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《自动检测与仪表》复习要点
1．绪论 基本概念：
?任何一个工业控制系统都必然要应用一定的检测技术和相应的仪表单元，它们是控制系统的重要基础。检测单元完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
?典型工业检测仪表控制系统结构图
被控（被测）对象：控制系统的核心，工艺参数需要保持在给定数值的生产设备或过程等；
检测单元：完成对所有被控（测）变量的测量； 变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式，即1~5V DC或4~20mA DC模拟信号或各种仪表控制系统所需要的数字信号；
显示单元：是控制系统的附属单元，它将检测单元测量获得的有关参数，通过适当的方式显示给操作人员，这些显示方式包括曲线、数字和图像等；
调节单元：完成控制规律的运算，它将变送器传输来的测量信号与给定值进行比较，并对比较结果进行调节运算，以输出作为控制信号。常用的常规控制规律包括位式调节、PID调节等；
执行单元：控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行机构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现对被控变量的调节作用。
?测量：将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 ?测量范围是指“测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值”，也就是被测量可按规定的准确度进行测量的范围。
量程是指测量范围的上限值和下限值的代数差。 ?测量误差：绝对误差?=测量值x-真实值x0 相对误差?=?/x0?100%； ?仪表误差： ???max?100%；（整体上评价仪表测量的好坏）
量程?精确度
仪表精度等级a（去掉仪表误差的“?”号和“%”）
a=0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，等 仪表精度等级的划分和选择。
?仪表变差（变差应小于或等于仪表的基本误差）
变差?正行程测量值?反行程测量值max量程?100%??max量程?100%
合格仪表，仪表的变差应小于仪表的允许误差。
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?灵敏度和分辨率
灵敏度S：仪表对被测参数变化的灵敏程度，常以被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量ΔY与引起此变化的输入变化量ΔU之比表示，即
S=?Y ?U分辨率：仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称为仪表灵敏限。 ?零点迁移和量程迁移
在实际应用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程，为此可对仪表进行零点或量程的调整。通常将零点的变化称为零点迁移，而量程的变化则称为量程迁移。
?滞环、死区和回差 滞环：因为仪表内部的某些元件具有储能效应，使得仪表检验所得的实际上升曲线和实际下降曲线常出现不重合的情况；
死区：因为仪表内部的某些元件，使得仪表输入在小到一定范围后不足以引起输出的任何变化，而这一范围则称为死区；
回差：如果某个仪表既具有储能效应，又具有死区效应，其综合效应将是以上两者的结合，实际上升曲线和实际下降曲线间都存在差值，其最大的差值称为回差，也称为变差，或来回变差。
?重复性和再现性 重复性：在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进行测量所得的多个输出值之间相互一致的程度，不包括滞环和死区。实际上，某种仪表的重复性常选用上升曲线的最大离散程度和下降曲线的最大离散程度两者中的最大值来表示。重复性衡量仪表不随随即因素影响的能力。
再现性：包括滞环和死区，它是仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散程度的表示，常取两种曲线之间离散程度最大点的值表示。再现性是仪表性能稳定的一种标志。
?可靠度
衡量仪表能够正常工作并发挥其功能的程度。
2.误差分析基础
?测量的准确度和精密度 精密度：用同样方法与设备对同一未知量进行多次检测时测量值不一，把测量值之间差异小的测量称为精密测量，即精密度高。
测量准确度：在同样条件下，进行无数次测量所得的平均值与真值仍有偏差，这个偏差小的测量称为准确测量，即准确度高。
?误差分类
系统误差：指测量器件或方法引起的有规律的误差，体现为与真值之间的偏差。这种误差的绝对值和符号保持不变，或测量条件改变时误差服从某种函数关系变化。可以消除
随机误差：大样本测量值的随机误差服从正态分布，小样本测量值的随机误差服从t分别。无法消除。
粗大误差：指由于观测者误读或传感要素故障而引起的歧异误差。含有粗大误差的测量值称为坏值，根据统计检验方法的准则可以判断是否有坏值，坏值应当剔除。
?置信区间与置信概率
?误差传递法则（意义和应用）
根据直接测量量的误差值，确定由这些直接测量量确定的间接测量量的误差。
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?不等精度测量的加权和误差：（意义和应用）
权重：根据不同测量方法对应的测量精度，一般用其方差σ2的倒数表示。 加权平均值；
加权平均结果的误差。
?粗大误差校验的方法（意义和应用） 3σ法则； t法则；
格罗布斯法则。
?测量不确定度：表示测量结果的不可信程度，是与测量结果相关联的参数。 ?最小二乘法及其应用（仅要求掌握线性拟合）
3.检测技术及方法分析
检测系统的基本功能：信号变换与信号选择、基准保持与比较和显示与操作。 ?基本概念
开环检测与闭环检测 直接检测与间接检测 偏差法与零位法
?检测系统的结构分析 补偿结构； 差分结构；
（被测量的定义、特点、单位；常用检测方法的工作原理、使用注意、适用范围）
4.温度检测
?定义
?温标，以及不同温标间的换算。
?测温方式分类：接触式测温（热交换原理），非接触式测温（热辐射原理） ?热电偶
测温原理；应用定则及实用意义；冷端温度补偿方法；补偿导线使用注意事项；适用范围。
?热电阻
测温原理；连线方式及原因；适用范围。
?非接触式测温：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，可通过测量辐射强度来确定物体的温度。
5.压力检测
?定义
?压力的单位
?压力的几种表示方法和相互关系：绝对压力；大气压；表压；差压；负压（真空度）； ?弹性式压力计（测温原理、特点、注意事项） 弹性元件；弹簧管压力计；双波纹管差压计 ?压力传感器（测温原理、特点、注意事项）
应变片式压力传感器；压阻式压力传感器；电容式压力传感器；压电式压力传感器；霍尔片式（与弹性元件配合测压）
?压力计的选型（测量范围、精度等级）
《自动检测与仪表》复习要点
