1、 Henan Polytechnic University1 1 精品 课程 第1章 检测技术基础 检测技术与自动化仪表检测技术与自动化仪表 Henan Polytechnic University2 2 精品 课程 第第1章章 检测技术基础检测技术基础 一、检测的基本概念一、检测的基本概念 1.检测是人们借助于专门设备，通过一定的技术手段和检测是人们借助于专门设备，通过一定的技术手段和 方法，对被测对象收集信息、取得数量概念的过程。方法，对被测对象收集信息、取得数量概念的过程。 2.检测是一个过程，它包括比较、平衡、误差和读数，检测是一个过程，它包括比较、平衡、误差和读数， 这一过程的核心是
2、比较。这一过程的核心是比较。 3. 检测的目的就是求取被检测量的真值。所谓真值是指检测的目的就是求取被检测量的真值。所谓真值是指 在一定的客观条件下，某物理量确切存在的真实值。在一定的客观条件下，某物理量确切存在的真实值。 但是，真值是永远无法获得的。但是，真值是永远无法获得的。 Henan Polytechnic University3 3 精品 课程 1 1按检测过程分类按检测过程分类 （1 1）直接法）直接法 （2 2）间接法）间接法 （3 3）联立法（或组合法）联立法（或组合法） 2 2按检测方式分类按检测方式分类 （1 1）偏差式）偏差式 （2 2）零位式（又称补偿式或平衡式）零位式
3、（又称补偿式或平衡式） （3 3）微差式）微差式 二、检测方法二、检测方法 Henan Polytechnic University4 4 精品 课程 3 3按接触关系分类按接触关系分类 （1 1）接触式）接触式 （2 2）非接触式）非接触式 4 4按被测量的变化快慢分类按被测量的变化快慢分类 （1 1）静态检测）静态检测 （2 2）动态检测）动态检测 按检测系统是否施加能量分类按检测系统是否施加能量分类 （1 1）主动式）主动式 （2 2）被动式）被动式 6 6 其他分类方法其他分类方法 （1 1）离线测量）离线测量 （2 2）在线测量）在线测量 二、检测方法二、检测方法 Henan Pol
4、ytechnic University5 5 精品 课程 4 4、检测方法举例、检测方法举例 (1) (1) 直接测量直接测量 与同类基准进行简单的比较以得到被测量与同类基准进行简单的比较以得到被测量 线纹尺线纹尺 - - 物体尺寸、天平物体尺寸、天平 - - 物体重量物体重量 电子卡尺电子卡尺 Henan Polytechnic University6 6 精品 课程 对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量。对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量。(F=(F=g h)g h) (2) (2) 间接测量间接测量 被测量无法或不易进行直接测量被测量无法或不易进行直接测量. .在使用仪表进行检
5、测时，在使用仪表进行检测时， 首先对与被测量有确定关系的几个量进行检测，然后将检测量首先对与被测量有确定关系的几个量进行检测，然后将检测量 的值代入已知的函数关系式中，经过计算得到所需要的结果，的值代入已知的函数关系式中，经过计算得到所需要的结果， 这种方法称为间接法。这种方法称为间接法。 负载电阻功率负载电阻功率 = = 电压电压 电流电流 自变量自变量目标变量目标变量 （关系）（关系） （直接测量）（直接测量） 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University7 7 精品 课程 （3 3）联立法（或组合法）联立法（或组合法） 烟道气体检测烟道气体
6、检测 在应用仪表进行检测时，先检测出若干个中间量，再经过在应用仪表进行检测时，先检测出若干个中间量，再经过 联立方程组求解后才能得到所需的结果，这种方法称为联立法。联立方程组求解后才能得到所需的结果，这种方法称为联立法。 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University8 8 精品 课程 （4 4）偏差式）偏差式 在检测过程中，用仪表指针的位移确定被测物理量数值的方在检测过程中，用仪表指针的位移确定被测物理量数值的方 法。这种检测方法的标准量具不在仪表内，而是事先用标准量具法。这种检测方法的标准量具不在仪表内，而是事先用标准量具 对仪表刻度进行校准。
7、对仪表刻度进行校准。 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University9 9 精品 课程 （5 5）零位式）零位式 检测过程中，用指零仪表的零位指示检测系统的平衡状态，当检检测过程中，用指零仪表的零位指示检测系统的平衡状态，当检 测系统达到平衡时，用已知的基准量确定被测未知量的方法。测系统达到平衡时，用已知的基准量确定被测未知量的方法。 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University1010 精品 课程 （6 6）微差法）微差法 微差式测量是综合了偏差式测量与零位式测量的优点而提微差式测量是综合了偏差式测
8、量与零位式测量的优点而提 出的一种测量方法。它将被测量与已知的标准量相比较，取得出的一种测量方法。它将被测量与已知的标准量相比较，取得 差值后，再用偏差法测得此差值。差值后，再用偏差法测得此差值。 偏差法和零位法的结合偏差法和零位法的结合 被测量与标准值比被测量与标准值比 直接比较直接比较 被测量值与标准量被测量值与标准量 大体平衡大体平衡 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University1111 精品 课程 （7 7）接触式）接触式 将仪表的敏感元件与被测对象相接触。将仪表的敏感元件与被测对象相接触。 例如：热电偶、温度表等。例如：热电偶、温度表等
9、。 多用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。多用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。 测体温测体温 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University1212 精品 课程 雷达测速雷达测速-车载电子警察车载电子警察 （8 8）非接触式：）非接触式： 非接触式检测法的敏感元件与被测对象之间无非接触式检测法的敏感元件与被测对象之间无 机械接触。多用于高速运动或环境恶劣场合检测。机械接触。多用于高速运动或环境恶劣场合检测。 例如：红外探测仪、光电传感器等。例如：红外探测仪、光电传感器等。 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic
10、 University1313 精品 课程 （9 9）静态测量）静态测量 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University1414 精品 课程 （1010）动态测量）动态测量 地震测量地震测量 振动波形振动波形 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University1515 精品 课程 （11) 11) 离线检测离线检测 产品质量检验 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University1616 精品 课程 （1212）在线检测）在线检测 离线测量离线测量 在流水线上，边加
11、工，边检验，可提高产品的一在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一 致性和加工精度。致性和加工精度。 4 4、检测方法举例、检测方法举例 Henan Polytechnic University1717 精品 课程 第二节检测误差及分类第二节检测误差及分类 一、一、 测量误差的来源测量误差的来源 （1 1）理论误差与方法误差）理论误差与方法误差 （2 2）仪器误差）仪器误差 （3 3）影响误差）影响误差 （4 4）人为误差）人为误差 Henan Polytechnic University1818 精品 课程 二、测量误差的表示方法二、测量误差的表示方法 1 1绝对误差绝对误差 绝对误差绝对
12、误差就是示值就是示值AxAx与公认的约定真值与公认的约定真值A0A0之差，即：之差，即： Ax-A0 Ax-A0 2 2相对误差相对误差 (1)(1)实际相对误差：它定义为绝对误差实际相对误差：它定义为绝对误差与被检测实际与被检测实际 值值( (即真值即真值)A0)A0的百分数，即的百分数，即 第二节检测误差及分类第二节检测误差及分类 Henan Polytechnic University1919 精品 课程 (2)(2)示值示值( (标称标称) )相对误差相对误差: :它定义为绝对误差它定义为绝对误差与示值与示值AxAx的的 百分数，即百分数，即 (3)(3)满度相对误差满度相对误差 它定
13、义为绝对误差它定义为绝对误差与检测仪表量程的与检测仪表量程的 满度值满度值AmAm的百分数，即的百分数，即 第二节检测误差及分类第二节检测误差及分类 Henan Polytechnic University2020 精品 课程 三、测量误差的分类三、测量误差的分类 1 1系统误差系统误差 在相同的条件下多次测量同一量值时，误差的绝对在相同的条件下多次测量同一量值时，误差的绝对 值和符号保持不变，或测量条件改变时按一定规律变化值和符号保持不变，或测量条件改变时按一定规律变化 的误差，称为系统误差。的误差，称为系统误差。 2 2随机误差随机误差 在相同的条件下，多次测量同一量值时，绝对值和在相同的
14、条件下，多次测量同一量值时，绝对值和 符号均以不可预定的方式变化的误差称为随机误差，又符号均以不可预定的方式变化的误差称为随机误差，又 称为偶然误差。称为偶然误差。 3 3粗大误差粗大误差 在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离实际值在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离实际值 所形成的误差称为粗大误差，也称为疏失误差、差错或所形成的误差称为粗大误差，也称为疏失误差、差错或 粗差。粗差。 Henan Polytechnic University2121 精品 课程 (1)(1)系统误差：系统误差： 夏天摆钟变慢的原因是什么？ 4 4 误差举例误差举例 第二节检测误差及分类第二节检测误差及分类
15、Henan Polytechnic University2222 精品 课程 (2) (2)随机误差：随机误差： 存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随 机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体 而言，多数随机误差都服从正态分布规律。而言，多数随机误差都服从正态分布规律。 随机误差的正态分布规律随机误差的正态分布规律 次次 数数 统统 计计 长度相对测量值长度相对测量值 第二节检测误差及分类第二节检测误差及分类 Henan Polytechnic U
16、niversity2323 精品 课程 （3 3）粗大误差：）粗大误差： 产生粗大误差的一个例子产生粗大误差的一个例子 ：雷电干扰：雷电干扰 第二节检测误差及分类第二节检测误差及分类 Henan Polytechnic University2424 精品 课程 第三节第三节 检测系统的组成检测系统的组成 Henan Polytechnic University2525 精品 课程 一、敏感元件一、敏感元件 1 1单形态能量变换单形态能量变换 这种变换形式是将作用于物体得一种形态能量（反映被这种变换形式是将作用于物体得一种形态能量（反映被 测量），按照一定物理定律转换成另一种形态的能量（反映测量
17、），按照一定物理定律转换成另一种形态的能量（反映 变换后的物理量）变换后的物理量） 。 2 2双形态能量变换双形态能量变换 这种变换形式是将第一种形态的能量（反映被测量）和这种变换形式是将第一种形态的能量（反映被测量）和 第二种形态的能量（参比量）同时作用于被测对象，按照一第二种形态的能量（参比量）同时作用于被测对象，按照一 定的物理定律变换成第二种形态或第三种形态的能量（反映定的物理定律变换成第二种形态或第三种形态的能量（反映 变换后的物理量）。变换后的物理量）。 Henan Polytechnic University2626 精品 课程 二、信号处理电路二、信号处理电路 1.1.信号形态
18、的变换信号形态的变换 将（如电感将（如电感L L，电阻，电阻R R等）不易变换、处理、传输等）不易变换、处理、传输 的信号形态变换成易于传输和处理的电流、电压形的信号形态变换成易于传输和处理的电流、电压形 态。态。 2.2.放大或阻抗变换放大或阻抗变换 对微弱信号进行放大或阻抗变换，变换成具有一对微弱信号进行放大或阻抗变换，变换成具有一 定电平输出、内阻较小的形式。定电平输出、内阻较小的形式。 3.3.功能性变换功能性变换 如：如：A/DA/D变换变换 、线性化、线性化 Henan Polytechnic University2727 精品 课程 三、显示电路三、显示电路 1.1.模拟式模拟式
19、 模拟显示是将被测对象变换成为表针的线位移或角模拟显示是将被测对象变换成为表针的线位移或角 位移，其值从刻度盘上表针对应的位置读出。位移，其值从刻度盘上表针对应的位置读出。 2.2.数字式数字式 数字式显示是将被测量变换成为数字的形式显示出数字式显示是将被测量变换成为数字的形式显示出 来，使人一目了然，并且便于读取。来，使人一目了然，并且便于读取。 Henan Polytechnic University2828 精品 课程 四、信号传输四、信号传输 1 1模拟信号与数字信号的传输模拟信号与数字信号的传输 模拟信号传输可以是电压信号，也可以是电流信号；一模拟信号传输可以是电压信号，也可以是电流
20、信号；一 般电流信号传输比电压信号传输更有利（如电流信号比电压般电流信号传输比电压信号传输更有利（如电流信号比电压 信号的抗干扰能力强）。数字信号传输可以是脉冲序列，也信号的抗干扰能力强）。数字信号传输可以是脉冲序列，也 可以是某种形式的编码信号。通常数字信号传输比模拟信号可以是某种形式的编码信号。通常数字信号传输比模拟信号 传输可干扰能力强。传输可干扰能力强。 2 2信号的有线传输与无线传输信号的有线传输与无线传输 信号的有线传输是用导线传输信号。信号的无线传输是通信号的有线传输是用导线传输信号。信号的无线传输是通 过高频信号作为载波、被传输的信号作为调制信号，调制后过高频信号作为载波、被传
21、输的信号作为调制信号，调制后 的信号以无线电波的形式进行信号的传输。的信号以无线电波的形式进行信号的传输。 Henan Polytechnic University2929 精品 课程 检测技术与自动化仪表检测技术与自动化仪表 参数检测参数检测 Henan Polytechnic University3030 精品 课程 第二章第二章 参数检测参数检测 本章主要本章主要对自然界的非电量参数，诸如温度、压力、对自然界的非电量参数，诸如温度、压力、 物位、流量、机械量、成分等几种参数的组成原理、检测物位、流量、机械量、成分等几种参数的组成原理、检测 方法及其实现技术等问题进行简要介绍。方法及其实现
22、技术等问题进行简要介绍。 Henan Polytechnic University3131 精品 课程 第一节第一节 概述概述 一、一、 参数检测的意义参数检测的意义 参数检测是把反映生产过程状态的参数定量化，并提供参数检测是把反映生产过程状态的参数定量化，并提供 出对控制生产有效而适当的信息，从而使生产管理、质量管理、出对控制生产有效而适当的信息，从而使生产管理、质量管理、 原材料和能源消耗等处于最佳化。原材料和能源消耗等处于最佳化。 Henan Polytechnic University3232 精品 课程 二、参数检测的一般方法二、参数检测的一般方法 参数的检测是以自然规律为基础，利用
23、某些敏感元件特参数的检测是以自然规律为基础，利用某些敏感元件特 有的物理、化学和生物等效应，把被测变量的变化转换为敏有的物理、化学和生物等效应，把被测变量的变化转换为敏 感元件某一物理感元件某一物理( (化学化学) )量的变化。量的变化。 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University3333 精品 课程 光学法：利用光的发射、透射、折射、和反射定律或性质进行光学法：利用光的发射、透射、折射、和反射定律或性质进行 检测检测 红外测温仪红外测温仪 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University3434 精品 课程 力学法：利用敏
24、感元件把被测量转变成机械位移、变形力学法：利用敏感元件把被测量转变成机械位移、变形 弹簧秤弹簧秤 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University3535 精品 课程 热学法：根据被测介质的热物理量热学法：根据被测介质的热物理量( (参数参数) )的差异以及热平衡原理的差异以及热平衡原理 进行参数的检测进行参数的检测 热线风速仪热线风速仪 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University3636 精品 课程 电学法：利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等电学法：利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等 电学量电学量
25、电子体温计用电子体温计用 NTCNTC热敏电阻热敏电阻 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University3737 精品 课程 声学法：利用超声波在介质中的传播以及在介质间界面处的反声学法：利用超声波在介质中的传播以及在介质间界面处的反 射等性质进行参数的检测射等性质进行参数的检测 超声波流量计超声波流量计 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University3838 精品 课程 磁学法：利用被测介质有关磁性参数的差异及被测介质或敏感磁学法：利用被测介质有关磁性参数的差异及被测介质或敏感 元件在磁场中表现出的特性，检测被测变量元件在磁场
26、中表现出的特性，检测被测变量 电磁流量计电磁流量计 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University3939 精品 课程 射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收，吸收程度射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收，吸收程度 与射线所穿过的物质层厚度、物质的密度等性质有关与射线所穿过的物质层厚度、物质的密度等性质有关 X X射线探伤射线探伤 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University4040 精品 课程 对于同一参数的检测，可以用不同的敏感元件来实现，但由对于同一参数的检测，可以用不同的敏感元件来实现，但由 于被测对象
27、是千差万别的，敏感元件的特性也不一样，因此于被测对象是千差万别的，敏感元件的特性也不一样，因此 在选择敏感元件时要考虑以下因素：在选择敏感元件时要考虑以下因素： （1 1）敏感元件的适用范围）敏感元件的适用范围 （2 2）敏感元件的参数测量范围）敏感元件的参数测量范围 （3 3）敏感元件的输出特性）敏感元件的输出特性 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University4141 精品 课程 三、常见的检测参数三、常见的检测参数 热工量：热工量： 温度温度t t（ 、K K、 ） 例：例：0 0 等于等于32 32 ， 20 20 等于等于68 68 ， 100 10
28、0 等等 于于212 212 压力（压强）压力（压强）p p（PaPa）、压差）、压差 p p 、真空度、流量、真空度、流量q q （t t、m m 3 3 ）、流速）、流速v v（m/sm/s）、物位、液位）、物位、液位h h（m m） 机械量：机械量： 尺寸（长度、厚度、角度）、直线位移尺寸（长度、厚度、角度）、直线位移x x（m m）、角位）、角位 移移、速度、加速度、速度、加速度a a（ m/sm/s2 2） 、转速、转速n n（r/minr/min）、）、 应变应变 （ m/m m/m ）、力矩）、力矩T T（NmNm）、振动、噪声、质）、振动、噪声、质 量（重量）量（重量）m m（
29、kgkg、t t） 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University4242 精品 课程 物体的性质和成分量：物体的性质和成分量： 空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、 液体的粘度、浊度等液体的粘度、浊度等 状态量：状态量： 颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白度、灰颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白度、灰 度）等。度）等。 电工量（电工量（U U、I I、f f、R R、Z Z、E E、B B 在电工、电子等课程在电工、电子等课程 中讲授，大多数不属于本课程的范围。）中讲授，大多数不属于本课
30、程的范围。） 常见的检测参数（常见的检测参数（续）续） 第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University4343 精品 课程 第二节第二节 温度的检测温度的检测 一、一、 概述概述 1 1、温度的概念、温度的概念 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度是表征物体冷热程度的物理量。 u温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个 温度不同的物体，只要有温度差存在，热量就会从高温温度不同的物体，只要有温度差存在，热量就会从高温 物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到热物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到
31、热 平衡为止。平衡为止。 u温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分 子运动愈激烈其温度表现越高。子运动愈激烈其温度表现越高。 Henan Polytechnic University4444 精品 课程 当两个物体同处于一个系统中而达到热平衡时，则它当两个物体同处于一个系统中而达到热平衡时，则它 们就具有相同的温度。因此可以从一个物体的温度得知另们就具有相同的温度。因此可以从一个物体的温度得知另 一个物体的温度，这就是一个物体的温度，这就是测温的依据测温的依据。如果事先已经知道。如果事先已经知道 一个物体的某些性质或状态随温度变化的确定关系
32、，就可一个物体的某些性质或状态随温度变化的确定关系，就可 以以温度来量度其性质或状态的变化情况，这就是设计与以以温度来量度其性质或状态的变化情况，这就是设计与 制作温度计的数学物理基础。制作温度计的数学物理基础。 温度的测量：温度的测量： 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University4545 精品 课程 2 2、温标、温标 为了保证温度量值的准确和统一，应该建立一个用来衡为了保证温度量值的准确和统一，应该建立一个用来衡 量温度的标准尺度，简称为温标。量温度的标准尺度，简称为温标。 建立现代化的温标必须具备以下三个条件：建立现代化的温标必须具备以下
33、三个条件： u（1 1）固定温度点）固定温度点 u（2 2）测温仪器）测温仪器 u（3 3）温标方程）温标方程 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University4646 精品 课程 常用温标：常用温标： （1 1）经验温标）经验温标 借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系， 用实验的方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。（用实验的方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。（、 ） 摄氏温标摄氏温标 摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0 0度，水沸点为度，水沸点为 1
34、00100度，中间等分为度，中间等分为100100格，每格为摄氏格，每格为摄氏1 1度，符号为度，符号为 华氏温标华氏温标 华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为3232度，水沸点为度，水沸点为212212 度，中间等分度，中间等分180180格，每格为华氏格，每格为华氏1 1度，符号为度，符号为。 缺点：缺点：局限性和随意性局限性和随意性 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University4747 精品 课程 （2 2）热力学温标）热力学温标 以热力学第二定律为基础的一种理论温标，以热力学第二定律为基础的一种理论
35、温标， 已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。 （ K K ） 它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基 础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关 的理想温标。的理想温标。 缺点：缺点：不适于实际应用不适于实际应用 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University4848 精品 课程 （3 3）国际实用温标）国际实用温标 为了使用方便，国际上协商确定，建立一为了使用方
36、便，国际上协商确定，建立一 种既使用方便、容易实现，又能体现热力学温度种既使用方便、容易实现，又能体现热力学温度( (即具有较高准确即具有较高准确 度度) )的温标，这就是国际实用温标，又称国际温标。（的温标，这就是国际实用温标，又称国际温标。（ K K ） 具备的条件：具备的条件： （1 1）尽可能接近热力学温标）尽可能接近热力学温标 （2 2）复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温）复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温 标，确保温度量值的统一标，确保温度量值的统一 （3 3）用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能稳定）用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能稳定 第二节
37、第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University4949 精品 课程 4 4、测温方法、测温方法 （1 1）接触式测温）接触式测温 （2 2）非接触式测温）非接触式测温 感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最 后达到热平衡，此时感温元件的温度与被测对象的温度必然相等，后达到热平衡，此时感温元件的温度与被测对象的温度必然相等， 温度计的示值就是被测对象的温度。温度计的示值就是被测对象的温度。 感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被
38、测物体的热 辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University5050 精品 课程 接触式与非接触式测温特点比较接触式与非接触式测温特点比较 方式方式接触式接触式非接触式非接触式 测量条件测量条件 感温元件要与被测对象良好接触；感感温元件要与被测对象良好接触；感 温元件的加入几乎不改变对象的温度；温元件的加入几乎不改变对象的温度； 被测温度不超过感温元件能承受的上被测温度不超过感温元件能承受的上 限温度；被测对象不对感温元件产生限温度；被测对象不对感温元件产生 腐蚀腐
39、蚀 需准确知道被测对象表面发射率；被需准确知道被测对象表面发射率；被 测对象的辐射能充分照射到检测元件测对象的辐射能充分照射到检测元件 上上 测量范围测量范围 特别适合特别适合12001200以下，热容大，无腐以下，热容大，无腐 蚀性对象的连续在线测温。对高于蚀性对象的连续在线测温。对高于 13001300以上的温度测量较困难以上的温度测量较困难 原理上测量范围可以从超低温到极高原理上测量范围可以从超低温到极高 温，但温，但10001000以下，测量误差大，能以下，测量误差大，能 测运动物体和热容小的物体温度测运动物体和热容小的物体温度 精度精度 工业用表通常为工业用表通常为1.01.0、0.
40、50.5、0.20.2及及0.10.1 级，实验室用表可达级，实验室用表可达0.010.01级级 通常为通常为l.0l.0、1.51.5、2.52.5级级 响应速度响应速度慢，通常为几十秒到几分钟慢，通常为几十秒到几分钟快，通常为快，通常为2 23 3秒秒 其他特点其他特点 整个测温系统结构简单，体积小，可整个测温系统结构简单，体积小，可 靠，维护方便，价格低廉；仪表读数靠，维护方便，价格低廉；仪表读数 直接反映被测物体实际温度；可方便直接反映被测物体实际温度；可方便 地组成多路集中测量与控制系统地组成多路集中测量与控制系统 整个测温系统结构复杂，体积大，调整个测温系统结构复杂，体积大，调 整
41、麻烦，价格昂贵；仪表读数通常只整麻烦，价格昂贵；仪表读数通常只 反映被测物体表现温度反映被测物体表现温度( (需进一步转需进一步转 换换) )；不易组成测温、控温一体化的；不易组成测温、控温一体化的 温度控制装置温度控制装置 Henan Polytechnic University5151 精品 课程 接触式测温：接触式测温： 膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化，膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化， 该变化与温度具有一定的函数关系该变化与温度具有一定的函数关系 玻璃液体温度计玻璃液体温度计 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytech
42、nic University5252 精品 课程 双金属温度计双金属温度计 固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University5353 精品 课程 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University5454 精品 课程 压力式温度计：根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压压力式温度计：根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压 力与温度呈确定函数关系的原理制成的力与温度呈确定函数关系的原理制成的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic Unive
43、rsity5555 精品 课程 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University5656 精品 课程 热电阻温度计：利用金属热电阻温度计：利用金属( (包括合金包括合金) )导体或金属氧化物半导体导体或金属氧化物半导体 做测温质，利用随温度而变化的电阻值来进行测温的做测温质，利用随温度而变化的电阻值来进行测温的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University5757 精品 课程 热电偶温度计：基于塞贝克热电动势效应热电偶温度计：基于塞贝克热电动势效应 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Pol
44、ytechnic University5858 精品 课程 热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温度而显著变化的半热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温度而显著变化的半 导体电阻制成的导体电阻制成的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University5959 精品 课程 非接触式测温：非接触式测温： 任何物体，若其温度超过绝对零度，就会以电磁波的形式任何物体，若其温度超过绝对零度，就会以电磁波的形式 向周围辐射能量。其中与物体本身温度有关的传播热能的那部向周围辐射能量。其中与物体本身温度有关的传播热能的那部 分辐射，称为热辐射。而把能检测被测物体热辐射能量，进
45、而分辐射，称为热辐射。而把能检测被测物体热辐射能量，进而 确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University6060 精品 课程 辐射测温仪表主要组成辐射测温仪表主要组成 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University6161 精品 课程 光学高温计：将物体的光谱辐射亮度和标准光源的光谱辐射光学高温计：将物体的光谱辐射亮度和标准光源的光谱辐射 亮度进行比较，来确定待测物体的温度。亮度进行比较，来确定待测物体的温度。 第
46、二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University6262 精品 课程 光电高温计：克服了光学高温计的主要缺点光电高温计：克服了光学高温计的主要缺点 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University6363 精品 课程 全辐射温度计：基于被测物体的辐射热效应进行工作全辐射温度计：基于被测物体的辐射热效应进行工作 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University6464 精品 课程 比色温度计：通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱比色温度计：通过测量热辐射体在两个
47、或两个以上波长的光谱 辐射亮度之比来测量温度的辐射亮度之比来测量温度的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University6565 精品 课程 红外温测：基于辐射原理红外温测：基于辐射原理 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University6666 精品 课程 第三节第三节 压力的检测压力的检测 一、一、 概述概述 1 1、基本概念、基本概念 工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力称为压力，工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力称为压力， 即物理学中定义的压强。（即物理学中定义的压强。（PaPa） Henan Po
48、lytechnic University6767 精品 课程 （1 1）绝对压力）绝对压力 作用与物体表面上的全部压力作用与物体表面上的全部压力 描述方法：描述方法： （2 2）大气压力）大气压力 地球表面上的空气柱重力所产生地球表面上的空气柱重力所产生 的平均压力的平均压力 （3 3）相对压力）相对压力 绝对压力与大气压力之差绝对压力与大气压力之差 （4 4）差压）差压 任意两个压力之差任意两个压力之差 第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University6868 精品 课程 二、压力检测的主要方法及检测仪表二、压力检测的主要方法及检测仪表 u1.1.
49、平衡法：通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与平衡法：通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与 被测压力相平衡的原理测量压力被测压力相平衡的原理测量压力 u2.2.弹性法：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表弹性法：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表 压力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的压力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的 大小大小 u3.3.电气式：用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电电气式：用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电 荷量等电量的变化荷量等电量的变化 第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University696
50、9 精品 课程 （1 1）液柱式压力检测）液柱式压力检测 根据流体静力学原理，把被测压力根据流体静力学原理，把被测压力 转换成液柱高度来实现测量转换成液柱高度来实现测量 U U型压力计型压力计 第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University7070 精品 课程 U形管压力计 P=P1P2 =g(h1+h2) 提高工作液密度将提高工作液密度将 增加压力的测量范增加压力的测量范 围，但灵敏度要降围，但灵敏度要降 低。低。 第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University7171 精品 课程 （2 2）弹性式压
