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版权归代鑫涛所有支持盗版（别让他知道）第一章：绪论检验与测量的概念：检验：检验是分辨出被测参数量值所归属的某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：把被测未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并用数字表示这个倍数的过程。从能量的角度可将传感器分为两种类型：一类是能量控制型传感器（有源传感器）一类是能量转换型传感器（无源传感器）1．安全检测的目的(1)能及时、正确地对设备的运行参数和运行状况做出全面检测，(2)对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的安全性、可靠性和有效性，以期把运行设备发生事故的概率降低到最低水平，将事(3)通过对运行设备进行检测、隐患分析和性能评估等，为设备的结构修改、设计优化和安全运行提供数据和信息。安全检测的任务安全检测的任务是为安全管理决策和安全技术有效实施提供丰富、可靠的安全因素信息。第二章：检测技术基础知识1.约定真值：根据国际计量委员会通过并发布的各种物理参量单位的定义，利用当今最先进的科学技术复现这些实物的单位基准，其值被公认为国际或国家基准，称为约定真值。相对真值：能够满足规定准确度的情况下，用来代替真值使用的值被称作相对真值。相对真值也叫实际值。2.误差绝对误差：测量值（即示值）x与被测量的真值x0之间的代数差值，称为测量值的绝对误差。相对误差：测量值（即示值）的绝对误差Δx与被测参量真值x0的比值，称为检测系统测量值（示值）的相对误差δ。引用误差：测量值的绝对误差Δx与仪表的满量程L之比值，称为引用误差γ。最大引用误差：在仪表全量程内所测得的各示值的绝对误差值的绝对值与满量程L的比值的百分数，称为仪表的最大引用误差。2.1.3测量误差的分类1．按误差出现的规律分类系统误差：在相同条件下，多次重复测量同一被测参数时，误差的大小和符号保持不变或按某一确定的规律变化，这种测量误差被称为系统误差。随机误差：随机误差又称偶然误差，它是指在相同条件下多次重复测量同一被测参数时，测量误差的大小与符号均无规律变化。随机误差符合正态分布（四个特性）：(1)(2)(3)有界性：在一定的测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一(4)抵偿性：当测量次数增加时，随机误差的代数和趋于零。2.按来源分类：仪器误差理论误差与方法误差环境误差人员误差2.3.21．精确性1准确度说明检测仪表的指示值与被测量真值的偏离程度，准确度反映了测量结果中系统误差的影响程度。准确度高意味着系统误差小，同样，准确度高不一定精密度高。2精密度说明测量仪表指示值的分散程度，即对某一稳定的被测量在相同的规定的工作条件下，由同一测量者，用同一仪表在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的不一致程度。精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。但必须注意，精密度与准确度是两个概念，精密度高不一定准确度高。3它是准确度与精密度两者的总和，即测量仪表给出接近于被测量真值的能力，精确度高表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情况下，可取两者的代数和。精确度常以测量误差的相对值表示。2．稳定性1）稳定度δs测量仪表的稳定度是指在规定工作条件的范围内，在规定时间内仪表性能保持不变的能力。它是由于仪表内部的随机变动的因素引起。2）影响系数影响系数为指示值变化量与影响量变化量的比值，如某压力表的温度影响系数为200Pa／K，即温度每变化1K，压力表示值变化200Pa。3．静态输入、输出特性2定度曲线（检测系统输入和输出之间的关系曲线称为定度曲线）和理想直线的最大偏差Ｂ与检测系统标称全量程输出范围Ａ之比为检测系统的线性度2.4检测系统的可靠性技术1）平均无故障时间MTBF（MeanTimeBetweenFailure）MTBF指检测系统在正常工作条件下开始连续不间断工作，直至因系统本身发生故障丧失正常工作能力时为止的时间，单位通常为小2）可信任概率P可信任概率表示在给定时间内检测系统在正常工作条件下保持规定技术指标（限内）的概率。3故障率也称失效率，它是MTBF4衡量检测系统可靠性的综合指标是有效度，对于排除故障，修复后又可投入正常工作的检测系统，其有效度A定义为平均无故障时间与平均无故障时间、平均故障修复时间MTTR（MeanTimeToRepair）和的比值，即A=MTBF/（MTBF+MTTR）。2.4.1检测系统的现场防护防爆问题防腐蚀问题防冻及防热问题防尘及防震问题防爆措施控制易爆气体控制爆炸范围控制引爆源防腐蚀措施合理选择材料加保护层采用隔离液膜片隔离吹气法常用的抑制电磁干扰的措施屏蔽接地浮置滤波平衡电路第三章：1.按转换原理分类从传感器的转换原理来说，通常分为结构型、物性型两大类。结构型传感器是利用机械构件（如金属膜片等）在动力场或电磁场的作用下产生变形或位移，将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量，它是利用物理学运动定律或电磁定律实现转换的。物性型传感器是利用材料的固态物理特性及其各种物理、化学效应（即物质定律，如虎克定律、欧姆定律等）实现非电量的转换。它是以半导体、电介质、铁电体等作为敏感材料的固态器件。3.2结构型传感器1.电阻式传感器原理（P61）2.电容式传感器原理（P68）3.3物性传感器压电效应:些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态，这种现象称为压电效应。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。逆向压电效应是指当某晶体沿一定方向受到电场作用时，相应地在一定的晶轴方向将产生机械变形或机械应力，又称电致伸缩效应。当外加电场撤去后，晶体内部的应力或变形也随之消失。分类及特性半导体热敏电阻特性：1.热敏电阻随温度变化呈指数规律。2.温度系数随温度的降低而迅速增大气敏电阻气敏电阻是由金属氧化物烧结而成的半导体电阻元件，当环境中气体的成分或浓度发生变化时，导致气敏电阻的阻值发生变化，其变化范围在103～105Ω数量级之间。其工作机理主要是由于各种可燃性气体的离解能比较小，容易失去电子，在遇到N型半导体材料时，由于其晶格氧离子缺位，气体中的电子向半导体移动，使半导体中载流子浓度增加，内阻减小；当遇到P型导体材料时，由于其阳离子缺位，呈空穴导电性，使半导体中载流子浓度下降，内阻增加。霍尔效应在通有电流的金属板上加一匀强磁场，当电流方向与磁场方向垂直时，在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面间出现电势差，这个现象称为霍尔效应。传感器的选用指标1.灵敏度一般来讲，检测精度越高，就要求传感器具有较高的灵敏度。2.响应特性传感器的响应特性是指在所测频率范围内保持不失真的测量条件。实际传感器的响应总有一定的延迟，但希望延迟时间越小越好。3.线性范围任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成比例关系。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。线性范围越宽，表明传感器的工作量程越大。4.稳定性稳定性表示传感器经过长时间使用以后，其输出特性不发生变化的性能，和传感器在正常工作条件下，环境参数（如温度、湿度、大气压力等）的变化对其输出特性影响程度的指标。因而，影响传感器稳定性的因素是时间与环境。5.精确度传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的对应程度。传感器处于检测系统的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量值，对整个系统具有直接影响。6.测量方式在实际检测工作中，传感器的工作方式（如接触测量、在线测量与非在线测量等）也是选用传感器时应考虑的重要因素。条件的不同，对传感器的要求也不同。第41.温标为了保证温度量值的统一，必须建立一个用来衡量温度高低的标准尺度，这个标准尺度称为温标。2.热电偶热电偶是目前应用广泛、发展比较完善的温度传感器，它在很多方面都具备了一种理想温度传感器的1（1（2）性能稳定、准确可靠。（3）信号可以远传和记录。2Ⅰ.热电偶测温是基于热电效应。在两种不同的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们两个结点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常我们称这种电动势为热电势，这种现象就是热电效应。3)电偶基本定律(P122)Ⅰ.Ⅱ.中间温度定律Ⅲ.Ⅳ.例：用镍铬一镍硅（K型）热电偶测量某一物体温度，已知热电偶参考端温度为30℃，测得热电动势为33.686mV，求被测物体温度为多少？解：查K型热电偶分度表可知，En（30，0）=1.203mV，Ek（T，40）=33.686mV，Ek（T，0）=Ek（T，40）+En（30，0）=33.686+1.203=34.889mV，再查表可知：被测物体温度大约为840℃。热电偶的冷端温度补偿有下面几种方法：（1）温度修正法。（2）冰浴法补偿电桥法。（3）补偿导线法。一般选作感温电阻的材料必须满足如下要求：①电阻温度系数ａ要高，这样在同样条件下可加快热响应速度，提高灵敏度。通常纯金属的温度系数比合金大，一般均采用纯金属材料；②在测温范围内，化学、物理性能稳定，以保证热电阻的测温准确性；③具有良好的输出特性，即在测温范围内电阻与温度之间必须有线性或接近线性的关系；④具有比较高的电阻率，以减小热电阻的体积和重量；⑤具有良好的可加工性，且价格便宜。比较适合的材料有铂、铜、铁和镍等。它们的阻值随温度的升高而增大，具有正温度系数。4.2压力检测与仪表1.压力的描述与单位（1）绝对压力。指作用于物体表面上的全部压力，其零点以绝对真空为基准，又称总压力或全压力，一般用大写字母P表示。（2）大气压力。指地球表面上的空气柱重量所产生的压力，以P0表示。（3）相对压力。指绝对压力与大气压力之差，一般用P表示。当绝对压力大于大气压力时，称为正压力，简称压力，又称表压力；当绝对压力小于大气压力时，称为负压，负压又可用真空度表示，负压的绝对值称为真空度。测压仪表指示的压力一般都是表压力。（4）差压任意两个压力之差称为差压。压力在国际单位制中的单位是牛顿／米2（N／m2），通常称为帕斯卡或简称帕（Pa）。液柱式压力计:利用液柱高度和被测介质压力相平衡的原理所制成的测压仪表。1.Ｕ形管压力计2单管压力计3.斜管压力计4.3流量检测与仪表流量的概念：单位时间通过流管内某一横截面的流体的体积，称为该横截面的体积流量。简称为流量，用Q来表示。差压式流量计原理当连续流动的流体遇到安插在管道内的节流装置时，由于节流的截面积比管道的截面积小，形成流体流通面积的突然缩小，在压头作用下流体的流速增大，挤过节流孔，形成孔板附近的流动图束收缩。在挤过节流孔后，流速又由于流通面积的变大和流束的扩大而降低。与此同时，在节流装置前后的管壁处的流体静压力产生差异，形成静压力差ΔP=P1-P2，并且P1P2，此即节流现象。也就是节流装置的作用在于造成流束的局部收缩，从而产生压差。并且流过的流量愈大，在节流装置前后所产生的压差也就越大，因此可通过测量压差来衡量流体流量的大小。容积式流量计容积式流量计又称定排量流量计，是一种很早就使用的流量测量仪表，用来测量各种液体和气体的体积流量。由于它是使被测流体充满具有一定容积的空间，然后再把这部分流体从出口排出，所以叫容积式流量计。超声波流量计超声波在流动介质中传播时，如果其方向与介质运动方向相同，则传播速度加快；如果其方向与介质运动方向相反，则传播速度减低。超声波流量计正是根据传播速度和流体流速有关这样一个基本的物理现象而工作的。超声波流量计适合于测量大管径、非导电性、强腐蚀性的液体或气体的流量，并且不会造成压力损失。物位检测压力式液位计：△p=PB-PA=Hρg式中:pA为容器中A点的静压；pB为容器中B点的静压；H为液柱的高度；ρ为液体的密度。5.1可燃性气体和有毒气体的检测1.可燃性气体可燃性气体的涉及面十分广泛，凡在空气中可以燃烧的气体都属于可燃性气体表5－1所示气体中的32种气体以及爆炸下限含量在10%以下，或爆炸上限与爆炸下限含量差大于20%的气体称为可燃性气体。2.有毒气体在工业生产过程中使用或产生的对人体有害，能引起慢性或急性中毒的气体或蒸汽称为有毒气体各类气体测量仪表的工作原理：1此类仪器是利用可燃性气体在有