項(xiàng)目1 汽車衡稱重系統(tǒng)功能分析

1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用傳感器與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用主主 編編 單振清單振清 宋雪臣宋雪臣 項(xiàng)目項(xiàng)目1 汽車衡稱重系統(tǒng)功能分析汽車衡稱重系統(tǒng)功能分析項(xiàng)目描述項(xiàng)目描述本項(xiàng)目要求分析汽車衡稱重系統(tǒng)的功能。項(xiàng)目要求分析汽車衡稱重系統(tǒng)的功能。汽車衡也被稱為地磅，是廠礦、商家等用于大宗貨汽車衡也被稱為地磅，是廠礦、商家等用于大宗貨物計(jì)量的主要稱重設(shè)備。本項(xiàng)目通過對(duì)汽車衡稱重物計(jì)量的主要稱重設(shè)備。本項(xiàng)目通過對(duì)汽車衡稱重系統(tǒng)功能分析，讓大家熟悉傳感器的概念、檢測(cè)系系統(tǒng)功能分析，讓大家熟悉傳感器的概念、檢測(cè)系統(tǒng)的組成以及測(cè)量誤差的表示方法等基本知識(shí)。統(tǒng)的組成以及測(cè)量誤差的表示方法等基本知識(shí)。知識(shí)和能力目標(biāo)； 了解檢測(cè)技術(shù)

2、在我們生活、生產(chǎn)、科研等方面的了解檢測(cè)技術(shù)在我們生活、生產(chǎn)、科研等方面的重要性；重要性； 掌握傳感器的結(jié)構(gòu)組成；了解傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。掌握傳感器的結(jié)構(gòu)組成；了解傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。 掌握自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成；了解自動(dòng)檢測(cè)技掌握自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成；了解自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 了解測(cè)量誤差的概念，掌握誤差的表達(dá)方式，能了解測(cè)量誤差的概念，掌握誤差的表達(dá)方式，能正確選擇儀表進(jìn)行測(cè)量；正確選擇儀表進(jìn)行測(cè)量； 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備 一、一、 傳感器基本知識(shí)傳感器基本知識(shí) （一）傳感器的定義、組成和分類（一）傳感器的定義、組成和分類 1.傳感器的定義傳感器的定義 傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按

3、照一定傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。裝置。 圖圖1-1 傳感器組成框圖傳感器組成框圖圖圖1-2 測(cè)量壓力的電位器式壓力傳感器測(cè)量壓力的電位器式壓力傳感器1-彈簧管彈簧管 2電位器電位器 3指針指針 4齒輪齒輪 2.傳感器分類傳感器分類 傳感器的種類名目繁多，分類不盡相同。常用的傳感器的種類名目繁多，分類不盡相同。常用的分類方法如下：分類方法如下： (1)按被測(cè)量分類：可分為位移、力、力矩、轉(zhuǎn)速、按被測(cè)量分類：可分為位移、力、力矩、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、加速度、溫度、壓力、流量、流速等傳感振動(dòng)、加速度、溫度、壓力、流量、流

4、速等傳感器。器。 (2)按測(cè)量原理分類：可分為電阻、電容、電感、按測(cè)量原理分類：可分為電阻、電容、電感、光柵、熱電耦、超聲波、激光、紅外、光導(dǎo)纖維光柵、熱電耦、超聲波、激光、紅外、光導(dǎo)纖維等傳感器。等傳感器。 (3)按傳感器轉(zhuǎn)換能量供給形式分類：分為能量變按傳感器轉(zhuǎn)換能量供給形式分類：分為能量變換型（發(fā)電型）和能量控制型（參量型）兩種。換型（發(fā)電型）和能量控制型（參量型）兩種。 (4)按傳感器工作機(jī)理分類：分為結(jié)構(gòu)型傳感器和按傳感器工作機(jī)理分類：分為結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器。物性型傳感器。 3.傳感器的命名和代號(hào)傳感器的命名和代號(hào) (1)傳感器的命名傳感器的命名 傳感器的命名由主題詞加四級(jí)修

5、飾語構(gòu)成。傳感器的命名由主題詞加四級(jí)修飾語構(gòu)成。 主題詞主題詞傳感器；傳感器； 第一級(jí)修飾語第一級(jí)修飾語被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量的定語；被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量的定語； 第二級(jí)修飾語第二級(jí)修飾語轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以“式式”字；字； 第三級(jí)修飾語第三級(jí)修飾語特征描述，指必須強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、特征描述，指必須強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，一般性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后續(xù)以可后續(xù)以“型型”字；字； 第四級(jí)修飾語第四級(jí)修飾語主要技術(shù)指標(biāo)（量程、精確度、靈敏度主要技術(shù)指標(biāo)（量程、精確度、靈敏度等）。等）。 (2)傳感器的代

6、號(hào)傳感器的代號(hào) 傳感器的代號(hào)依次為主稱（傳感器）被測(cè)量傳感器的代號(hào)依次為主稱（傳感器）被測(cè)量轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理序號(hào)序號(hào) 主稱主稱傳感器，代號(hào)傳感器，代號(hào)C； 被測(cè)量被測(cè)量用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。母標(biāo)記。 轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。字母標(biāo)記。 序號(hào)序號(hào)用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠家自定，用來用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。 例：例： CWYYB20傳感器傳感器 C：傳感器主稱，：傳感器主稱，WY：被測(cè)量是

7、位移，：被測(cè)量是位移，YB：轉(zhuǎn)：轉(zhuǎn)換原理是應(yīng)變式，換原理是應(yīng)變式，20，傳感器序號(hào)。，傳感器序號(hào)。（二）傳感器的基本特性（二）傳感器的基本特性傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系，傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系，它有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)之分。靜特性是指當(dāng)輸入量為常量它有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)之分。靜特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)，即被測(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的或變化極慢時(shí)，即被測(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入輸出關(guān)系。動(dòng)特性是指輸入量隨時(shí)間變化的響輸入輸出關(guān)系。動(dòng)特性是指輸入量隨時(shí)間變化的響應(yīng)特性。應(yīng)特性。 1.線性度線性度傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間關(guān)系傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c

8、輸入之間關(guān)系的線性程度。輸出與輸入關(guān)系可分為線性特性和非的線性程度。輸出與輸入關(guān)系可分為線性特性和非線性特性。從傳感器的性能看，希望具有線性關(guān)系，線性特性。從傳感器的性能看，希望具有線性關(guān)系，即具有理想的輸出輸入關(guān)系。即具有理想的輸出輸入關(guān)系。 如采用非線性補(bǔ)償電路或計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行線性化如采用非線性補(bǔ)償電路或計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行線性化處理，從而使傳感器的輸出與輸入關(guān)系為線性或處理，從而使傳感器的輸出與輸入關(guān)系為線性或接近線性。但如果傳感器非線性的方次不高，輸接近線性。但如果傳感器非線性的方次不高，輸入量變化范圍較小時(shí)，可用一條直線（切線或割入量變化范圍較小時(shí)，可用一條直線（切線或割線）近似地代表實(shí)際

9、曲線的一段，使傳感器輸線）近似地代表實(shí)際曲線的一段，使傳感器輸出出輸入特性線性化。所采用的直線稱為擬合直輸入特性線性化。所采用的直線稱為擬合直線。實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳線。實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差（或線性度），通常用相對(duì)誤感器的非線性誤差（或線性度），通常用相對(duì)誤差差rL表示，即表示，即 %100maxFSLYLr幾種直線擬合方法 2.靈敏度靈敏度 靈敏度靈敏度S是指?jìng)鞲衅鞯妮敵隽吭隽渴侵競(jìng)鞲衅鞯妮敵隽吭隽縴與引起輸出與引起輸出量增量量增量y的輸入量增量的輸入量增量x的比值，即的比值，即 S=y/x (a) 線性測(cè)量系統(tǒng)線性測(cè)量系統(tǒng) (b) 非線性

10、測(cè)量系統(tǒng)非線性測(cè)量系統(tǒng) 圖圖1-9 傳感器的靈敏度傳感器的靈敏度 3. 遲滯 傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬袀鞲衅髟谡ㄝ斎肓吭龃螅┓矗ㄝ斎肓繙p?。┬谐唐陂g其輸出程期間其輸出輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲滯遲滯 遲滯大小通常由實(shí)驗(yàn)確定。遲滯誤差可由下式計(jì)遲滯大小通常由實(shí)驗(yàn)確定。遲滯誤差可由下式計(jì)算算%100maxFSHHy4. 重復(fù)性 重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度，如圖1-11所示。 或%100)32(FSRYr%10021maxFSRYRr5分辨力與閥值 分辨力是指?jìng)鞲衅髂軝z測(cè)到被測(cè)量的最小增量。分

11、辨力可用絕對(duì)值表示，也可用與滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)被測(cè)量的變化小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無任何反應(yīng)。 在傳感器輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為閾值。 對(duì)數(shù)字儀表而言，如果沒有其他附加說明的，一般可認(rèn)為該儀表的最末位的數(shù)值就是該儀表的分辨力。6穩(wěn)定性 穩(wěn)定性包括穩(wěn)定度和環(huán)境影響量?jī)煞矫妗?穩(wěn)定度是指?jìng)鞲衅髟谒袟l件均不變情況下，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)維持其示值不變的能力。穩(wěn)定度是以示值的變化量與時(shí)間長(zhǎng)短的比值來表示。例如，某傳感器中儀表輸出電壓在4h內(nèi)的最大變化量為1.2mV，則用1.2mV/(4h)表示為穩(wěn)定度。 環(huán)境影響量是指由于外界環(huán)境變化而引起的示值的變化量。示值變化由兩個(gè)因素組成：零點(diǎn)漂移和

12、靈敏度漂移。零點(diǎn)漂移是指在受外界環(huán)境影響后，已調(diào)零的儀表的輸出不再為零。一定漂移的現(xiàn)象，在測(cè)量前是可以發(fā)現(xiàn)的，應(yīng)重新調(diào)零，但在不間斷測(cè)量過程中，零點(diǎn)漂移是在附加在讀數(shù)上的，因而很難發(fā)現(xiàn)。二、二、 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) 1. 檢測(cè)的基本概念檢測(cè)的基本概念 所謂檢測(cè)就是人們借助于儀器、設(shè)備，利用各種所謂檢測(cè)就是人們借助于儀器、設(shè)備，利用各種物理效應(yīng)，采用一定的方法，將客觀世界的有關(guān)物理效應(yīng)，采用一定的方法，將客觀世界的有關(guān)信息通過檢查與測(cè)量獲取定性或定量信息的認(rèn)識(shí)信息通過檢查與測(cè)量獲取定性或定量信息的認(rèn)識(shí)過程。過程。 2. 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)三、傳感器檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)三、傳感器檢測(cè)技術(shù)發(fā)

13、展趨勢(shì) （一）傳感器的發(fā)展方向（一）傳感器的發(fā)展方向 當(dāng)今，傳感器技術(shù)的主要發(fā)展動(dòng)向，一是開展基當(dāng)今，傳感器技術(shù)的主要發(fā)展動(dòng)向，一是開展基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)研究傳感器的新材料和新工藝；二礎(chǔ)研究，重點(diǎn)研究傳感器的新材料和新工藝；二是實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化。三是向集成化方向發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化。三是向集成化方向發(fā)展，傳感器集成化的一個(gè)方向是具有同樣功能的傳感傳感器集成化的一個(gè)方向是具有同樣功能的傳感器集成化。器集成化。 1.利用新發(fā)現(xiàn)的材料利用新發(fā)現(xiàn)的材料 和新發(fā)現(xiàn)的生物和新發(fā)現(xiàn)的生物、物理、化學(xué)效應(yīng)開、物理、化學(xué)效應(yīng)開發(fā)出的新型傳感器發(fā)出的新型傳感器圖1-13 熒光材料制作的電子鼻傳感 圖1-14

14、生物酶血樣分析傳感器 2.傳感器逐漸向集成化、組合式、數(shù)字化方向發(fā)展圖1-15貼片式NTC熱敏電阻 圖1-16 集成溫度傳感器AD590 圖1-17電子式溫濕度計(jì) 3.發(fā)展智能型傳感器 圖1-18 智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器 圖1-19 全智能點(diǎn)鈔機(jī) （二）檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)（二）檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1.不斷提高檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度、量程范圍、延長(zhǎng)使用壽命、提高可靠性圖1-20裝有磁柵傳感器的數(shù)控磨床 圖1-21 人造衛(wèi)星 2.重視非接觸式檢測(cè)技術(shù)研究 1-22非接觸型手掌靜脈身份識(shí)別 1-23紅外測(cè)溫儀 3. 檢測(cè)系統(tǒng)智能化圖1-24樓宇自動(dòng)化系統(tǒng) 4. 檢測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化 1-25網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)

15、項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施 四、汽車衡稱重系統(tǒng)功能分析四、汽車衡稱重系統(tǒng)功能分析圖1-26 汽車衡稱重系統(tǒng) 1.傳感器傳感器 圖圖1-26中中a部分為電阻應(yīng)變式傳感器，它將汽車的部分為電阻應(yīng)變式傳感器，它將汽車的重量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。重量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。 2.信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路 如圖如圖1-26中中b部分為信號(hào)處理電路。部分為信號(hào)處理電路。 傳感器輸出的信號(hào)常常需要加工和處理，如放大、傳感器輸出的信號(hào)常常需要加工和處理，如放大、調(diào)制、解調(diào)、濾波、運(yùn)算以及數(shù)字化等，通常由調(diào)制、解調(diào)、濾波、運(yùn)算以及數(shù)字化等，通常由信號(hào)處理電路來完成。信號(hào)處理電路來完成。 3.顯示裝置顯示裝置 如圖如圖1-26中

16、中c為顯示裝置，為顯示裝置，d為打印機(jī)。為打印機(jī)。 目前常用的顯示裝置有四種：模擬顯示、數(shù)字顯目前常用的顯示裝置有四種：模擬顯示、數(shù)字顯示、圖像顯示和記錄儀。示、圖像顯示和記錄儀。 4.數(shù)據(jù)處理裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 數(shù)據(jù)處理裝置用來對(duì)被測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理、運(yùn)算、分析，對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果作頻譜分析、能量譜分析等，完成這些工作必須用計(jì)算機(jī)技術(shù)。如圖1-26中的e為數(shù)據(jù)處理裝置（微機(jī)）。項(xiàng)目拓展項(xiàng)目拓展 五、測(cè)量誤差五、測(cè)量誤差 對(duì)于測(cè)量方法，從不同角度，有不同的分類方法，下面介對(duì)于測(cè)量方法，從不同角度，有不同的分類方法，下面介紹幾種常用的分類方法。紹幾種常用的分類方法。 （一）（一）.測(cè)量方法測(cè)量方法 1.按測(cè)

17、量手續(xù)分類按測(cè)量手續(xù)分類 按測(cè)量手續(xù)不同可分為直接測(cè)量、間接測(cè)量和聯(lián)立測(cè)量。按測(cè)量手續(xù)不同可分為直接測(cè)量、間接測(cè)量和聯(lián)立測(cè)量。 （1）直接測(cè)量）直接測(cè)量 這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單而迅速，缺點(diǎn)是精度這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單而迅速，缺點(diǎn)是精度一般不高，但這種測(cè)量方法在工程上廣泛采用。一般不高，但這種測(cè)量方法在工程上廣泛采用。 （2）間接測(cè)量）間接測(cè)量 在這種測(cè)量過程中，手續(xù)較多，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，在這種測(cè)量過程中，手續(xù)較多，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)可以得到較高的測(cè)量精度。間接測(cè)量多用于有時(shí)可以得到較高的測(cè)量精度。間接測(cè)量多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。 （3）聯(lián)立測(cè)量）聯(lián)立測(cè)量 例如：

18、在研究熱電阻例如：在研究熱電阻Rt隨溫度隨溫度變化的規(guī)律時(shí)在變化的規(guī)律時(shí)在一定的溫度范圍內(nèi)有下列關(guān)系式：一定的溫度范圍內(nèi)有下列關(guān)系式： Rt=R20+（20）（20）2 式中，式中，R20、是三個(gè)待測(cè)的量，是三個(gè)待測(cè)的量，R20是電阻是電阻在在20時(shí)的數(shù)值，時(shí)的數(shù)值，、是電阻的溫度系數(shù)。依據(jù)是電阻的溫度系數(shù)。依據(jù)此關(guān)系式，測(cè)出在此關(guān)系式，測(cè)出在t1、t2、t3三個(gè)不同測(cè)試溫度三個(gè)不同測(cè)試溫度時(shí)導(dǎo)體的電阻時(shí)導(dǎo)體的電阻Rt1、Rt2、Rt3，得到聯(lián)立方程組，得到聯(lián)立方程組，通過求解聯(lián)立方程組便可得到通過求解聯(lián)立方程組便可得到R20、的數(shù)值。的數(shù)值。 2.按測(cè)量時(shí)是否與被測(cè)對(duì)象接觸分類按測(cè)量時(shí)是否與

19、被測(cè)對(duì)象接觸分類 根據(jù)測(cè)量時(shí)是否與被測(cè)對(duì)象相互接觸而劃分為接根據(jù)測(cè)量時(shí)是否與被測(cè)對(duì)象相互接觸而劃分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。 （1）接觸式測(cè)量）接觸式測(cè)量 例如用體溫計(jì)測(cè)體溫等。例如用體溫計(jì)測(cè)體溫等。 （2）非接觸式測(cè)量）非接觸式測(cè)量 例如用輻射式溫度計(jì)測(cè)量溫度，特別是對(duì)于運(yùn)動(dòng)例如用輻射式溫度計(jì)測(cè)量溫度，特別是對(duì)于運(yùn)動(dòng)對(duì)象、腐蝕性介質(zhì)及危險(xiǎn)場(chǎng)合的參數(shù)檢測(cè)，它更對(duì)象、腐蝕性介質(zhì)及危險(xiǎn)場(chǎng)合的參數(shù)檢測(cè)，它更方便、安全和準(zhǔn)確。方便、安全和準(zhǔn)確。 3.按被測(cè)信號(hào)的變化情況分類按被測(cè)信號(hào)的變化情況分類 根據(jù)被測(cè)信號(hào)的變化情況不同分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)根據(jù)被測(cè)信號(hào)的變化情況不同分為靜態(tài)測(cè)

20、量和動(dòng)態(tài)測(cè)量。態(tài)測(cè)量。 （1）靜態(tài)測(cè)量）靜態(tài)測(cè)量 靜態(tài)測(cè)量是測(cè)量那些不隨時(shí)間變靜態(tài)測(cè)量是測(cè)量那些不隨時(shí)間變化或變化很緩慢的物理量。如超市中物品的稱重化或變化很緩慢的物理量。如超市中物品的稱重屬于靜態(tài)測(cè)量，溫度計(jì)測(cè)氣溫也屬于靜態(tài)測(cè)量。屬于靜態(tài)測(cè)量，溫度計(jì)測(cè)氣溫也屬于靜態(tài)測(cè)量。 （2）動(dòng)態(tài)測(cè)量）動(dòng)態(tài)測(cè)量 動(dòng)態(tài)測(cè)量是測(cè)量那些隨時(shí)間而變動(dòng)態(tài)測(cè)量是測(cè)量那些隨時(shí)間而變化的物理量。如地震儀測(cè)量振動(dòng)波形則屬于動(dòng)態(tài)化的物理量。如地震儀測(cè)量振動(dòng)波形則屬于動(dòng)態(tài)測(cè)量。測(cè)量。 4.按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類 （1）模擬式測(cè)量）模擬式測(cè)量 如指針式電壓表測(cè)電壓如指針式電壓表測(cè)電壓 （2）數(shù)字式測(cè)量）數(shù)字式測(cè)

21、量 如數(shù)字式萬用表的測(cè)量如數(shù)字式萬用表的測(cè)量 5.按測(cè)量方式分類按測(cè)量方式分類 按測(cè)量方式不同可分為偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量按測(cè)量方式不同可分為偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量。與微差式測(cè)量。 （1）偏差式測(cè)量）偏差式測(cè)量 如指針式電壓表測(cè)電壓，指針式電流表測(cè)電流。如指針式電壓表測(cè)電壓，指針式電流表測(cè)電流。這種方法測(cè)量過程比較簡(jiǎn)單、迅速，但測(cè)量結(jié)果這種方法測(cè)量過程比較簡(jiǎn)單、迅速，但測(cè)量結(jié)果精度較低。精度較低。 （2）零位式測(cè)量）零位式測(cè)量 零位式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的測(cè)量精度，零位式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的測(cè)量精度，但測(cè)量過程比較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，不適用于測(cè)量但測(cè)量過程比較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)較

22、長(zhǎng)，不適用于測(cè)量迅速變化的信號(hào)迅速變化的信號(hào)。 （3）微差式測(cè)量）微差式測(cè)量 它將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量相比較，取得差值后，它將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量相比較，取得差值后，再用偏差法測(cè)得此差值。再用偏差法測(cè)得此差值。 例如：設(shè)例如：設(shè)N為標(biāo)準(zhǔn)量，為標(biāo)準(zhǔn)量，x為被測(cè)量，為被測(cè)量，x為二者之差，為二者之差，則則x = N + x。由于。由于N是標(biāo)準(zhǔn)量，其誤差很小，因是標(biāo)準(zhǔn)量，其誤差很小，因此可選用高靈敏度的偏差式儀表測(cè)量此可選用高靈敏度的偏差式儀表測(cè)量x，即使測(cè)，即使測(cè)量量x的精度較低，但因的精度較低，但因x值較小，它對(duì)總測(cè)量值值較小，它對(duì)總測(cè)量值的影響較小的影響較?。ǘy(cè)量誤差及表達(dá)方式（二）測(cè)量誤

23、差及表達(dá)方式 測(cè)量誤差可用絕對(duì)誤差表示，也可用相對(duì)誤差表示。測(cè)量誤差可用絕對(duì)誤差表示，也可用相對(duì)誤差表示。 1.絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差 絕對(duì)誤差是指測(cè)量值與真值之間的差值，它反映了測(cè)量值絕對(duì)誤差是指測(cè)量值與真值之間的差值，它反映了測(cè)量值偏離真值的多少，即偏離真值的多少，即 （1-7） 式（式（1-1）中）中A0為被測(cè)量真值，為被測(cè)量真值，AX為被測(cè)量實(shí)際值。由于為被測(cè)量實(shí)際值。由于真值的不可知性，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常用實(shí)際真值（或約定真值的不可知性，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常用實(shí)際真值（或約定真值）真值）A代替，即用被測(cè)量多次測(cè)量的平均值或上一級(jí)標(biāo)代替，即用被測(cè)量多次測(cè)量的平均值或上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)得的示值作為實(shí)際

24、真值，故有準(zhǔn)儀器測(cè)得的示值作為實(shí)際真值，故有 2.相對(duì)誤差相對(duì)誤差 相對(duì)誤差能夠反映測(cè)量值偏離真值的程度，用相相對(duì)誤差能夠反映測(cè)量值偏離真值的程度，用相對(duì)誤差通常比其絕對(duì)誤差能更好地說明不同測(cè)量對(duì)誤差通常比其絕對(duì)誤差能更好地說明不同測(cè)量的精確程度。它有以下三種常用形式：的精確程度。它有以下三種常用形式： （1）實(shí)際相對(duì)誤差）實(shí)際相對(duì)誤差 x（2）示值（標(biāo)稱）相對(duì)誤差）示值（標(biāo)稱）相對(duì)誤差 示值相對(duì)誤差是示值相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差指絕對(duì)誤差與被測(cè)量值的百分比與被測(cè)量值的百分比 （3）引用（滿度）相對(duì)誤差）引用（滿度）相對(duì)誤差 引用相對(duì)誤差是指引用相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差與儀表滿度值絕對(duì)誤差與儀表滿度值

25、Am的百分比的百分比 當(dāng)取最大值時(shí)，其滿度相對(duì)誤差常用來確定儀表當(dāng)取最大值時(shí)，其滿度相對(duì)誤差常用來確定儀表的精度等級(jí)的精度等級(jí)S，精度等級(jí)數(shù)值就是取絕對(duì)值并省，精度等級(jí)數(shù)值就是取絕對(duì)值并省略百分號(hào)得到的。例如，若略百分號(hào)得到的。例如，若=1.5,則精度等級(jí)則精度等級(jí)S=1.5級(jí)。為統(tǒng)一和方便使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)級(jí)。為統(tǒng)一和方便使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB776-76測(cè)量指示儀表通用技術(shù)條件測(cè)量指示儀表通用技術(shù)條件規(guī)定，測(cè)量指規(guī)定，測(cè)量指示儀表的精度等級(jí)示儀表的精度等級(jí)S分為分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 七個(gè)等級(jí)，這也是工業(yè)檢測(cè)儀器七個(gè)等級(jí)，這也是工業(yè)檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）常用的精度等級(jí)

26、。（系統(tǒng)）常用的精度等級(jí)。 例1.1 某溫度計(jì)的量程范圍為0500，校驗(yàn)時(shí)該表的最大絕對(duì)誤差為6，試確定該儀表的精度等級(jí)。 解：根據(jù)題意知6，500，代入1-5式中可得 該溫度計(jì)的基本誤差介于1.0%與1.5%之間，因此該表的精度等級(jí)應(yīng)定為1.5級(jí)。 %2 . 1%1005006%100|mmmAx 例1.2現(xiàn)有0.5級(jí)的0300和1.0級(jí)的0100的兩個(gè)溫度計(jì)，欲測(cè)量80的溫度，試問選用哪一個(gè)溫度計(jì)好？為什么？ 解：0.5級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量80可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差分別為 （） 1.0級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量80時(shí)可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差分別為 （） 計(jì)算結(jié)果，顯然用1.0級(jí)溫度計(jì)比0.5級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)，示值相對(duì)誤差反而小。因此在選用儀表時(shí)，不能單純追求高精度，而是應(yīng)兼顧精度等級(jí)和量程。 （三）測(cè)量誤差的分類（三）測(cè)量誤差的分類 1.按誤差表現(xiàn)的規(guī)律劃分 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律，將誤差分為三種，即系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。 （1）系統(tǒng)誤差 對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，若誤差固定不變或者按照一定規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的。按其表現(xiàn)的特點(diǎn)可分