仪表与检测

一。.什么叫测量？测量技术？测量技术有哪几类？什么是检测，检测仪表由哪些组成？
答1.所谓测量是指用一个已知量或量具与一个未知量或被测量进行比对，从而确定未知量多少倍的过程。
2.所谓测量技术主要是指测量的原理与根据测量原理而制定的测量方法等。
3.测量技术依据其测量原理和测量方法的不同，可分为直接测量技术和间接测量技术两类。
4.“检测”表示“通过检验进行测定”， 对象通常是装置或工农业产品的质量和性能。它一般包含两个方面。一是检查。二是测量。
5.检测仪表一般由三部分组成。一是传感器或敏感部件，二是测量电路及转换电路，三是显示器件。检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表（很少见）；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；随着微处理机的蓬勃发展，根据仪表有否引入微处理机（器）又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表
显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多点），其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。
　　调节仪表可是以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。
　　执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。调节阀根据其结构特噗和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数（等面分比）、抛物线、快开等。
　　这类分类方法相对比较合理，仪表覆盖面也比较广，但任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序，它们中间互有渗透，彼此沟通。例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流量检测仪表，压力变送器可以划归压检测仪表，若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表，很难确切划归哪一类，中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并

答：1.直接测量就是用“量具”直接与被测量进行比对，从而可以直接（不通过计算等过程）从测量过程中或从“量具”上（仪器，仪表等）直接获得被测量的数据的测量技术。也就是不必测量与被测量有函数关系的其他量，而能直接得到被测量值的测量方法。
注：
（1）为了作相应的修正，需要进行补充测量或计算以确定影响量的值，这种测量方法仍属直接测量。
（2）根据计量器具示值，须通过查对图表以确定被测量值的测量，也属直接测量。
例：
（1）用量筒测量液体容积；
（2）用等臂天平测量物体质量。
其特点是：如果量具准确度得以保证时，其测量的精确度很高。
2.间接测量技术是指测量时不是用量具直接与被测量进行比对（测量），而是利用量具在比对（测量）过程中获得与被测量有确定函数关系的其它量，然后再利用这些量通过函数关系式计算后，获得被 测量的测量技术。也即通过测量与被测量有函数关系的其他量，才能得到被测量值的测量方法。
例：a．通过测量长度确定矩形面积；
b．通过测量导体电阻、长度和断面积确定电阻率。
其特点是：测量的不确定度不仅决定于各种量具，仪器仪表等的确定度，而且还决定于线路的连接方式以及计算公式的科学性。所以要尽量使用直接测量方法，只有在没办法用直接测量的地方，才考虑使用间接测量方法。

三。仪器仪表的基础标准有哪些？
仪器仪表基础标准GB/T13983-92仪器仪表基本术语：

GB/T15464-95仪器仪表包装通用技术条件

JB/T5218-91仪器仪表协调用颜色

JB/T5471-91仪器仪表用旋钮型号命名方法

JB/T6182-92仪器仪表可靠性设计评审

JB/T6183-92仪器仪表可靠性要求与考核方法的编写规定

JB/T6214-92仪器仪表可靠性验证试验及测定试验(指数分布)导则

JB/T6843-93仪器仪表可靠性设计程序和要求

JB/T8203-95仪器仪表用旋钮尺寸

JB/Z352-89企业管理表格和事务处理程序规范

ZBN01001-88仪器仪表物料箱尺寸系列

ZBN04002-86仪器仪表现场工作可靠性、有效性、维修性数据收集指南

ZBN04003-87仪器仪表旋钮技术条件

ZBN04004-88仪器仪表规范中可靠性条款编写导则

ZBY002-81仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法

ZBY279-84仪表柜和仪表箱主要结构尺寸系列

ZBY321-85仪器仪表可靠性评定程序

四。什么是计量？它与测量之间的关系是什么？
答：1.实现单位统一、量值准确可靠的活动就是计量。计量是指测量仪器通过与国家计量部门的基准或标准设备进行比对（仪器测量值与基准值或标准测量值比较）从而确定测量仪器精确度的过程。
2.广义的理解是指有关测量知识的整个领域。计量在历史上称之为“度量衡”。随着生产和科 学技术的发展，现代计量已远远超出“度量衡”的范围。现有长度、热学、力学、 电磁学、无线电、时间频率、电离辐射、光学、声学、化学等计量专业，已形成了 一门独立的学科──计量学。
3.计量是一种高精确度的测量，是用来确定仪器，仪表等精确度的一种特殊形式的测量。
4.法定计量单位有：
长 度
　　名称 厘 分 寸 尺 丈 里
　　等数 10毫 10厘 10分 10寸 10尺 150丈
　　面 积
　　名称 平方厘 平方分 平方寸 平方尺 平方丈 平方里
　　等数 100 平方毫 100 平方厘 100 平方分 100 平方寸 100 平方尺 22500 平方丈
　　地 积
　　名称 厘 分 亩 顷
　　等数 10毫 10厘 10分 100亩
　　质 量
　　名称 毫 厘 分 钱 两 斤 担
　　等数 10丝 10毫 10厘 10分 10钱 10两 100斤
　　容 量
　　名称 勺 合 升 斗 石
　　等数 10撮 10勺 10合 10升 10斗
　　计量单位比较表
　　长度比较表
　　1千米(公里)=2市里=0.621英里=0.540海里 1米=3市尺=3.281英尺
　　1市里=0.5千米(公里)=0.311英里=0.270海里 1市尺=0.333米=1.094英尺
　　1英里=1.609千米(公里)=3.218市里=0.869海里 1英尺=0.305米=0.914市尺
　　1海里=1.852千米(公里)=3.704市里=1.150英里
　　地积比较表
　　1公顷=15市亩=2.471英亩
　　1市亩=6.667公亩=0.165英亩
　　1英亩=0.405公顷=6.070市亩
　　质量比较表
　　1千克(公斤)=2市斤=2.205英磅
　　1市斤=0.5千克(公斤)=1.102英镑
　　1英镑=0.454千克(公斤)=0.907市斤
　　容量比较表
　　1升(公制)=1市升=0.220加仑(英制)
　　1加仑(英制)=4.546升=4.546市升

五。什么是量值？
量值是表示一个量大小的计量单位数值。一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小. 例:5.34m或534m，15kg，10s，-40℃。注:对于不能由一个数乘以测量单位所表示的量，可参照约定参考标尺，或参照测量程序，或两者都参照的方式表示。

显然，数值的大小决定于单位，只有在给定单位的前提下，才能给出数值。例如:可用5.34m或534cm表示某棒的长度，用15kg或15000g表示某物的质量。这里用5.34m和534cm所表示的量的大小，以及用15kg和15000g所表示的量的大小是相同的。因此，一个特定量的量值，与所选择的单位无关，而其数值则与所选择的单位的大小成反比。因此，=Q/[Q]。例如:以公里每小时为单位给出的速度v的数值，可以表示为{υ}km/h或υ/(km/h)。这种形式广泛地应用于数值表的表头和坐标轴的说明。
　　对于不能由一个数乘以测量单位所表示的而实用上又很重要的一些量，例如硬度、表面粗糙度等量，当然也需要有定量表示的办法。这样的量虽然不能用一个数乘以测量单位来表示，但可以用一个数据结合一个代表约定的参考标尺的符号表示。例如50HRC，表示采用C标尺，测得的洛氏硬度(HR)量值为50。广义上说，这样的表示也能在规定意义上反映所研究的特定量的大小。不过这样表示的量值无法代入物理方程式进行计算，因为它要参照约定参考标尺或(和)测量程序的方式才能表示。例如450HV30/20，表示在294.2N(即30kgf)试验力作用下，保持20s时测得的维氏硬度(HV)量值为450。
　　约定参考标尺(conventional reference scale)也称为参考值标尺(reference value scale)，它是针对某种特定量，约定地规定的一组有序的、连续或离散的量值，用作该种量按大小排序的参考。例如:根据特定的一系列纯物质的凝固点等温度固定点，并使用特定的测量仪器和内插公式所建立的实用温度标尺；根据一系列特定矿物的硬度所建立的莫氏硬度标尺；化学中的pH值标尺；用于燃油的辛烷值标尺；里氏地震标尺；等等。
　　应当注意的是，依据约定参考标尺所确定的特定量的值，只能与同类量的其它量值比位序，即哪个较大、哪个较小，一般不能用来进行加法运算。但国际实用温度标尺的情况与硬度标尺等有所不同，因为它是用热力学温度标尺修正过的，因此对于给定的实用目的，依据它所确定的特定温度量值还是可以用来作加法运算的。

六。什么是真值？
真值是一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
　　约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。
　　相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。
　　在计算机数值表示中，用正负号加绝对值表示数据的形式被称为“真值”。

七。什么叫基准器？它的分级情况和应用范围是什么？
答：1.基准器是体现计量单位量值的标准器具，具有现代科学技术所能达到的最高准确度和最大稳定性的计量器具。它主要是用于规定，保持，和复现某种物理计量单位。
2.国际上有统一的世界基准器，而对于一个国家而言，基准器可分为三级。最高级别为“国家基准器”。也叫一级基准器，其次是二级和三级基准器。二级基准器分为作证基准器，参考基准器和中介基准器三种。
3.国家基准为了保持量值的准确性，避免降低精确度，国家基准只向下一级作证基准 传递量值，不作它用。
作证基准器与国家基准器基本相同，是用来检验国家基准器的完善性的。与之比对，修正系统偏 差。它可作为国家基准器的代表向基它基准器传递量值。
参考基准器和国家基准器的原理及结构均不同，它是从不同角度对同一物理量进行测量，用于证明国家级基准器的先进性的。参考基准器与作证基准器比对并向下级基准器传递量值。由于以上各种基准器结构复杂；体积庞大且对环境条件要求高；不宜随意搬动难以直接比对。为此制成体积小，重量轻，精度足够高的基准器，称为中介基准器。其作用是用于国际基准与国家基准之间传递量值或用于作证基准与三级基准之间传递量值。最基层的基准是三级基准。它是各种计量的工作基准用来直接向下级设备仪器等传递量值。

八。请述说一下自动化仪表及其发展概述
1.看到“仪表”两个字，人们很容易想到电流表、电压表、示波器等实验室中常用的测
试仪器。自动化仪表不是这些通用仪表，而是讨论生产自动化中，特别是连续生产过程自
动化中必需的一类专门的仪器仪表。其中包括对工艺参数进行测量的检测仪表、根据测量
值对给定值的偏差按一定的调节规律发出调节命令的调节仪表以及根据调节仪表的命令对
进出生产装置的物料或能量进行控制的执行器等。这些仪表代替人们对生产过程进行测量、
控制、监督和保护，是实现生产过程自动化必不可少的技术工具。
对于没有实践经历的自动控制初学者，往往以为控制工程师的工作是先画出控制方案
图，然后自己动手，设计制作一定的测控装置去实现要求的控制算法。不难想像，如果大
家都按自己的思路为各种系统制作专用的测控装置，其规格品种必将是五花八门，互不兼
容。这对于用户来说，其维护和备品、备件将是难以解决的问题。为减少仪表品种，便于
互换和维护，人们把自动化仪表的外部功能和联络信号进行规范化，即规定若干通用的标
准化功能模块，其内部原理和电路可以不同，但外部功能必须相同，此外，它们之间的互
联信号标准必须统一。这些规范促进了自动化仪表向通用化发展，大大方便了用户。这样，
对控制工程师来说，主要的工作不是自己去制作仪表，而只要熟悉和精通各种现成的自动
化仪表的工作原理和性能特点，以便根据不同的测控要求和应用环境，从大量系列化生产
的通用型自动化仪表中，合理地选择和正确地使用它们，组成经济、可靠、性能优良的自
动控制系统。
·2· 自动化仪表
自 20 世纪30 年代以来，自动化技术获得了惊人的成就，已在工业生产和国民经济各
行业起着关键的作用。自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的
或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自动化技术的重要组成部分。在现代工
业生产过程中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动
生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用，而自动化仪表是生产
过程自动控制的灵魂。
自动化仪表的发展，大致经历了以下几个阶段：
1) 仪表化与局部自动化(20 世纪50～60 年代)阶段
20 世纪50 年代前后，自动化仪表在过程控制中开始得到发展。一些工厂企业实现了
仪表化和局部自动化。这是自动化仪表在过程控制发展中的第一个阶段。这个阶段的主要
特点是：采用的过程检测控制仪表为基地式仪表和部分单元组合式仪表，而且多数是气动
仪表；过程控制系统的结构绝大多数是单输入—单输出系统；被控参数主要是温度、压力、
流量和液位四种工艺参数；控制的目的主要是保持这些工艺参数的稳定、确保生产安全；
过程控制系统分析、综合的理论基础是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论。
2) 综合自动化(20 世纪60～70 年代中期)阶段
在 20 世纪60 年代，随着工业生产的不断发展，对自动化仪表提出了新的要求；电子
技术的迅速发展，也为自动化技术工具的不断完善提供了条件，自动化仪表控制开始进入
第二阶段。在这一阶段中，工业生产过程出现了一个车间乃至一个工厂的综合自动化，其
主要特点是：大量采用单元组合仪表(包括气动和电动)和组装式仪表。与此同时，计算机
开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制(Direct Digital Control，DDC)和设定值控
制(Statistical Process Control，SPC)。在自动化仪表过程控制系统的结构方案方面，相继出
现了各种复杂的控制系统，如串级控制、前馈—反馈复合控制、Smith 预估控制以及比值、
均匀、选择性控制等，一方面提高了控制质量，另一方面也满足了一些特殊的控制要求。
自动化仪表控制系统的分析与综合的理论基础，由经典控制理论发展到现代控制理论。控
制系统由单变量系统转向多变量系统，以解决生产过程中遇到的更为复杂的问题。
3) 全盘自动化(20 世纪70年代中期至今)阶段
20 世纪70年代中期以来，随着现代工业生产的迅猛发展，微型计算机的开发与应用，
使自动化仪表的发展达到了一个新的水平，实现了全车间、全工厂、甚至全企业无人或很
少人参与操作管理、过程控制最优化与现代化的集中调度管理相结合的方式，即全盘自动
化的方式，过程控制发展到现代过程控制的新阶段，这是自动化仪表发展的第三阶段。这
一阶段的主要特点是：在新型的自动化技术工具方面，开始采用以微处理器为核心的智能
单元组合仪表(包括可编程序控制器等)；成分在线检测与数据处理的应用也日益广泛；模
拟调节仪表的品种不断增加，可靠性不断提高，电动仪表也实现了本质安全防爆，适应了
各种复杂过程控制的要求。在过程控制系统的结构方面，由单变量控制系统发展到多变量
系统，由生产过程的定值控制发展到最优控制、自适应控制，由自动化仪表控制系统发展
到计算机分布式控制系统等。
在控制理论的运用方面，现代控制理论移用到过程控制领域，如状态反馈、最优控制、

·3·
解耦控制等在过程控制中的应用，加速了过程建模、测试以及控制方法设计、分析等控制
技术和理论的发展。
当前，自动化仪表控制已进入了计算机时代，进入了所谓计算机集成过程控制系统
(Computer Integrated Process System，CIPS)的时代。CIPS 利用计算机技术，对整个企业的
运作过程进行综合管理和控制，包括市场营销、生产计划调度、原材料选择、产品分配、
成本管理，以及工艺过程的控制、优化和管理等全过程。分布式控制系统，先进过程控制
策略以及网络技术、数据库技术等将是实现CIPS 的重要基础。可以预计，过程控制将在
我国社会主义现代化建设过程中得到更快的发展

九。什么叫标准？有哪些分类？它与基准之间的关系是什么？
1.所谓标准是国家计量部门依靠行政手段，根据生产建设的实际需要而规定的不同等级的准确度及精确度的要求。
2.标准的制定和类型按使用范围划分有国际标准、区域标准、国家标准、专业标准、企业标准；按内容划分有基础标准（一般包括名词术语、符号、代号、机械制图、公差与配合等）、产品标准、辅助产品标准（工具、模具、量具、夹具等）、原材料标准、方法标准（包括工艺要求、过程、要素、工艺说明等）；按成熟程度划分有法定标准、推荐标准、试行标准、标准草案。标准的制定，国际标准由国际标准化组织（ISO）理事会审查，ISO理事会接纳国际标准并由中央秘书处颁布；国家标准在中国由国务院标准化行政主管部门制定，行业标准由国务院有关行政主管部门制定，企业生产的产品没有国家标准和行业标准的，应当制定企业标准，作为组织生产的依据，并报有关部门备案。法律对标准的制定另有规定，依照法律的规定执行。制定标准应当有利于合理利用国家资源，推广科学技术成果，提高经济效益，保障安全和人民身体健康，保护消费者的利益，保护环境，有利于产品的通用互换及标准的协调配套等。
国内标准按中标法分类
　　A . 综合 B . 农业、林业 C . 医药、卫生、劳动保护 D . 矿业 E . 石油 F . 能源、核技术 G. 化工 H . 冶金 J . 机械 K . 电工 L . 电子元器件与信息技术 M . 通信、广播 N . 仪器、仪表 P . 工程建设 Q . 建材 R . 公路、水路运输 S . 铁路 T . 车辆 U . 船舶 V . 航空、航天 W . 纺织 X . 食品 Y . 轻工、文化与生活用品 Z . 环境保护
　　国内标准按行业分类
　　国家标准
　　GB 国家标准 JJF 国家计量技术规范 JJG 国家计量检定规程 GHZB 国家环境质量标准 GWPB 国家污染物排放标准 GWKB 国家污染物控制标准 GBn 国家内部标准 GBJ 工程建设国家标准 GJB 国家军用标准
　　行业标准
　　ZY 中医药行业标准 YZ 邮政行业标准 YY 医药行业标准 YS 有色冶金行业标准 YD 通信行业标准 YC 烟草行业标准 YB 黑色冶金行业标准 XB 稀土行业标准 WS 卫生行业标准 WB 物资行业标准 ZY 中医药行业标准 YZ 邮政行业标准 YY 医药行业标准 YS 有色冶金行业标准 YD 通信行业标准 YC 烟草行业标准 YB 黑色冶金行业标准 XB 稀土行业标准 WS 卫生行业标准 WB 物资行业标准 WM 外贸行业标准 WH 文化行业标准 TD 土地行业标准 TB 铁道行业标准 SY 石油行业标准 SN 商品检验行业标准 SL 水利行业标准 SJ 电子行业标准 SH 石油化工行业标准 SC 水产行业标准 SB 商业行业标准 QX 气象行业标准 QJ 航天行业标准 QC 汽车行业标准 QB 轻工业行业标准 NY 农业行业标准 MZ 民政行业标准 MT 煤炭行业标准 MH 民用航空行业标准 GH 供销合作行业标准 LY 林业行业标准 LD 劳动行业标准 LB 旅游行业标准 JY 教育行业标准 JR 金融行业标准 JT 交通行业标准 JGJ 建筑行业工程建设规程 JG 建筑行业标准 JC 建材行业标准 JB 机械行业标准 HS 海关行业标准 HJ 环保行业标准 HY 海洋行业标准 HGJ 化工行业工程建设规程 HG 化工行业标准 HB 航空行业标准 GY 广播电影电视行业标准 GA 公安行业标准 FZ 纺织行业标准 EJ 核工业行业标准 DZ 地质行业标准 DL 电力行业标准 DB 地震行业标准 DA 档案行业标准 CY 新闻出版行业标准 CJJ 城建行业工程建设规程 CJ 城建行业标准 CECS 工程建设推荐性标准 CH 测绘行业标准 CB 船舶行业标准 BB 包装行业标准
3.而用以传递标准量值的计量器具称为标准器，而基准是体现计量单位量值的器具。它是具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具。经过国家鉴定后，作为全国计量单位最值的最高依据。综上所述；基准和标准的区别主要体现在其严密性不同，基准的严密性最高，而标准的严密性较低。