檢測技術(shù)基本概念PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1檢測檢測(jin c)技術(shù)基本概念技術(shù)基本概念第一頁，共55頁。 一、測量一、測量 測量：以確定被測量值為目的的一系列測量：以確定被測量值為目的的一系列操作。操作。 將被測量與同種將被測量與同種(tn zhn)(tn zhn)性質(zhì)的標(biāo)性質(zhì)的標(biāo)準量進行比較，確定被測量對標(biāo)準量的倍數(shù)的準量進行比較，確定被測量對標(biāo)準量的倍數(shù)的一系列操作。一系列操作。uxn 式中：式中：x x 被測量值；被測量值； u u 標(biāo)準量，即測量單位；標(biāo)準量，即測量單位； n n 比值（純數(shù)）倍數(shù)比值（純數(shù)）倍數(shù)(bish)(bish)，含有測量誤差。，含有測量誤差。第1頁/共55頁第二頁，共55頁。 測量結(jié)果：由測

2、量所獲得的被測量的值。測量結(jié)果：由測量所獲得的被測量的值。 測量結(jié)果可用一定的數(shù)值表示，也可以用曲線表示或圖形測量結(jié)果可用一定的數(shù)值表示，也可以用曲線表示或圖形表示。表示。 測量結(jié)果包括兩個基本部分：比值測量結(jié)果包括兩個基本部分：比值( (含誤差部分含誤差部分)+)+測量單位。測量單位。 測量結(jié)果僅僅是被測量的最佳估計值，并非真值，還應(yīng)給測量結(jié)果僅僅是被測量的最佳估計值，并非真值，還應(yīng)給出測量結(jié)果的質(zhì)量，即測量結(jié)果的可信程度出測量結(jié)果的質(zhì)量，即測量結(jié)果的可信程度(chngd)(chngd)。 測量結(jié)果的可信程度測量結(jié)果的可信程度(chngd)(chngd)通常用測量不確定度表示，通常用測量不確

3、定度表示，測量不確定度表征測量值的分散程度測量不確定度表征測量值的分散程度(chngd)(chngd)。完整描述應(yīng)包括：估計值（比值完整描述應(yīng)包括：估計值（比值+ +誤差）、測量單位、不確定度誤差）、測量單位、不確定度等。等。第2頁/共55頁第三頁，共55頁。二、二、 測量方法測量方法測量方法：實現(xiàn)被測量與標(biāo)準量比較得出比值測量方法：實現(xiàn)被測量與標(biāo)準量比較得出比值的方法。的方法。測量方法分類測量方法分類根據(jù)獲得途徑可分為直接測量、間接測量、組根據(jù)獲得途徑可分為直接測量、間接測量、組合測量；合測量；根據(jù)測量方式可分為偏差式測量、零位根據(jù)測量方式可分為偏差式測量、零位(ln (ln wi)wi)法

4、測量、微差法測量；法測量、微差法測量；根據(jù)被測量變化快慢可分為靜態(tài)測量、動態(tài)測根據(jù)被測量變化快慢可分為靜態(tài)測量、動態(tài)測量；量；根據(jù)測量的精度因素情況可分為等精度測量、根據(jù)測量的精度因素情況可分為等精度測量、非等精度測量；非等精度測量；根據(jù)測量敏感元件是否與被測介質(zhì)接觸可分為根據(jù)測量敏感元件是否與被測介質(zhì)接觸可分為接觸測量、非接觸測量；接觸測量、非接觸測量；根據(jù)測量系統(tǒng)是否向被測對象施加能量可分為根據(jù)測量系統(tǒng)是否向被測對象施加能量可分為主動式測量、被動式測量。主動式測量、被動式測量。第3頁/共55頁第四頁，共55頁。1 1直接測量、直接測量、 間接測量與組合測量間接測量與組合測量直接測量：測量時

5、，直接將被測量與標(biāo)準量進行比較，不直接測量：測量時，直接將被測量與標(biāo)準量進行比較，不經(jīng)過任何運算直接獲得被測量結(jié)果。經(jīng)過任何運算直接獲得被測量結(jié)果。特點：優(yōu)點是測量過程簡單而又迅速；缺點是測量精度不特點：優(yōu)點是測量過程簡單而又迅速；缺點是測量精度不高。高。間接測量：先對與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個量進行直間接測量：先對與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個量進行直接測量，將測量結(jié)果代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計算得到所需接測量，將測量結(jié)果代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計算得到所需要的結(jié)果。要的結(jié)果。 特點：優(yōu)點是測量精度較高；缺點是手續(xù)多特點：優(yōu)點是測量精度較高；缺點是手續(xù)多, ,花費時間較長?；ㄙM時間較長。一般用在直接

6、測量不方便或者缺乏一般用在直接測量不方便或者缺乏(quf)(quf)直接測量手段的直接測量手段的場合。場合。組合測量：若被測量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組，才能得到組合測量：若被測量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組，才能得到最后結(jié)果。最后結(jié)果。特點特點: :是一種特殊的精密測量方法，操作手續(xù)復(fù)雜，花費時是一種特殊的精密測量方法，操作手續(xù)復(fù)雜，花費時間長，多用于科學(xué)實驗或特殊場合。間長，多用于科學(xué)實驗或特殊場合。第4頁/共55頁第五頁，共55頁。2 2偏差式測量、偏差式測量、 零位式測量與微差式測量零位式測量與微差式測量偏差式測量：用儀表指針的位移偏差式測量：用儀表指針的位移( (即偏差即偏差) )決定被測量決

7、定被測量的量值。事先用標(biāo)準器具對測量儀表的刻度進行的量值。事先用標(biāo)準器具對測量儀表的刻度進行(jnxng)(jnxng)分度（標(biāo)定）。測量時，輸入被測量，按分度（標(biāo)定）。測量時，輸入被測量，按照儀表指針在標(biāo)尺上的示值，決定被測量的數(shù)值。照儀表指針在標(biāo)尺上的示值，決定被測量的數(shù)值。（模擬量儀表）（模擬量儀表）特點：過程比較簡單、迅速；但測量結(jié)果精度較低。特點：過程比較簡單、迅速；但測量結(jié)果精度較低。 零位式測量：用指零儀表的零位指示檢測測量系統(tǒng)的零位式測量：用指零儀表的零位指示檢測測量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在測量系統(tǒng)平衡時，用已知的標(biāo)準量決定平衡狀態(tài)，在測量系統(tǒng)平衡時，用已知的標(biāo)準量決定被測量的量值。

8、測量時，將已知標(biāo)準量直接與被測量被測量的量值。測量時，將已知標(biāo)準量直接與被測量相比較，已知量應(yīng)連續(xù)可調(diào)，指零儀表指零時，被測相比較，已知量應(yīng)連續(xù)可調(diào)，指零儀表指零時，被測量與已知標(biāo)準量相等。量與已知標(biāo)準量相等。( (老式天平、電位差計老式天平、電位差計) )特點：可以獲得比較高的測量精度特點：可以獲得比較高的測量精度, , 但測量過程比較但測量過程比較復(fù)雜復(fù)雜, , 費時較長費時較長, , 不適用于測量迅速變化的信號。不適用于測量迅速變化的信號。 第5頁/共55頁第六頁，共55頁。 微差式測量：綜合了偏差式測量與零位式測量的優(yōu)點。它將被測量微差式測量：綜合了偏差式測量與零位式測量的優(yōu)點。它將被

9、測量與已知的標(biāo)準量相比較，取得差值后，再用偏差法測得此差值。測量與已知的標(biāo)準量相比較，取得差值后，再用偏差法測得此差值。測量時，不需要調(diào)整標(biāo)準量（標(biāo)準量不必連續(xù)可調(diào)），而只需測量兩者的時，不需要調(diào)整標(biāo)準量（標(biāo)準量不必連續(xù)可調(diào)），而只需測量兩者的差值。差值。設(shè)：設(shè)：N N為標(biāo)準量，為標(biāo)準量， x x為被測量，為被測量，為二者之差。則為二者之差。則x=N+x=N+。由于。由于N N是標(biāo)是標(biāo)準量，其誤差很小，且準量，其誤差很小，且NN，因此可選用高靈敏度的偏差式儀表測，因此可選用高靈敏度的偏差式儀表測量量，即使測量，即使測量的精度較低，但因的精度較低，但因 x3|vi|3時時, , 則該測則該測量值

10、為可疑值（壞值）量值為可疑值（壞值）, , 應(yīng)剔除。應(yīng)剔除。 肖維勒準則：肖維勒準則以正態(tài)分布為前提，肖維勒準則：肖維勒準則以正態(tài)分布為前提，假設(shè)多次重復(fù)測量所得假設(shè)多次重復(fù)測量所得n n個測量值中，某個測量值的個測量值中，某個測量值的殘余誤差殘余誤差|vi|Zc,|vi|Zc,則剔除此數(shù)據(jù)。則剔除此數(shù)據(jù)。 肖維勒準則中肖維勒準則中的的ZcZc值見表值見表1-31-3。 第31頁/共55頁第三十二頁，共55頁。 格拉布斯準則：某個格拉布斯準則：某個(mu )(mu )測量值的殘余誤差的絕對值測量值的殘余誤差的絕對值|vi|vi|GG，則判斷此值中含有粗大誤差，應(yīng)予剔除。，則判斷此值中含有粗大誤

11、差，應(yīng)予剔除。G G值與重復(fù)測量次值與重復(fù)測量次數(shù)數(shù)n n和置信概率和置信概率PaPa有關(guān)，見表有關(guān)，見表1-41-4。 第32頁/共55頁第三十三頁，共55頁。4 4、測量誤差的合成、測量誤差的合成 誤差的合成：已知各環(huán)節(jié)的誤差而求總的誤差。誤差的合成：已知各環(huán)節(jié)的誤差而求總的誤差。 誤差的分配：總的誤差確定誤差的分配：總的誤差確定(qudng)(qudng)后后, , 要確要確定定(qudng)(qudng)各環(huán)節(jié)具有多大誤差才能保證總的誤差各環(huán)節(jié)具有多大誤差才能保證總的誤差值不超過規(guī)定值。值不超過規(guī)定值。 1）絕對誤差：（系統(tǒng)誤差的合成）系統(tǒng)總輸出與各環(huán)節(jié)之間的函數(shù)關(guān)）絕對誤差：（系統(tǒng)誤

12、差的合成）系統(tǒng)總輸出與各環(huán)節(jié)之間的函數(shù)關(guān)系為：系為：y=f(x1 ， x2，xn) 各部分定值系統(tǒng)誤差分別各部分定值系統(tǒng)誤差分別(fnbi)為為x1，x2，xn，誤差可用微，誤差可用微分來表示，故其合成表達式為：分來表示，故其合成表達式為：nndxxfdxxfdxxfdy 2211線性函數(shù)線性函數(shù)(hnsh)關(guān)系關(guān)系：)(3211maxnniiy 第33頁/共55頁第三十四頁，共55頁。 2 2）標(biāo)準誤差：（隨機誤差的合成）標(biāo)準誤差：（隨機誤差的合成(hchng)(hchng)）系統(tǒng)總輸出與各）系統(tǒng)總輸出與各環(huán)節(jié)之間的函數(shù)關(guān)系為：環(huán)節(jié)之間的函數(shù)關(guān)系為：y=f(x1y=f(x1，x2x2，xn)

13、xn)。設(shè)測量系統(tǒng)或傳。設(shè)測量系統(tǒng)或傳感器有感器有n n個環(huán)節(jié)組成，各部分的均方根偏差為個環(huán)節(jié)組成，各部分的均方根偏差為x1x1，x2x2，xnxn，則隨機誤差的合成，則隨機誤差的合成(hchng)(hchng)表達式為：表達式為：22222221)()()(21nxnxxyxfxfxf 22221nxxxy 3 3）總合成誤差）總合成誤差(wch)(wch)：設(shè)測量系統(tǒng)和傳感器的系統(tǒng)誤差：設(shè)測量系統(tǒng)和傳感器的系統(tǒng)誤差(wch)(wch)和隨機誤差和隨機誤差(wch)(wch)均為相互獨立的，則總的合成誤差均為相互獨立的，則總的合成誤差(wch)(wch)表示為：表示為： =y =yy y 線

14、性函數(shù)線性函數(shù)(hnsh)(hnsh)關(guān)系：關(guān)系：第34頁/共55頁第三十五頁，共55頁。1-彈簧彈簧(tnhung)管管 2-電位器電位器圖圖1-4 1-4 傳感器組成框圖傳感器組成框圖第35頁/共55頁第三十六頁，共55頁。 敏感元件在傳感器中直接感受被測量，并轉(zhuǎn)換成與被測量有確定(qudng)關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。第36頁/共55頁第三十七頁，共55頁。 當(dāng)被測壓力當(dāng)被測壓力p p增大時，彈簧管增大時，彈簧管撐直，通過齒條撐直，通過齒條(ch tio)(ch tio)帶動齒帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動電位器的電刷產(chǎn)輪轉(zhuǎn)動，從而帶動電位器的電刷產(chǎn)生角位移。生角位移。 其他其他(qt)(qt)

15、彈性敏感元彈性敏感元件件 在下圖中的各種彈性元件也在下圖中的各種彈性元件也能將壓力轉(zhuǎn)換為角位移或直線位能將壓力轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移。移。第37頁/共55頁第三十八頁，共55頁。第38頁/共55頁第三十九頁，共55頁。傳感元件傳感元件(yunjin)(yunjin)360360度圓盤形電位器度圓盤形電位器第39頁/共55頁第四十頁，共55頁。分壓比電路分壓比電路(dinl)(dinl)的計算公的計算公式：式： oi xUUL 對圓盤式電位器來說，對圓盤式電位器來說，U Uo o與滑動臂的與滑動臂的旋轉(zhuǎn)角度成正比：旋轉(zhuǎn)角度成正比： oi 360UU第40頁/共55頁第四十一頁，共55頁。聲波、激

16、光、紅外、光導(dǎo)纖維等聲波、激光、紅外、光導(dǎo)纖維等傳感器。傳感器。本教材采用第二種分類法。本教材采用第二種分類法。第41頁/共55頁第四十二頁，共55頁。 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性 1 1、精確度、精確度 精密度：反映精密度：反映(fnyng)(fnyng)測量傳感器輸出值的分散測量傳感器輸出值的分散程度。程度。 準確度：反映準確度：反映(fnyng)(fnyng)測量傳感器輸出值與真值測量傳感器輸出值與真值的偏離程度。的偏離程度。 精確度：是精密度和準確度的綜合考慮。精確度：是精密度和準確度的綜合考慮。 第42頁/共55頁第四十三頁，共55頁。dyyKdxx 2 2、傳感器的靜態(tài)特性、

17、傳感器的靜態(tài)特性輸入、輸出特性輸入、輸出特性 包括包括(boku)(boku)： 靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、重復(fù)性、穩(wěn)定度、電磁靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、重復(fù)性、穩(wěn)定度、電磁兼容性、可靠性等。兼容性、可靠性等。 第43頁/共55頁第四十四頁，共55頁。y yx xy yx x1 1x x0切點切點特性曲線x xmaxmaxyKx第44頁/共55頁第四十五頁，共55頁。分辨力：傳感器能檢出被測信號的最小變化分辨力：傳感器能檢出被測信號的最小變化量。量。 當(dāng)被測量的變化小于分辨力時，傳感器當(dāng)被測量的變化小于分辨力時，傳感器對輸入量的變化無任何反應(yīng)。對數(shù)字對輸入量的變化無任何反應(yīng)。對數(shù)字(s

18、hz)(shz)儀表而言，如果沒有其他附加說明，可以認儀表而言，如果沒有其他附加說明，可以認為該表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分為該表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨力。一般分辨力的數(shù)值小于儀表的最大絕辨力。一般分辨力的數(shù)值小于儀表的最大絕對誤差。對誤差。分辨率：將分辨力除以儀表的滿量程就是分辨率：將分辨力除以儀表的滿量程就是(jish)(jish)儀表的分辨率，數(shù)字表的最大示值的倒數(shù)為數(shù)字表儀表的分辨率，數(shù)字表的最大示值的倒數(shù)為數(shù)字表的分辨率。的分辨率。 例如例如(lr)(lr)：33位表的最大示值為位表的最大示值為19991999，則分辨率為，則分辨率為: : 1/19991/2000

19、=0.0005= 0.05% 1/19991/2000=0.0005= 0.05%第45頁/共55頁第四十六頁，共55頁。LmaxLmaxmin100%yy 線性度又稱非線性誤差，是指傳感器實際特性曲線線性度又稱非線性誤差，是指傳感器實際特性曲線與擬合直線（理論曲線）之間的最大偏差與擬合直線（理論曲線）之間的最大偏差(pinch)(pinch)與與傳感器量程范圍內(nèi)的輸出之百分比。傳感器量程范圍內(nèi)的輸出之百分比。 將傳感器輸出起始點與滿量程點連接起來的直線作將傳感器輸出起始點與滿量程點連接起來的直線作為擬合直線，這條直線稱為端基理論直線，按上述方法為擬合直線，這條直線稱為端基理論直線，按上述方法

20、得出的線性度稱為端基線性度，非線性誤差越小越好得出的線性度稱為端基線性度，非線性誤差越小越好 。1 12 2（11擬合擬合(n h)(n h)曲線，曲線，22實際實際特性曲線）特性曲線）第46頁/共55頁第四十七頁，共55頁。 傳感器在正（輸入量增大過程）反（輸入量減小過程）傳感器在正（輸入量增大過程）反（輸入量減小過程）行程期間其輸出行程期間其輸出- -輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象。輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等。不相等。產(chǎn)生原因：由于傳感器敏感元件材料的物理性質(zhì)和機械產(chǎn)生原因：由于傳感器敏

21、感元件材料的物理性質(zhì)和機械(jxi)(jxi)零部件的缺陷所造成的。例如彈性敏感元件的彈性零部件的缺陷所造成的。例如彈性敏感元件的彈性滯后、運動部件摩擦、傳動機構(gòu)的間隙、緊固件松動等。滯后、運動部件摩擦、傳動機構(gòu)的間隙、緊固件松動等。 遲滯大小通常由實驗確定。遲滯誤差遲滯大小通常由實驗確定。遲滯誤差HH可計算：可計算：%10021maxFSYr式中：式中：HmaxHmax正反行程正反行程(xngchng)(xngchng)輸出值間的最大差輸出值間的最大差值。值。4）遲滯）遲滯(chzh)性：性：第47頁/共55頁第四十八頁，共55頁。顯示顯示(xinsh)值值誤誤差差(wch)少少給給應(yīng)應(yīng)給給

22、多多給給遲滯特性遲滯特性(txng)的利用的利用第48頁/共55頁第四十九頁，共55頁。 傳感器在輸入、輸出量按同一方向作全量程連續(xù)多傳感器在輸入、輸出量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致次變化時，所得特性曲線不一致(yzh)(yzh)的程度。的程度。 重復(fù)性誤差屬于隨機誤差，常用標(biāo)準偏差表示，也重復(fù)性誤差屬于隨機誤差，常用標(biāo)準偏差表示，也可用正反行程中的最大偏差表示：可用正反行程中的最大偏差表示： %100) 32(FSRYr%100maxFSRYRr5 5）重復(fù)性：）重復(fù)性：第49頁/共55頁第五十頁，共55頁。6 6）穩(wěn)定性：）穩(wěn)定性： 穩(wěn)定度：測量條件不變，傳感器測量

23、輸出穩(wěn)定度：測量條件不變，傳感器測量輸出(shch)(shch)值在值在一段時間內(nèi)的變化量。一段時間內(nèi)的變化量。環(huán)境影響量：由于外界環(huán)境變化引起傳感器輸出環(huán)境影響量：由于外界環(huán)境變化引起傳感器輸出(shch)(shch)值的變化量。值的變化量。 漂移漂移(pio y)(pio y)：指在輸入量不變的情況下，傳：指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移(pio (pio y)y)。產(chǎn)生漂移產(chǎn)生漂移(pio y)(pio y)的原因：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參的原因：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；數(shù)； 二是周圍環(huán)境。二是周圍環(huán)境。第50頁/共55頁

24、第五十一頁，共55頁。零漂的校正零漂的校正(jiozhng)方法：測量之前，將儀表的輸入方法：測量之前，將儀表的輸入端短路，調(diào)節(jié)儀表的端短路，調(diào)節(jié)儀表的“調(diào)零電位器調(diào)零電位器”，使儀表的輸出，使儀表的輸出為零。為零。靈敏度漂移的校正方法：測量之前，靈敏度漂移的校正方法：測量之前，1 1）消除）消除(xioch)(xioch)儀表的零漂；儀表的零漂；2 2）將）將“滿量程滿量程”1mV”1mV的電壓接到儀表的的電壓接到儀表的輸入端，調(diào)節(jié)儀表的輸入端，調(diào)節(jié)儀表的“調(diào)滿度電位器調(diào)滿度電位器”，使儀表的輸，使儀表的輸出為出為10mA10mA。U UininI Ioutout0 01mV1mV2mA2mA零零漂漂10mA10mA斜率斜率不變不變12mA12mAK K1 1K K2 2 12mA/mV12mA/mV10mA/mV10mA/mV儀表儀表(ybio)的