第01章 检测技术的基本知识

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1、第1章检测技术的基本知识1.1概述1.1.1检测的概念所谓过程检测是指在生产过程中，为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程，而对其中一些变量进行的定性检查和定量测量。检测的目的是为了获取各过程变量值的信息。根据检测结果可对影响过程状况的变量进行自动调节或操纵。以达到提高质量、降低成本、节约能源、减少污染和安全生产等目的。通过测量可以得到被测量的测量值，然而测量目的还未全部达到，为了准确地获取表征对象特征的定量信息，还要对实验结果进行数据处理与误差分析，估计结果的可靠性等，以便为保证安全生产,提高经济效益，为保证产

2、品的质量，为实现生产过程的自动化，以及科学研究等提供可靠的数据。至于检测技术，其意义更加广泛。它是指下面的全过程：按照被测对象的特点，选用合适的测量仪器与实验方法，通过测量及数据的处理和误差分析，准确得到被测量的数值，并为提高测量精度，改进测量方法及测量仪器，为生产过程的自动化等提供可靠的依据。检测技术涉及的内容非常广泛，包括被检测信息的获取、转换、显示以及测量数据的处理等技术。随着科学技术的不断进步，特别是随着微电子技术、计算机技术等高新科技的发展以及新材料、新工艺的不断涌现，检测技术也在不断发展，已经成为一门

3、实用性和综合性很强的新兴学科。检测仪表作为人类认识客观世界的重要手段和工具，应用领域十分广泛，工业过程是其最重要的应用领域之一。工业过程检测具有如下特点：1）被测对象形态多样有气态、液态、固态介质及其混合体，也有的被测对象具有特殊性质（如强腐蚀、强辐射、高温、高压、深冷、真空、高粘度、高速运动等）。2）被测参数性质多样有温度、压力、流量、液位等热工量，也有各种机械量、电工量、化学量、生物量，还有某些工业过程要求检测的特殊参数（如纸浆的打浆度、浓度、白度、硬度、得率、黑液波美度等）。3）被测变量的变化范围宽如被测温

4、度可以是1000℃以上的高温，也可以是0℃以下的低温甚至超低温。4）检测方式多种多样既有离线检测，又有在线检测；既有单参数检测，又有多参数同时检测；还有每隔一段时间对不同参数的巡回检测，等等。5）检测环境比较恶劣在工业生产过程中，存在着许多不利于检测的影响因素，如电源电压波动，温度、压力变化，以及在工作现场存在水汽、烟雾、粉尘、辐射、振动等。因此要求检测仪表具有较强的抗干扰能力和相应的防护措施。针对工业过程检测的上述特点，要求检测仪表不但具有良好的静态特性和动态特性，而且要对不同的被测对象和测量要求采用不同的测量

5、原理和测量手段。因此，检测仪表的种类繁多，而且为了适应工业过程对检测技术提出的新要求，还将有各式各样的新型仪表不断涌现（如带有微处理器的智能仪表）。301.1.2测量的单位表1-1-1SI基本单位量的名称单位名称单位符号长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度米千克（公斤）秒安[培]开[尔文]摩[尔]坎[德拉]mkgsAKmolcd数值为l的某量，称之为该量的测量单位或计量单位。由于测量单位是人为定义的，它带有任意性、地区性与习惯性等。例如，质量的单位就有：公斤、市斤、磅、克、盎司、克拉等；长度的单位就有：米、

6、市尺、英尺、海里、码等。这些单位还是不够科学和严格的。单位制的混乱和不统一，不仅在世界各国，而且在一个国家内部都是存在的，它给人们的生活、生产及科学技术的发展等带来了极大的不便和困难，因此测量单位必须予以统一。同时，随着生产和科学技术的发展，对测量精确度的要求越来越高，因此，也必须提高测量单位的准确性与科学性。1993年由国家技术监督局颁布的《国际单位制及其应用》的国家强制性标准采用国际标准ISO1000《国际单位制（SI）》（1991年第6版）见表1-1-1。计量单位种类庞杂，数量繁多，本书不作赘述。读者使用时

7、，可参阅有关书刊。1.2检测仪表的分类与组成检测仪表是能确定所感受的被测变量大小的仪表。它可以是传感器、变送器和自身兼有检出元件和显示装置的仪表。传感器件是能接受被测信息，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出变量的仪表。输出为标准信号的传感器称为变送器。所谓标准信号，是指变化范围的上下限已经标准化的信号（例如，4～20mADC，20～100kPa等）。检测仪表可按下述方法进行分类：1）按被测量分类可分为温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、机械量检测仪表以及过程分析仪表等。2）按测量原理分

8、类如电容式、电磁式、压电式、光电式、超声波式、核辐射式检测仪表等。3）按输出信号分类可分为输出模拟信号的模拟式仪表、输出数字信号的数字式仪表，以及输出开关信号的检测开关（如振动式物位开关、接近开关）等。4）按结构和功能特点分类可按照测量结果是否就地显示，分为测量与显示功能集于一身的一体化仪表和将测量结果转换为标准输出信号并远传至控制室集中显示的单元组合仪表；或者，按照仪表