传感器与检测技术 第10章

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1、第10章　参数检测14.1概述14.1.1检测技术在国民经济中的地位和作用测量科学已成为现代化生产的五大支柱之一，也是整个科学技术和国民经济的一项重要技术基础，它对促进生产力发展与社会进步起到举足轻重的作用以信息的获取、转换、显示和处理为主要内容的传感器与检测技术已经发展成为一门完整的技术学科，在促进生产力发展和科技、社会进步的广阔领域内发挥着重要作用10.1.2参数检测的基本概念测量：以确定被检测值为目的的一系列操作，即利用物质的物理的、化学的或生物的特性，对被测对象的信息进行提取、转换以及处理，获得定性或定量结果的过程测量通常包括两个

2、过程：一是转换过程；二是比较过程测量结果经测量过程所获得的被测量的量值称为测量结果测量结果有多种表示方式，如数值、曲线或图形等测量结果应包括两个部分：比值和测量单位测量方法的分类测量方法就是将被测量与标准量进行比较，从而得出比值的方法根据测量方式的不同可分为：直接测量、间接测量和组合测量根据测量方法的不同可分为：偏差式测量、零位式测量和微差式测量根据测量精度要求的不同可分为：等精度测量和非等精度测量根据被测量变化的快慢可分为：静态测量和动态测量根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为：接触式测量和非接触式测量测量系统测量系统的类型开环测量

3、系统闭环测量系统10.1.3工业检测的主要内容被测量类型测量被测量类型测量热工量温度、热量、比热容、热流、热分布、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面物体的性质和成分量气体、液体、固体的化学成分、浓度、粘度、湿度、密度、酸碱度、浊度、透明度、颜色机械量直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应力、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）状态量工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）几何量长度、厚度、角度、直径、间距、形状、平行度、同轴度、粗糙度、硬度、材料缺陷电工量电压、

4、电流、功率、电阻、阻抗、频率、脉宽、相位、波形、频谱、磁场强度、电场强度、材料的磁性能10.2参数测量的一般方法力学法热学法电学法声学法光学法磁学法射线法生物法10.2.1过程参数检测基本被测量派生被测量位移线位移长度、厚度、应变、振动、磨损、平面度角位移旋转角、偏转角、角振动速度线速度振动、流量角速度转速、角振动加速度线加速度振动、冲击、质量角加速度角振动、转矩、转动惯量力压力质量、应力、力矩时间频率周期、计数光光能量与密度、光谱温度热容湿度水汽、含水量、露点浓度气（液）体成分、黏度（1）温度检测测量方法测温原理温度传感器接触式测量体积

5、变化固体热膨胀双金属温度计液体热膨胀玻璃管液体温度计气体热膨胀气体温度计、充气式压力温度计电阻变化金属热电阻、半导体热敏电阻热电效应热电偶频率变化石英晶体温度传感器光学特性光纤温度传感器、液晶温度传感器声学特性超声波温度传感器非接触式热辐射亮度法光学温度计、光电亮度温度计全辐射法全辐射温度计比色法比色温度计红外法红外温度传感器气流变化射流温度传感器（2）压力检测测量方法测量原理压力计形式测压范围/kPa输出信号性能特点液压法液体静力平衡原理，使被测压力与一定高度的工作液体产生的重力相平衡，利用液柱的高位差来测量压力U型管-10～10水柱高

6、度实验室低、微压测量补偿式-2.5～2.5旋转刻度用作微压基准仪器自动液柱式-102～102自动计数用光、电信号自动跟踪液面，用作压力基准仪器弹性变形法弹性元件受力产生变形原理，使受压后产生的位移与被测压力成一定函数关系弹簧管-102～106位移、转角或力直接安装，就地测量或校验膜片-102～103用于腐蚀性、高粘度介质测量膜盒-102～102用于微压的测量与控制波纹管0～102用于生产过程低压的测控负荷法静力平衡原理活塞式0～106砝码负荷结构简单，坚实，精确度极高。广泛用作压力基准器浮球式0～104压电法将被测压力转换成电阻量、电感量

7、、电容量、频率量等电学量电阻式-102～104电压、电流结构简单，耐振动性差电感式0～105毫伏、毫安环境要求低，信号处理灵活电容式0～104伏、毫安动态响应快，灵敏度高，易受干扰压阻式0～105毫伏、毫安性能稳定可靠，结构简单压电式0～104伏响应速度极快，限于动态测量应变式-102～104毫伏冲击、温湿度影响小，电路复杂振频式0～104频率性能稳定，精度高霍尔式0～104毫伏灵敏度高，易受外界干扰（3）流量检测速度式流量检测方法：通过测量流体在管路内已知截面积流过的流速大小来实现流量的测量容积式流量测量法：根据已知容积的容室在单位时间

8、内所排出流体的次数来测量流体的流量的质量式流量检测方法有两种，一种是根据质量流量与体积流量的关系，测出体积流量再乘被测流体的密度的间接质量流量检测；另一种是直接测量流体质量流量的方法（4）物位