自动检测和过程控制重点总结
为什么要进行冷端温度补偿?
(1)根据热电偶测温原理【E(t,t0)＝f(t)－f(t0)】，只有当参比端温度t0稳定不变且已知时，才能得到热电势E和被测温度t的单值函数关系。
(2)实际使用的热电偶分度表中热电势和温度的对应值是以t0=0℃为基础的，但在实际测温中由于环境和现场条件等原因，参比端温度t0往往不稳定，也不一定恰好等于0℃，因此需要对热电偶冷端温度进行处理。 常用的冷端补偿方法有如下几种。 (一)零度恒温法(冰浴法)(二)计算修正法(三)冷端补偿器法 (四)补偿导线法
一、温度计的选择原则 (1)满足生产工艺对测温提出的要求；(2)组成测温系统的各基本环节必须配套；(3)注意仪表工作的环境；(4)投资少且管理维护方便。 二、感温元件的安装要求(1)正确选择测温点；
(2)避免热辐射等引起的误差；(3)防止引入干扰信号；
(4)确保安全可靠。接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。 优点：结构简单、可靠，测温精度较高。 缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场，同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐蚀性介质测量。
自动平衡电桥与电子电位差计在外形结构上十分相似，许多基本部件完全相同。但它们终究是不同用途的两种模拟式显示仪表，主要区别如下：(1)配用的感温元件不同； (2)作用原理不同；(3)感温元件与测量桥路的连接方式不同； (4)电子电位差计的测量桥路具有对热电偶自由端温度进行自动补偿的功能，自动平衡电桥不存在这一问题。 (三) 数字式显示仪表的特点(1)准确度高，可避免视差。 (2)灵敏度高，响应速度快，而且不受输送距离限制。
(3)量程和极性可以自动转换，因而量程范围宽，能直接读出测量值和累积值。 (4)体积小，重量轻，易安装，可以在恶劣环境中工作。
(5)其中的智能型数字式显示仪表，还有量程设定、报警参数设定、自动整定PID参数、 仪表数据掉电保护、可编程逻辑控制等功能。 (三) 电子电位差计技术指标 (1)基本误差。电子电位差计的基本误差包括两种，一是指示基本误差，二是记录基本误差 。 (2)全行程时间。在使用过程中当被测参数发生变化时，衡量仪表指示器反映被测参数变化的速度性质的指标，用全行程时间表示。
(3)仪表不灵敏区。它是指仪表指针不发生变化的输入信号最大变化范围，通常不超过量程的0.25%或0.5%。
热电极材料要求 (1) 应输出较大的热电势，以得到较高的灵敏度，且要求热电势E(t)和温度t之间尽可能地呈线性函数关系； (2) 能应用于较宽的温度范围，物理化学性能、热电特性都较稳定。即要求有较好的耐热性、抗氧性、抗还原、抗腐蚀等性能； (3) 要求热电偶材料有较高的导电率和较低的电阻温度系数；
(4) 具有较好的工艺性能，便于成批生产。具有满意的复现性，便于采用统一的分度表。 (二)测量误差与测量不确定度的区别 是误差理论中的两个重要且不同的概念，它们都可用作测量结果准确度评定的参数，是评价测量结果质量高低的重要指标：
(1)误差是不确定度的基础，研究不确定度首先需要研究误差，只有对误差的性质、分布规律、相互联系及对测量结果的误差传递关系等有了充分的了解和认识，才能更好地估计各不确定度分量，正确得到测量结果的不确定度，用测量不确定度表示测量结果，易于理解、便
于评定，具有合理性和实用性。 (2)测量不确定度的内容不能包罗更不能取代误差理论的所有内容，不确定度是现代误差理论的内容之一，是对经典误差理论的一个补充。 准确度也称精确度，是指测量结果与实际值相一致的程度，是测量的一个基本特征 这种电磁波是由物体内部带电粒子在分子和原子内振动产生的，其中与物体本身温度有关传播热能的那部分辐射，称为热辐射
若某物体的辐射亮度E(l,T)与温度为TL的绝对黑体的亮度E0(l,TL)相等，则称TL为这个物体在波长为l时的亮度温度 测量值xi与平均值之差称为残差 分辨力是指仪器能检出和显示被测信号的最小变化量，是有量纲的数
相对误差是指被测量的绝对误差与约定值的百分比。 系统误差指在偏离测量规定条件时或由于测量方法引入的因素所引起的、按某确定规律变化的误差 随机误差指在实际条件下多次测量同一个量时，如果误差的绝对值和符号以不可预定方式变化的误差
粗大误差指由于错误的读取示值，错误的测量方法等所造成，明显歪曲了测量结果的误差 附加误差:仪表偏离规定的正常工作条件时所产生的与偏离量有关的误差。
置信区间随机变量取值的范围[-a,a]置信概率p是随机变量在置信区间的范围内取值的概率
测量不确定度是表征合理地赋予被测量值的分散性并与测量结果相联系的参数。 压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时而发生变形，并在其表面上产生电荷；而且在去掉外力后，它们又重新回到原来的不带电状态，这种现象就称为压电效应
应变效应：当金属导体受力(拉伸或压缩)，导体的几何尺寸及其电阻率都会发生变化，从而引起电阻值的相对变化，且阻值变化与应变成正比。
(四)测量结果数据处理的步骤(1)对测得值进行修正，列成表格；1n(2)求算术平均值：x??xi；ni?1(3)列出残差?i与?i2，并验证??i=0；(5)按|?i|>3?原则，剔除坏值，并从(2)重新计算；(6)判断有无系统误差，如有系差，查明原因，重新测量；(7)求算术平均值的标准偏差：???/n；(8)得出最终表达式，即：x?x?z? (z=1,2,3)。刘玉长1n(xi?x)2；(4)用贝塞尔公式计算标准差?：???n?1i?1 光学高温计在测量物体温度时，是由人的眼睛来判断亮度平衡状态，带有测量人的主观性，
同时由于测量温度是不连续的，使得难以做到被测温度的自动记录 光电高温计与光学高温计相比，主要优点有：
灵敏度高；精确度高；使用波长范围不受限制；光电探测器的响应时间短； 便于自动测量与控制。
绝对黑体辐射的两个波长l1和l2的亮度比等于被测辐射体在相应波长下的亮度比时，绝对黑体的温度就称为这个被测辐射体的比色温度 比色法光学测温的特点
(1)由于光谱发射率与波长的关系，比色温度可以小于、等于或大于真实温度。对于灰体，当el1=el2≠1时，同样可能出现T= TR，这是比色温度计最大优点。由此，波长的选择是决定该仪表准确度的重要因素。
(2)中间介质如水蒸气，二氧化碳、尘埃等对l1和l2的单色辐射均有吸收，尽管吸收率不一定相同，但对单色辐射亮度的比值R的影响相对会减小。 与光谱辐射温度计相比，比色高温计的准确度通常较高、更适合在烟雾、粉尘大等较恶劣环境下工作。
仪表量程的选择原则：安全、可靠：
(1)被测压力较稳定场合：最大工作压力不应超过仪表满量程的3/4；
(2)被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的2/3； (3)为保证测量准确度，最小工作压力不应低于满量程的1/3； (4)优先满足最大工作压力条件； (5)实际量程符合国家标准规定值。我国出厂的压力(差压)仪表的量程系列：(1.0、1.6、2.5、4.0、6.0)×10nPa。
一 简答题
1.测量压力的仪表，按其转换原理不同那个，可以分为几类，各是什么？
答：测量压力的仪表，按其转换原理不同，可以分为四大类，分别为： 1） 液注式压力计2）弹簧式压力计3）电器式压力计4）活塞式压力计
2.测量物位仪表按其工作原理主要由哪些类型？
答：1.直读式物位仪表；2.差压式物位仪表；3.浮子式物 位仪表；4.电磁式物位仪表；5.和辐射式物位仪表；6.声波式物位仪表；7.光学式物位仪表
3.什么是温度？温度可以测量吗？
答：温度是物体的冷热程度。温度不能直接测量，只能借助于不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特点来加以间接测量。
4.什么是压力式温度计，是根据什么原理工作的？
答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫做压力式温度计，它是根据在密闭系统中的液体，气体
或低沸点液体的饱和蒸汽在受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测的温度。
5.差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单片行不行？
答：因为膜盒在使用的差压范围内，具有很好的灵敏性和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响：由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有阻尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不易使用。
6.浮筒液位计的校验方法有哪几种？
答：主要有灌液法和挂重法。但现场一般一般采用液校法，倘若被测液体不是水和酒精，则可以通过密度换算成水和酒精代校，在检修期间可采用挂重校检法。校检时把浮筒取下，挂上砝码盘，计算出浮筒的起始端，中间和终端的值，进行加砝码校验。
7.什么是温标的三要素？何谓温标？
答：1）选择一些纯物质的平衡太温度作为温标的基准点；2）规定了不同温度范围内的基准仪器；3）建立了基准仪器的示值与国际温标间关系的插补公式。
8.在分度号S，K，E三种热偶中，100摄氏度时的哪种电势最大，哪种最小？
答：100摄氏度时，分度号K的热电势为4.095mv;100度时，分度号E的热电势是6.317mv。所以E的热电势最大，K次之，S最小。
9.补偿导线与其匹配的热偶的热电特性完全相同吗？
答：补偿导线比热电偶便宜，在0~100度范围内，它的热电性质和所配的热偶性质相同，所以使用补偿导线犹如将配偶延长，把热偶冷端延长到远离热源的控制室或其它读数方便的地方；不过严格的说，补偿导线和热偶电势并不完全相同。例如：补偿导线铜-镍铜，100度电势为4.27mv，二和其相配的K型热电偶则为4.095mv；补偿导线铜-镍铜100度电势为0643mv，而和其相配的S型热电偶则为0.645.
10.什么是绝对误差？
答：是测量结果与真值之差。
11.什么是相对误差？
答：是相对误差和被测量值之比
12.什么是引用误差？
答：是绝对误差和量程值比。
13.调整差压变送器时，零点和量程会不会相互影响？
答：调整量程时，因为改变了力平衡关系，所以影响零位。调整零位时，虽然也会引起膜盒，密封膜片，拉条等弹性元件的位置变化，因而产生附加力，但是很微小，所以一般不影响量程.
15.热电偶冷端补偿一般采用哪几种方法？
答：1.冰点法；2.计算法；3.平衡电桥法.;4.机械零点调零法
16.检测系统是由哪几部分组成？说明各部分作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置是由传感器，测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取，转换，显示和处理功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图为检测系统组成框图
电源 传感器 测量电路 指示仪 记录仪 电源 数据处理仪器
传感器是把被测量转换成电学量的装置，是检测系统与被测对象直接发生关系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取的信息的质量往往是由传感器的性能决定的，因为检测
系统的其他环节无法添加新的检测信息并且不容易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易与测量的电压或电流 信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满 足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗 匹配、微分、积 分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使 人们了解被测量的大小或变化的过程。 19. 什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么? 它们各 反映何种误差? 答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小 和符号保持不变，或按照一定的规律变化的误差。随机误差则是指在相同 条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化 的误差。正确度是指测量结果与理论真值的一致程度，它反映了系统误差 的大小，精密度是指测量结果的分散程度，它反映了随机误差的大小。
直接测量方法有几种？它们的定义是什么？ 正确答案 直接测量方法中有零位法、偏差法和微差法。零位法是指被测量与已知标准量在 比较仪器中进行比较，当指零机构平衡（指零）时，确定被测量就等于已知标准量。偏差法 是指用测量仪表的指针相对于表盘上刻度线的位移来直接表示被测量的大小。微差法是零位 法和偏差法的组合。先将被测量与一个已知标准量进行比较，当然该标准量尽量接近被测量， 这相当于不彻底的零位法。不足部分，也就是被测量与已知标准量之差，再用偏差法测出。
2、 传感器的静态特性的技术 指标及其定义是什么？
正确答案 传感器静态特性技术指标有线性度、灵敏度、迟滞和重复性。 线性度：指实际输出 — 输入特性曲线和理论曲线两者之间的偏差与输出满度值之比。 灵敏度：指传感器在稳定标准条件下，输出变化量与与之相对应的输入变化量的比值。 迟滞： 输入量增大行程期间和输入量减小行程期间，输出—输入特性曲线不重合的程度。 重复性：输入量在同一方向〈增加或减少〉做全量程内连续重复测量，所得输出—输入特性 曲线不一致的程度。
3、 什么叫热电阻效应？金属热电阻效应的特点和形成的原因。
正确答案 物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象叫热电阻效应。金属热电阻效应的特 点是其电阻 - 温度特性曲线为正斜率。即金属材料的电阻率随温度的升高而增加。产生上述 特点的原因是由于金属材料的载流子为自由电子，当温度在一定范围内升高时，虽然自由电 子的总数基本保持不变，但是，每个自由电子的动能将增加，造成自由电子作定向运动的阻 力增加，这就是形成金属热电阻效应的原因。
6.电感式传感器测量电路的主要任务是什么？变压器电桥和带相敏整流的交流电桥谁能
更好地完成这一任务？为什么？ 正确答案 电感式传感器测量电路的主要任务是将传感器输出的电感量，转换成与此电感成 一定关系的电信号（电压、电流、频率等），以使用电测仪表进行测试。 带相敏整流的交 流电桥能更好地完成上述任务，因为该电桥不仅消除了零点残余电压，而且其基本特性既能 反映位移的大小，又能反映位移的方向。
7、何谓零点残余电压？说明该电压的产生原因及消除方法。
正确答案 差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，或称为零位输出电压，简
自动检测和过程控制重点考题
