檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)課件

1、第一章第一章 檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念第五節(jié)第五節(jié) 隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差的處理方法第六節(jié)第六節(jié) 系統(tǒng)誤差的消除方法系統(tǒng)誤差的消除方法 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是人們對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行定性和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是人們對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行定性和定量分析所采取的技術(shù)措施，包括信息的采定量分析所采取的技術(shù)措施，包括信息的采集、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)又集、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)又稱(chēng)為傳感器技術(shù)，可認(rèn)為是電子感官，可以稱(chēng)為傳感器技術(shù)，可認(rèn)為

2、是電子感官，可以收集各種信息，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，供信號(hào)處收集各種信息，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，供信號(hào)處理電路使用。理電路使用。種類(lèi)豐富、應(yīng)用范圍廣。涉及到種類(lèi)豐富、應(yīng)用范圍廣。涉及到軍事國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活軍事國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。許許多多儀器設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。許許多多儀器設(shè)備都需要大量的傳感器來(lái)提供環(huán)境都需要大量的傳感器來(lái)提供環(huán)境信息，然后才能實(shí)現(xiàn)儀器的功能。信息，然后才能實(shí)現(xiàn)儀器的功能。我們身邊的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用：感應(yīng)我們身邊的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用：感應(yīng)燈、報(bào)警器（火災(zāi)、煤氣、防盜燈、報(bào)警器（火災(zāi)、煤氣、防盜等）、電視機(jī)、空調(diào)、電冰箱、等）、電視機(jī)、空調(diào)、電冰箱、手機(jī)、汽車(chē)手機(jī)、汽車(chē)第一節(jié)第一節(jié)

3、 概述概述 檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 1、檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制、檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段。的重要手段。 被動(dòng)檢測(cè)被動(dòng)檢測(cè) 主動(dòng)檢測(cè)（在線(xiàn)檢測(cè)）主動(dòng)檢測(cè)（在線(xiàn)檢測(cè)） 2、檢測(cè)技術(shù)在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)、檢測(cè)技術(shù)在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。 保證人機(jī)安全保證人機(jī)安全第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 3、檢測(cè)技術(shù)和裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可、檢測(cè)技術(shù)和裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。缺少的組成部分。4、檢測(cè)技術(shù)的完善和發(fā)展推動(dòng)著科學(xué)技、檢測(cè)技術(shù)的完善和發(fā)展推動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。術(shù)的進(jìn)步。所有專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域都離不開(kāi)檢測(cè)技術(shù)所有專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域

4、都離不開(kāi)檢測(cè)技術(shù)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器執(zhí)行器調(diào)節(jié)對(duì)象調(diào)節(jié)對(duì)象傳感器傳感器被被測(cè)測(cè)量量第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 檢測(cè)系統(tǒng)的組成檢測(cè)系統(tǒng)的組成被測(cè)量被測(cè)量傳感器傳感器測(cè)量電路測(cè)量電路電源電源指示儀指示儀記錄儀記錄儀數(shù)據(jù)處數(shù)據(jù)處理儀器理儀器 傳感器的作用：傳感器的作用： 把被測(cè)量變換為與之有對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系的并把被測(cè)量變換為與之有對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系的并且便于測(cè)量的輸出量（且便于測(cè)量的輸出量（通常是電學(xué)量通常是電學(xué)量）。）。 傳感器的分類(lèi)：傳感器的分類(lèi)： 按被測(cè)量性質(zhì)分：按被測(cè)量性質(zhì)分：機(jī)械量傳感器、熱工量機(jī)械量傳感器、熱工量傳感器、化學(xué)量傳感器、生物量傳感器等；傳感器、化學(xué)量傳感器、生物量傳感器等； 按輸出量性質(zhì)分

5、：按輸出量性質(zhì)分：參量型傳感器和發(fā)電型參量型傳感器和發(fā)電型傳感器。傳感器。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 測(cè)量電路的作用：測(cè)量電路的作用： 將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電壓或電流信號(hào)。具有信號(hào)。具有信號(hào)放大、阻抗信號(hào)放大、阻抗匹配、微分、積分和線(xiàn)性補(bǔ)償匹配、微分、積分和線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)裙δ堋５裙δ?。第一?jié)第一節(jié) 概述概述 顯示記錄裝置的作用：顯示記錄裝置的作用： 使人們了解檢測(cè)數(shù)值的使人們了解檢測(cè)數(shù)值的大小和變化的過(guò)程。大小和變化的過(guò)程。 模擬顯示、數(shù)字顯示和模擬顯示、數(shù)字顯示和圖像顯示。圖像顯示。指針式萬(wàn)用表、數(shù)字指針式萬(wàn)用表、數(shù)字式萬(wàn)用表、地

6、震儀式萬(wàn)用表、地震儀第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 電測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)：電測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)： 能夠連續(xù)、自動(dòng)地對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量和能夠連續(xù)、自動(dòng)地對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量和記錄；記錄； 既能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)測(cè)量也能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量；既能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)測(cè)量也能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量； 量程大；量程大； 便于遠(yuǎn)傳、聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中控制。便于遠(yuǎn)傳、聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中控制。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向：檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向： 新型、集成、智能新型、集成、智能 集成方向包括同功能傳感器集成化（點(diǎn)集成方向包括同功能傳感器集成化（點(diǎn)測(cè)量測(cè)量 面測(cè)量）和不同功能傳感器集成面測(cè)量）和不同功能傳感器集成化（單一參數(shù)測(cè)量化（單一參數(shù)測(cè)量 多參數(shù)測(cè)量）多參數(shù)測(cè)量） 。第一

7、節(jié)第一節(jié) 概述概述 智能化儀表的功能：智能化儀表的功能： 自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)校準(zhǔn)；自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)校準(zhǔn)； 自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換；自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換； 自動(dòng)選擇功能；自動(dòng)選擇功能； 自動(dòng)定時(shí)測(cè)量；自動(dòng)定時(shí)測(cè)量； 自動(dòng)故障診斷；自動(dòng)數(shù)據(jù)處理和誤差修正。自動(dòng)故障診斷；自動(dòng)數(shù)據(jù)處理和誤差修正。液位儀智能化儀表液位儀智能化儀表 習(xí)題1、2第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法 采取正確的測(cè)量方法可以提高自采取正確的測(cè)量方法可以提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法 測(cè)量的概念：測(cè)量的概念： 人們用實(shí)驗(yàn)的方法，借助一定的儀器或人們用實(shí)驗(yàn)的方法，借助一定的儀器或設(shè)備，將被測(cè)量與同

8、性質(zhì)的單位標(biāo)準(zhǔn)量設(shè)備，將被測(cè)量與同性質(zhì)的單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，并確定被測(cè)量對(duì)進(jìn)行比較，并確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍的倍數(shù)，從而獲得關(guān)于被測(cè)量的定量信息。數(shù)，從而獲得關(guān)于被測(cè)量的定量信息。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法 測(cè)量的核心是測(cè)量的核心是比較比較，但在大多數(shù)情況下是但在大多數(shù)情況下是將被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量變將被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量變換成雙方易于比較的換成雙方易于比較的某個(gè)某個(gè)中間變量中間變量來(lái)進(jìn)來(lái)進(jìn)行的。如彈簧秤行的。如彈簧秤測(cè)量的手段是測(cè)量的手段是轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換，即將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓，即將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓或電流，利用電子裝置完成測(cè)量過(guò)程?；螂娏鳎秒娮友b置完成測(cè)量過(guò)程。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法 常用分類(lèi)方

9、法有如下幾種：常用分類(lèi)方法有如下幾種： 按測(cè)量手續(xù)分類(lèi)按測(cè)量手續(xù)分類(lèi) 直接測(cè)量直接測(cè)量 對(duì)儀表讀數(shù)不需要運(yùn)算。對(duì)儀表讀數(shù)不需要運(yùn)算。體溫表 間接測(cè)量間接測(cè)量 對(duì)與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，然后代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到所需結(jié)果。代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到所需結(jié)果。干濕球濕度計(jì) 如電阻的測(cè)量可采用直接測(cè)量也可采用間接測(cè)量第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法 按測(cè)量值獲取方式分類(lèi)按測(cè)量值獲取方式分類(lèi) 偏差式測(cè)量偏差式測(cè)量 利用儀表指針在標(biāo)尺上的偏差讀取被測(cè)量的數(shù)利用儀表指針在標(biāo)尺上的偏差讀取被測(cè)量的數(shù)值。值。 簡(jiǎn)單、迅速、精度不高，用于工程測(cè)量簡(jiǎn)單、

10、迅速、精度不高，用于工程測(cè)量旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彈彈簧簧永永久久磁磁鐵鐵圓圓柱柱形形鐵鐵心心線(xiàn)線(xiàn)圈圈指指針針零位式測(cè)量零位式測(cè)量用標(biāo)準(zhǔn)量去平衡或抵消被測(cè)量用標(biāo)準(zhǔn)量去平衡或抵消被測(cè)量天平、電位差計(jì)天平、電位差計(jì)測(cè)量過(guò)程復(fù)雜、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)慢，用測(cè)量過(guò)程復(fù)雜、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)慢，用于變化緩慢的被測(cè)量的測(cè)量于變化緩慢的被測(cè)量的測(cè)量第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法 電位差計(jì)原理電位差計(jì)原理第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法ADRP1RPUKUXEP調(diào)整調(diào)整RP使得使得UK和和UX相等，檢流計(jì)相等，檢流計(jì)P回零，此時(shí)電位回零，此時(shí)電位差計(jì)的讀數(shù)即被差計(jì)的讀數(shù)即被測(cè)電壓測(cè)電壓UX的值。的值。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法

11、 微差式測(cè)量微差式測(cè)量 綜合了零位式測(cè)量和偏差式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)綜合了零位式測(cè)量和偏差式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn) 反應(yīng)速度快、測(cè)量精度高，適于反應(yīng)速度快、測(cè)量精度高，適于在線(xiàn)檢測(cè)在線(xiàn)檢測(cè)mVERLRrRmRPR1E1穩(wěn)壓電源的輸出電壓隨負(fù)載電阻變化的情況的測(cè)量電路穩(wěn)壓電源的輸出電壓隨負(fù)載電阻變化的情況的測(cè)量電路首先首先RL取額定值，調(diào)取額定值，調(diào)節(jié)節(jié)RP，使毫伏表指零，使毫伏表指零，此時(shí)對(duì)應(yīng)額定輸出電此時(shí)對(duì)應(yīng)額定輸出電壓壓UO；然后改變?nèi)缓蟾淖僐L的值，穩(wěn)壓電源輸出的值，穩(wěn)壓電源輸出電壓的波動(dòng)電壓的波動(dòng) U可由可由毫伏表讀出。毫伏表讀出。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法 按測(cè)量?jī)x表的測(cè)量途徑分類(lèi)按測(cè)量?jī)x表的測(cè)量途徑

12、分類(lèi) 接觸式測(cè)量接觸式測(cè)量：測(cè)量?jī)x表與被測(cè)對(duì)象相接：測(cè)量?jī)x表與被測(cè)對(duì)象相接觸。如測(cè)量體溫。觸。如測(cè)量體溫。 非接觸式測(cè)量非接觸式測(cè)量：測(cè)量?jī)x表與被測(cè)對(duì)象不：測(cè)量?jī)x表與被測(cè)對(duì)象不接觸。如紅外測(cè)溫。接觸。如紅外測(cè)溫。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量方法測(cè)量方法按被測(cè)對(duì)象的變化特點(diǎn)分類(lèi)按被測(cè)對(duì)象的變化特點(diǎn)分類(lèi)靜態(tài)測(cè)量：被測(cè)量不隨時(shí)間明顯變化動(dòng)態(tài)測(cè)量：被測(cè)量隨時(shí)間明顯變化習(xí)題習(xí)題3第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性分為檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性分為靜態(tài)特性靜態(tài)特性和和動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性。 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)的的靜態(tài)特性靜態(tài)特性是指檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量處于是指檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出量

13、與輸入量之間的關(guān)系，即當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出量與輸入量之間的關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。輸入量是常量或變化極慢時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。 衡量傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有衡量傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有靈敏度、靈敏度、線(xiàn)性度、重復(fù)性、遲滯等。線(xiàn)性度、重復(fù)性、遲滯等。第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性性 靈敏度靈敏度 傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)在傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起此變化的輸入量引起此變化的輸入量變化的比值。變化的比值。S=dydx靈敏度越高，測(cè)量精度靈敏度越高，測(cè)量精度越高，但測(cè)量范圍越窄，越高，但測(cè)量范圍越窄，穩(wěn)定性越差。穩(wěn)定性

14、越差。習(xí)題習(xí)題4靈敏度實(shí)質(zhì)是儀表輸入靈敏度實(shí)質(zhì)是儀表輸入-輸出輸出特性曲線(xiàn)的斜率，特性曲線(xiàn)的斜率，的靈敏度是一個(gè)的靈敏度是一個(gè) 若檢測(cè)系統(tǒng)由多個(gè)環(huán)節(jié)若檢測(cè)系統(tǒng)由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度分別為分別為S1、S2、S3，而且而且各環(huán)節(jié)以圖各環(huán)節(jié)以圖1-5所示的串所示的串聯(lián)方式相連，則整個(gè)系聯(lián)方式相連，則整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度為統(tǒng)的靈敏度為第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性性S= S1S2S3作業(yè)：習(xí)題作業(yè)：習(xí)題5第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 分辨率分辨率 檢測(cè)儀表能夠精確測(cè)出被測(cè)量最小變化檢測(cè)儀表能夠精確測(cè)出被測(cè)量最小變化的能力。的能力。 模擬儀

15、表的分辨率規(guī)定為最小刻模擬儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度的一半；數(shù)字儀表的分辨率規(guī)度的一半；數(shù)字儀表的分辨率規(guī)定為最后一位的一個(gè)字。定為最后一位的一個(gè)字。第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 線(xiàn)性度 檢測(cè)系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系分為檢測(cè)系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系分為線(xiàn)性關(guān)線(xiàn)性關(guān)系系和和非線(xiàn)性非線(xiàn)性關(guān)系。關(guān)系。YFSmEt=x100%圖中曲線(xiàn)為檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際輸入圖中曲線(xiàn)為檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出關(guān)系。直線(xiàn)為理論上的輸入輸出關(guān)系。直線(xiàn)為理論上的輸入輸出關(guān)系，稱(chēng)為輸出關(guān)系，稱(chēng)為擬合直線(xiàn)擬合直線(xiàn)。m的含義的含義為實(shí)測(cè)曲線(xiàn)與擬合直為實(shí)測(cè)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)的最大偏差。線(xiàn)的最大偏差。為輸出滿(mǎn)量程值為輸

16、出滿(mǎn)量程值 線(xiàn)性度是以所參考的線(xiàn)性度是以所參考的擬合直線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn)算得的，所以采取不同的擬合直線(xiàn)就得算得的，所以采取不同的擬合直線(xiàn)就得到不同的線(xiàn)性度。到不同的線(xiàn)性度。 理論線(xiàn)性度、端基線(xiàn)性度、最小二理論線(xiàn)性度、端基線(xiàn)性度、最小二乘法線(xiàn)性度乘法線(xiàn)性度第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性性 遲滯遲滯 表明檢測(cè)系統(tǒng)的正向（輸入量增大）輸表明檢測(cè)系統(tǒng)的正向（輸入量增大）輸入入-輸出特性曲線(xiàn)和反向（輸入量減?。┹敵鎏匦郧€(xiàn)和反向（輸入量減?。┹斎胼斎?輸出特性曲線(xiàn)的不一致程度。輸出特性曲線(xiàn)的不一致程度。mYFSYFSmEt=x100%m

17、的含義的含義為正反向檢測(cè)曲為正反向檢測(cè)曲線(xiàn)的最大差值線(xiàn)的最大差值第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 測(cè)量范圍測(cè)量范圍 正常工作條件下儀表能夠測(cè)量的被測(cè)量正常工作條件下儀表能夠測(cè)量的被測(cè)量值的總范圍。值的總范圍。下限 上限 量程量程 測(cè)量范圍上限值與下限值的代數(shù)差。測(cè)量范圍上限值與下限值的代數(shù)差。 如某溫度儀表的測(cè)量范圍是如某溫度儀表的測(cè)量范圍是-20 + 200 ，則量程是，則量程是220 。知道測(cè)量范圍就知道了量程；但知知道測(cè)量范圍就知道了量程；但知道量程卻無(wú)法推知測(cè)量范圍。道量程卻無(wú)法推知測(cè)量范圍。第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 精度等級(jí)精度等級(jí) 反映儀

18、表測(cè)量精度的參數(shù)。反映儀表測(cè)量精度的參數(shù)。 將在下節(jié)中詳細(xì)給出將在下節(jié)中詳細(xì)給出第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)與被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)一時(shí)間變化的曲線(xiàn)與被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)一致或者相近。致或者相近。 在被測(cè)溫度隨時(shí)間變化或傳感器突然插在被測(cè)溫度隨時(shí)間變化或傳感器突然插入被測(cè)介質(zhì)中以及傳感器以?huà)呙璺绞綔y(cè)入被測(cè)介質(zhì)中以及傳感器以?huà)呙璺绞綔y(cè)量某溫度場(chǎng)的溫度分布等情況下量某溫度場(chǎng)的溫度分布等情況下

19、, 都存在都存在動(dòng)態(tài)測(cè)溫問(wèn)題。如把一支熱電偶從溫度動(dòng)態(tài)測(cè)溫問(wèn)題。如把一支熱電偶從溫度為為0環(huán)境中迅速插入一個(gè)溫度為環(huán)境中迅速插入一個(gè)溫度為t的的恒溫水槽中（插入時(shí)間忽略不計(jì)）恒溫水槽中（插入時(shí)間忽略不計(jì)）, 這時(shí)這時(shí)熱電偶測(cè)量的介質(zhì)溫度從熱電偶測(cè)量的介質(zhì)溫度從0突然上升到突然上升到t, 而熱電偶反映出來(lái)的溫度從而熱電偶反映出來(lái)的溫度從0變化到變化到t 需要經(jīng)歷一段時(shí)間需要經(jīng)歷一段時(shí)間, 即有一段過(guò)渡過(guò)程即有一段過(guò)渡過(guò)程, 如圖所示。熱電偶反映出來(lái)的溫度與介如圖所示。熱電偶反映出來(lái)的溫度與介質(zhì)溫度的差值就稱(chēng)為質(zhì)溫度的差值就稱(chēng)為動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差。第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性動(dòng)

20、態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差 造成熱電偶輸出波形失真和產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤造成熱電偶輸出波形失真和產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差的原因差的原因, 是因?yàn)闇囟葌鞲衅饔袩釕T性是因?yàn)闇囟葌鞲衅饔袩釕T性（由傳感器的比熱容和質(zhì)量大小決定）（由傳感器的比熱容和質(zhì)量大小決定）和傳熱熱阻和傳熱熱阻, 使得在動(dòng)態(tài)測(cè)溫時(shí)傳感器輸使得在動(dòng)態(tài)測(cè)溫時(shí)傳感器輸出總是滯后于被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。如出總是滯后于被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。如帶有套管的熱電偶的熱慣性要比裸熱電帶有套管的熱電偶的熱慣性要比裸熱電偶大得多。偶大得多。 這種熱慣性是熱電偶固有的這種熱慣性是熱電偶固有的, 這種熱慣性決定了熱電偶測(cè)量快速溫度這種熱慣性決定了熱電偶測(cè)量快速溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差。變化時(shí)會(huì)

21、產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差。第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性 例如響應(yīng)時(shí)間例如響應(yīng)時(shí)間 合川馬門(mén)溪龍?bào)w長(zhǎng)合川馬門(mén)溪龍?bào)w長(zhǎng)2222米，頸長(zhǎng)米，頸長(zhǎng)9 9米，米，1919個(gè)頸椎，個(gè)頸椎，而頭部不足而頭部不足6060厘米。厘米。第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念測(cè)量誤差的定義測(cè)量誤差的定義 由于檢測(cè)系統(tǒng)(儀表)不可能絕對(duì)精確，測(cè)量原理的局限、測(cè)量方法的不盡完善、環(huán)境因素和外界干擾的存在以及測(cè)量過(guò)程可能會(huì)影響被測(cè)對(duì)象的原有狀態(tài)等，使得測(cè)量結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映被測(cè)量的真值而存在一定的偏差，這個(gè)偏差就是測(cè)量誤差。即測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之間測(cè)量結(jié)果與被測(cè)

22、量的真值之間的差叫測(cè)量誤差的差叫測(cè)量誤差任何測(cè)量都存在誤差！第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念 誤差來(lái)源 測(cè)量工具、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量方法和測(cè)量人員誤差的分類(lèi)按誤差表示方法分類(lèi)：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差按誤差出現(xiàn)規(guī)律分類(lèi)：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差按被測(cè)量與時(shí)間的關(guān)系分類(lèi)：靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差 絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差 儀表儀表示值示值X與被測(cè)量與被測(cè)量真值真值X0之間的差值。之間的差值。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念=X-X0測(cè)量時(shí)利用修正值修正值可消除誤差的影響。修正值的獲得：上級(jí)計(jì)量部門(mén)給出。絕對(duì)誤差說(shuō)明了系統(tǒng)示值偏離真值的大小，其值絕對(duì)誤差說(shuō)明了系統(tǒng)示值偏離真值的大小，其值可可正可負(fù)正可負(fù)，具有和被

23、測(cè)量相同的量綱單位，具有和被測(cè)量相同的量綱單位。ccxx0修正量定義修正量定義真值計(jì)算真值計(jì)算： 某儀表測(cè)量10mm長(zhǎng)度的絕對(duì)誤差是0.001mm；另一儀表測(cè)量200mm長(zhǎng)度的絕對(duì)誤差是0.01mm。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念哪一個(gè)儀表的測(cè)量精度高？ 相對(duì)誤差相對(duì)誤差 儀表儀表示值的絕對(duì)誤差示值的絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值與被測(cè)量真值X0的差值的百分?jǐn)?shù)。的差值的百分?jǐn)?shù)。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念r=X X0 0100100%=X-XX-X0 0X X0 0100100%r1=0.0010.0011010100100%r2=0.010.01200200100100%=0.01=0.01

24、%=0.005=0.005%上例上例 引用誤差 儀表儀表示值的絕對(duì)誤差示值的絕對(duì)誤差與儀表量程與儀表量程L的的比值的百分?jǐn)?shù)。比值的百分?jǐn)?shù)。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念r0=L L100100%r0m=m mL L100100%最大引用誤差 規(guī)定最大引用誤差的百分?jǐn)?shù)數(shù)值為規(guī)定最大引用誤差的百分?jǐn)?shù)數(shù)值為精度等級(jí)，我國(guó)電工儀表分為七級(jí)：精度等級(jí)，我國(guó)電工儀表分為七級(jí)： 0.1 、 0.2 、0.5 、1.0 、1.5 、2.0、2.5 、5.0 。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念 系統(tǒng)誤差 在相同條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)誤在相同條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)誤差的大小和符號(hào)保持不變

25、；或按某一確定的規(guī)律變差的大小和符號(hào)保持不變；或按某一確定的規(guī)律變化，這種測(cè)量誤差稱(chēng)為系統(tǒng)誤差。其誤差值恒定化，這種測(cè)量誤差稱(chēng)為系統(tǒng)誤差。其誤差值恒定不變的又稱(chēng)為恒值系統(tǒng)誤差，其誤差值變化的則稱(chēng)不變的又稱(chēng)為恒值系統(tǒng)誤差，其誤差值變化的則稱(chēng)為變值系統(tǒng)誤差。為變值系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差是由于儀表制造、儀表安裝和使用方系統(tǒng)誤差是由于儀表制造、儀表安裝和使用方法不正確或測(cè)量人員的不良讀數(shù)習(xí)慣造成的；是一法不正確或測(cè)量人員的不良讀數(shù)習(xí)慣造成的；是一種有規(guī)律的誤差。種有規(guī)律的誤差。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法消除，也可可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法消除，也可以引入修正值修正。以引入修正值修正。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念系

26、統(tǒng)誤差表明測(cè)量結(jié)果的正確度 隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差 在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，測(cè)量誤差的大小與符號(hào)均無(wú)規(guī)律變時(shí)，測(cè)量誤差的大小與符號(hào)均無(wú)規(guī)律變化，這類(lèi)誤差稱(chēng)為隨機(jī)誤差（偶然誤化，這類(lèi)誤差稱(chēng)為隨機(jī)誤差（偶然誤差）。差）。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念隨機(jī)誤差表現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的分散性，服從統(tǒng)隨機(jī)誤差表現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的分散性，服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。隨著測(cè)量次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差計(jì)規(guī)律。隨著測(cè)量次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值接近于零。的算術(shù)平均值接近于零。用精密度表示隨機(jī)誤差的大小第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念正確度高精密度低正確度低精密度高正確度高精密度高精確度是正確

27、度和精密度的綜合反映 系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的關(guān)系 兩者同時(shí)存在，對(duì)測(cè)量誤差如何處理要視兩者對(duì)測(cè)量結(jié)果影響孰重孰輕。第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念 粗大誤差 是指顯然與事實(shí)不相符的誤差，又稱(chēng)過(guò)失誤差。是指顯然與事實(shí)不相符的誤差，又稱(chēng)過(guò)失誤差。 由于粗心大意或操作不正確造成。應(yīng)從測(cè)量數(shù)據(jù)中剔除。 第四節(jié)第四節(jié) 誤差的概念誤差的概念習(xí)題習(xí)題6、7第五節(jié)第五節(jié) 隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差的處理方法 概率概率 某一事件或現(xiàn)象出現(xiàn)的客觀可能性大小某一事件或現(xiàn)象出現(xiàn)的客觀可能性大小 必然事件必然事件 客觀的必然現(xiàn)象。概率為客觀的必然現(xiàn)象。概率為1 不可能事件不可能事件 違反客觀實(shí)際的不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。概率

28、為違反客觀實(shí)際的不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。概率為0 隨機(jī)事件隨機(jī)事件 客觀上可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，而且不能預(yù)測(cè)的現(xiàn)客觀上可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，而且不能預(yù)測(cè)的現(xiàn)象。概率在象。概率在01。概率是研究隨機(jī)事件的一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是概率是研究隨機(jī)事件的一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。對(duì)大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。第五節(jié)第五節(jié) 隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差的處理方法 n=150區(qū)間號(hào)區(qū)間號(hào)1234567891011831832833834835836837838839840841-5-4-3-2-101234513818283429179210.662.005.3312.0018.6622.6619.331

29、1.336.001.320.66測(cè)量區(qū)間中心值測(cè)量區(qū)間中心值Xi/mm誤差區(qū)間中心值誤差區(qū)間中心值i/mm出現(xiàn)次數(shù)出現(xiàn)次數(shù)ni頻率頻率ni/n（ % ） 頻率直方圖（統(tǒng)計(jì)直方圖）頻率直方圖（統(tǒng)計(jì)直方圖）第五節(jié)第五節(jié) 隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差的處理方法 -5 -4 -3-2 -1 01 2345n 正態(tài)分布曲線(xiàn)正態(tài)分布曲線(xiàn)概率密度：概率密度：f()=limnin n n=1n ndnddni/n（ % ）if()f() 隨機(jī)誤差的特點(diǎn) 對(duì)稱(chēng)性 對(duì)稱(chēng)于縱軸對(duì)稱(chēng)于縱軸 有界性 隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定范圍隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定范圍 抵償性 全體隨機(jī)誤差的代數(shù)和等于全體隨機(jī)誤差的代數(shù)和等于

30、0 單峰性 =0=0處隨機(jī)誤差的概率密度最大處隨機(jī)誤差的概率密度最大第五節(jié)第五節(jié) 隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差的處理方法f()f() 當(dāng)系統(tǒng)誤差已經(jīng)消除、隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布時(shí)，由于正態(tài)分布的對(duì)稱(chēng)性，當(dāng)測(cè)量次數(shù)趨于無(wú)窮大時(shí)，測(cè)得值的算術(shù)平均值將逼近真值。但在實(shí)際工程測(cè)量中，測(cè)量次數(shù)不可能無(wú)窮大，一般將有限次等精度重復(fù)測(cè)量的算術(shù)平均值作為被測(cè)量真值的估計(jì)值，即 第五節(jié)第五節(jié) 隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差的處理方法 niixnx11 增加測(cè)量次數(shù)n，可明顯減小測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，提高測(cè)量的精密度。但隨著n的增大，誤差減小的程度愈來(lái)愈小，并且增加測(cè)量次數(shù)n不僅數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的工作量迅速增加，而且因測(cè)

31、量時(shí)間不斷增大而使“等精度”的測(cè)量條件無(wú)法保持，產(chǎn)生新的誤差。 所以一般測(cè)量時(shí)取n=5n=51010次次即可。第五節(jié)第五節(jié) 隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差的處理方法習(xí)題習(xí)題8系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)系統(tǒng)誤差的特點(diǎn) 系統(tǒng)誤差的系統(tǒng)誤差的一般可通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析研一般可通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析研究確定其產(chǎn)生原因并消除。究確定其產(chǎn)生原因并消除。第六節(jié)第六節(jié) 系統(tǒng)誤差的消除方法系統(tǒng)誤差的消除方法 儀器誤差：儀器不完善、老化；儀器誤差：儀器不完善、老化； 安裝誤差：儀器安裝或使用不當(dāng)；安裝誤差：儀器安裝或使用不當(dāng)； 環(huán)境誤差：使用條件與規(guī)定條件不符；環(huán)境誤差：使用條件與規(guī)定條件不符； 方法誤差：方法不當(dāng)、理論不完善；方法誤差：方法

32、不當(dāng)、理論不完善； 操作誤差：操作錯(cuò)誤、觀察位置不當(dāng)；操作誤差：操作錯(cuò)誤、觀察位置不當(dāng)； 動(dòng)態(tài)誤差：振幅和相位誤差。動(dòng)態(tài)誤差：振幅和相位誤差。第六節(jié)第六節(jié) 系統(tǒng)誤差的消除方法系統(tǒng)誤差的消除方法系統(tǒng)誤差的來(lái)源系統(tǒng)誤差的來(lái)源針對(duì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因采取對(duì)應(yīng)針對(duì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因采取對(duì)應(yīng)措施，措施，對(duì)測(cè)量過(guò)程中可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量過(guò)程中可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，尋找產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的的環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，尋找產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因，并采取相應(yīng)針對(duì)性措施是減小主要原因，并采取相應(yīng)針對(duì)性措施是減小和消除系統(tǒng)誤差最基本和最常用的方法。和消除系統(tǒng)誤差最基本和最常用的方法。減小和消除系統(tǒng)誤差的方法減小和消除系統(tǒng)誤差的方法 第六節(jié)第六節(jié) 系統(tǒng)誤差的消除方法系統(tǒng)誤差的消除方法一交換法一交換法 在測(cè)量中，保持其他條件不變，將引起系統(tǒng)誤差的條件在測(cè)量中，保持其他條件不變，將引起系統(tǒng)誤差的條件相互交換（如將天平上的被測(cè)物與砝碼換位），使兩次測(cè)量相互交換（如將天平上的被測(cè)物與砝碼換位），使兩次測(cè)量中可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差的因素起相反的作用，通過(guò)兩次結(jié)果中可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差的因素起相反的作用，通過(guò)兩次結(jié)果的平均值來(lái)消除系統(tǒng)誤差。的平均值來(lái)消除系統(tǒng)誤差。第六節(jié)第六節(jié) 系統(tǒng)誤差的消除方法系統(tǒng)誤差的消除方法二抵消法二抵消法 在測(cè)量中，保持其他條件不變，改