? ? ? 由檢測(cè)部分和信號(hào)變換部分構(gòu)成，檢測(cè)部分是一對(duì)差動(dòng)電容器，作為彈性元件的測(cè)量膜片為電容器的可動(dòng)電極，信號(hào)變換部分是將電容變化量轉(zhuǎn)化成電流輸出，輸出電流大小正比于被測(cè)壓力的大小。

? ? ? ? 這兩類變送器穩(wěn)定性好、量程范圍寬，適用范圍廣。除此之外電遠(yuǎn)傳式壓力檢測(cè)表還有霍耳壓力傳感器、電感式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器

? ? 5.壓力表的使用

? ? ? ? 量程的選擇：測(cè)量的最大壓力值不應(yīng)大于量程的四分之三，最小值不應(yīng)小于量程的三分之一。

? ? ? ? 準(zhǔn)確度等級(jí)選擇

物位測(cè)量?jī)x

? ? 物位包括液位、界面（兩種液體的分界面）、料位（塊狀顆粒狀物質(zhì)的堆積高度），對(duì)應(yīng)液位計(jì)、界面計(jì)、料位計(jì)

? ? 物位測(cè)量分為連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量?jī)煞N，前者能連續(xù)測(cè)出物體的任何高度，后者只能該處物位是否能達(dá)到某一高度

? ? 1.靜壓式液位計(jì)

? ? ? ? 根據(jù)液體壓強(qiáng)公式 $P_B-P_A=H\rho g$ ，若容器敞口，A的壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)

壓力式測(cè)位儀

? ? ? ? 壓力計(jì)式液位計(jì)如上圖所示，這類物位計(jì)要求測(cè)量點(diǎn)和液位零面絕對(duì)重合，否則就會(huì)引起靜壓誤差，由于實(shí)際安裝中不一定能滿足這個(gè)要求，需要對(duì)壓力變送器進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整，是他在只受附加靜壓差時(shí)輸出為0

? ? ? ? 量程遷移

? ? ? ? ? ? 原理上就是測(cè)壓點(diǎn)低于液位零面

? ? ? ? ? ? 負(fù)遷移：

? ? ? ? ? ? ? ? 負(fù)遷移的重點(diǎn)是差壓變送器和測(cè)壓點(diǎn)之間充滿的密度為 $\rho_2$ 的液體

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 因此有 $P_-=P_0+\rho_2gh_2;\ \ P_+=P_0+\rho_1gH+\rho_2gh_1$

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 氣壓差為 $\Delta p=H\rho_1g+h_2\rho_2g-h_1\rho_2g=H\rho_1g-B;這里B=(h_2-h_1)\rho_2g$

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 也就是說當(dāng)高度H=0的時(shí)候，氣壓差為-B，因此稱為負(fù)遷移

負(fù)遷移示意圖

? ? ? ? 正遷移：

? ? ? ? ? ? 正遷移的核心在于測(cè)壓點(diǎn)低于液位零面，但是差壓變送器和測(cè)壓點(diǎn)之間沒有加隔離灌，此時(shí)差壓變送器和測(cè)壓點(diǎn)之間的物質(zhì)和測(cè)壓點(diǎn)的物質(zhì)相同。

? ?????????? $P_-=P_0;\ \ \ P_+=P_0+\rho_1g(H+h)$

? ?????????? $\Delta p=H\rho_1g+h\rho_1g=H\rho_1g+C$ ? ? C為正遷移量

? ? 2.浮力式液位計(jì)

? ? ? ? 浮力式液位計(jì)分為恒浮力式和變浮力式兩種，恒浮力式液位計(jì)采用漂浮于頁(yè)面上的浮子，由浮子帶動(dòng)其他顯示裝置指示液面的高低；變浮力式利用沉浸在被測(cè)液體中的浮筒所受的傅里與液面的位置有關(guān)檢測(cè)液位

? ? ? ? ? ? 這種液位計(jì)不僅能測(cè)液位還能測(cè)量?jī)煞N互不相溶的液體的界位；但測(cè)量范圍有限，測(cè)量值容易受液體密度影響，維護(hù)麻煩

? ? ? ? ? ? 液位可由該公式計(jì)算 $H=\frac{C}{A\rho g}\Delta x ;\ \ C—彈簧剛度；A—浮筒橫截面積；\rho—液體密度$

? ? 3.電容式測(cè)位計(jì)

? ? ? ? ? ? 這類電位計(jì)可以看成是上下兩個(gè)電容的并聯(lián)，電容值相加

? ? ? ? ? ? 當(dāng)液體為不導(dǎo)電液體時(shí)：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 電容的變化量和液位高度線性關(guān)系 $\Delta C=\frac{2\pi(\varepsilon_2-\varepsilon_1)}{\ln \frac{R}{r}}H$

? ? ? ? ? ? 當(dāng)液體為導(dǎo)體時(shí)：

? ?????????????????????????? $\Delta C=\frac{2\varepsilon_3}{\ln \frac{R}{r}}H;\ \ \ \ \varepsilon_3為絕緣套管的介電常數(shù)$

? ? 4.其他物位計(jì)

? ? ? ? I.超聲波物位計(jì)

? ? ? ? ? ? 其實(shí)就是利用超聲波從液體的底部發(fā)射，反射回來接收，超聲波走的路程的一半就是液位

? ? ? ? ? ? 超聲波的速度一般和介質(zhì)與溫度有關(guān)，所以在測(cè)量時(shí)候必須進(jìn)行補(bǔ)償

? ? ? ? ? ? ? ? 1.溫度補(bǔ)償法：測(cè)出被測(cè)介質(zhì)的溫度，根據(jù)已知聲速與溫度之間的關(guān)系自動(dòng)補(bǔ)償溫度引起的聲速變化。

? ? ? ? ? ? ? ? 2.設(shè)置矯正法：先通過安裝在介質(zhì)內(nèi)固定距離的一組探頭測(cè)出聲波在介質(zhì)中傳播的速度，在進(jìn)行測(cè)量得到物位。

? ? ? ? II.射線式物位計(jì)

? ? ? ? ? ? 通過射線衰減公式算出穿過的距離

? ?????????????????????????????? $I=I_0e^{-\mu H}；\ \ \ \mu—吸收系數(shù)；H—穿過厚度$

? ? ? ? ? ? 系統(tǒng)的組成：射線源、探測(cè)器

? ? ? ? III.微波物位計(jì)

? ? ? ? ? ? 和超聲波一樣、也是利用波的速度和時(shí)間算出波走的距離以得到液位，不同的是微波的速度為光速，一般不收到壓力、溫度的影響。

? ? ? ? IV.磁致伸縮式液位計(jì)

? ? ? ? ? ? 該液位計(jì)通過測(cè)量脈沖發(fā)出到接受回波的時(shí)間求得液位，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。

流量檢測(cè)儀表(流體力學(xué)沒學(xué)這個(gè)學(xué)nm)

? ? 流量值單位時(shí)間內(nèi)流體經(jīng)過管道的某一截面的數(shù)量，也稱為瞬時(shí)流量。在某一段時(shí)間內(nèi)流過的流體總和稱為累積流量。

? ? 流量監(jiān)測(cè)方法分類：

? ? ? ? 體積流量：直接法（容積法，直接測(cè)量容積）；間接法(速度法，通過各種操作測(cè)量速度以反映容積)

? ? ? ? 質(zhì)量流量：直接法（檢測(cè)元件輸出的信號(hào)直接反應(yīng)質(zhì)量流量）；間接法：用兩個(gè)檢測(cè)元件分別檢測(cè)兩個(gè)參數(shù)，用這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出質(zhì)量

? ? 1.節(jié)流式流量計(jì)

? ?????????????? $q_m=\frac{C\varepsilon A_0}{\sqrt{1-\beta^4}}\sqrt{2\rho_1 \Delta p} \ \ \ q_m—流量；C—流出系數(shù)；\varepsilon—可膨脹系數(shù)，液體=1；A_0—開孔面積；\beta—開孔直徑與管道直徑之比；\rho_1—流體密度$

? ? ? ? 流出系數(shù)C影響測(cè)量準(zhǔn)確度，受多個(gè)參數(shù)影響

? ? ? ? ? ? ·取壓方式：取壓方式有角接取壓法、法蘭取壓法、D-D/2取壓法

? ? ? ? ? ? ·雷諾數(shù)：當(dāng)雷諾數(shù)達(dá)到某個(gè)臨界值后流出系數(shù)取向定值

? ? ? ? ? ? ·直徑比：直徑比越小測(cè)量準(zhǔn)確度越高，壓力損失越大。

? ? 2.渦流流量計(jì)

? ? ? ? 流體經(jīng)過非流線型物體時(shí)下游兩側(cè)出現(xiàn)漩渦，漩渦頻率 f 和流速成正比，與柱體的特征尺寸d（漩渦發(fā)聲體迎面最大寬度）成反比???????? $f=S_t\frac{v}u0z1t8os$

? ? 3.電磁流量計(jì)

? ?????? $E_x=BDv$ ? ? ? ? D為管道直徑，v為垂直于磁力線方向的流體平均速度

? ? 4.超聲波流量計(jì)

? ? ? ? 超聲波流量計(jì)是根據(jù)聲波在靜止流體中的速度和在流動(dòng)流體中的傳播速度不同這一原理工作的

? ? ? ? 超聲波流量計(jì)分為時(shí)差法、相位差法、頻率差法，多使用頻率差法，頻率差法可以減小聲速受溫度影響的程度。

? ? ? ??? ? ? ? ? ? ·

氣體成分分析儀表

? ? 目的是分析各種氣體混合物中各組分的含量或其中一組分的含量。氣體成分分析儀一般由傳感器、信號(hào)放大器和處理單元、顯示單元以及控制單元組成。通常要和采樣系統(tǒng)配合使用。

? ? 1.氣體成分分析原理分類????????

? ? ? ? 電化學(xué)式：電導(dǎo)式、電量式、電位式、電解式、PH計(jì)、離子濃度等

? ? ? ? 熱學(xué)式：熱導(dǎo)式、熱化學(xué)式等

? ? ? ? 光學(xué)式：紅外、紫外吸收式光學(xué)分析儀，光散射、光干涉式光學(xué)分析儀。

? ? ? ? 射線式：X射線、gamma射線、同位素、微波分析

? ? ? ? 磁學(xué)式：磁性央企分析儀、核磁共振儀

? ? ? ? 色譜式：氣相色譜儀、液相色譜儀

? ? ? ? 電子光學(xué)式和離子光學(xué)式：電子探針、離子探針、質(zhì)譜儀

? ? 2.氧量分析儀

? ? ? ? 該儀器的作用是測(cè)量未知?dú)怏w中的氧含量，主要有氧化鋯分析儀和熱磁式分析儀

? ? ? ? 氧化鋯分析儀的基本公式： $E=\frac{RT}{4F}\ln \frac{p_R}{p_x};\ \ \ \ R—理想氣體常數(shù)；T—氧化鋯所處溫度；F—法拉第常數(shù)；p_R、p_x—參比氣體和被測(cè)氣體的氧含量$

? ? ? ? 氧濃差電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)氧含量成對(duì)數(shù)關(guān)系，所以電路中必須要有反對(duì)數(shù)放大電路，測(cè)量時(shí)必須要有濃度一定的參比氣體，常用空氣作為參比氣體。

? ? ? ? 氧化鋯分析儀與熱磁式分析儀相比具有靈敏度高、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)

? ? 3.熱導(dǎo)式氣體分析儀

? ? ? ? ? ? 利用混合氣體的總熱導(dǎo)率隨著被測(cè)組分的含量比那花而變化的原理制成連續(xù)氣體分析儀

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SB自動(dòng)檢測(cè)復(fù)習(xí)筆記(By Myosotis.)

第一章 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)