第1章-檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)

第1章-檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)課程學(xué)習(xí)簡(jiǎn)介教材課程情況教學(xué)：48學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)：0學(xué)時(shí)考試：（考勤+作業(yè)）10%，實(shí)驗(yàn)20%，期末考試70%答疑輔導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)：@139；在線(xiàn)：待定傳統(tǒng)：地點(diǎn)：機(jī)械樓M214

2主要學(xué)習(xí)內(nèi)容檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)（4學(xué)時(shí)）檢測(cè)儀表與傳感器（24學(xué)時(shí)）顯示儀表（8學(xué)時(shí)）自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表（4學(xué)時(shí)）執(zhí)行器（2學(xué)時(shí)）簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）典型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)及復(fù)習(xí)（4學(xué)時(shí)）3第1章檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)1.1概述1.2檢測(cè)儀表的分類(lèi)與組成1.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)1.4測(cè)量誤差及誤差分析1.5系統(tǒng)誤差的消除方法1.6隨機(jī)誤差及其估算1.7誤差的綜合1.8測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理41.1概述一、檢測(cè)的概念過(guò)程檢測(cè)：指在生產(chǎn)過(guò)程中，為及時(shí)掌握生產(chǎn)情況和監(jiān)視、控制生產(chǎn)過(guò)程，而對(duì)其中一些變量進(jìn)行的定性檢測(cè)和定量測(cè)量。目的：為獲取各過(guò)程變量值的信息。意義：按照被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)，選用合適的測(cè)量?jī)x器與實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)測(cè)量機(jī)數(shù)據(jù)的處理和誤差分析，準(zhǔn)確得到被測(cè)量的數(shù)值，并為提高測(cè)量精度、改進(jìn)測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x器，為生產(chǎn)過(guò)程等提供可靠的依據(jù)。51.1概述一、檢測(cè)的概念過(guò)程檢測(cè)的特點(diǎn)：1）被測(cè)對(duì)象形態(tài)多樣：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)及混合2）被測(cè)參數(shù)性質(zhì)多樣：溫度、壓力、流量、物位3）被測(cè)變量的變化范圍寬：4）檢測(cè)方式多種多樣：離線(xiàn)/在線(xiàn)，單參數(shù)/多參數(shù),隔時(shí)間對(duì)不同參數(shù)5）檢測(cè)環(huán)境比較惡劣要求：儀表具有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，且對(duì)不同被測(cè)對(duì)象和測(cè)量要求應(yīng)采用不同的測(cè)量原理和手段。61.1概述二、測(cè)量的單位量的名稱(chēng)單位名稱(chēng)單位符號(hào)長(zhǎng)度米m質(zhì)量千克（公斤）時(shí)間秒s電流安（培）A熱力學(xué)溫度開(kāi)（爾文）K物質(zhì)的量摩（爾）發(fā)光強(qiáng)度坎（德拉）71.2檢測(cè)儀表的分類(lèi)與組成一、分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：指變化范圍的上下限已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)（4~20，20~100）。按被測(cè)量分類(lèi)：溫度/壓力/流量/物位/機(jī)械量/過(guò)程分析測(cè)量原理分類(lèi)：電容/電磁/壓電/光電/超聲波/核輻射按輸出信號(hào)分類(lèi)：模擬/數(shù)字/開(kāi)關(guān)信號(hào)按結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)分類(lèi)：一體化儀表/單元組合儀表/智能儀表/虛擬儀器81.2檢測(cè)儀表的分類(lèi)與組成一、組成組成：傳感器或檢出元件、變量轉(zhuǎn)換與控制環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)、顯示環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)。開(kāi)環(huán)/閉環(huán)91.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差

在檢測(cè)過(guò)程中儀表測(cè)量值與真實(shí)值之間總會(huì)存在一定的差值。誤差存在于一切測(cè)量中，而且貫串測(cè)量過(guò)程的始終。正確的誤差分析。包括：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差101.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差絕對(duì)誤差：指測(cè)量值與被測(cè)量真值之間的差值，即式中△為絕對(duì)誤差，x為測(cè)量值，A為被測(cè)量的真值。111.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差絕對(duì)誤差：

實(shí)際應(yīng)用中，被測(cè)量的真值是無(wú)法真正得到的。因此，在一臺(tái)儀表的量程范圍內(nèi)，各點(diǎn)讀數(shù)的絕對(duì)誤差是指用標(biāo)準(zhǔn)儀表(精度較高)和該表對(duì)同一被測(cè)量測(cè)量時(shí)得到的那個(gè)讀數(shù)的差值。即將被測(cè)量真值用標(biāo)準(zhǔn)儀表的讀數(shù)來(lái)替代。絕對(duì)誤差不能確切地反映測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，為此實(shí)際測(cè)量中引入相對(duì)誤差，而絕對(duì)誤差一般只適用于標(biāo)準(zhǔn)器具的標(biāo)準(zhǔn)，但它是相對(duì)誤差表述的基礎(chǔ)。121.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差相對(duì)誤差：包括實(shí)際相對(duì)誤差、示值相對(duì)誤差和滿(mǎn)度百分誤差；·實(shí)際相對(duì)誤差是用絕對(duì)誤差Δx與被測(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)的百分比值來(lái)表示的相對(duì)誤差。即

131.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差相對(duì)誤差：包括實(shí)際相對(duì)誤差、示值相對(duì)誤差和滿(mǎn)度百分誤差·示值相對(duì)誤差示值相對(duì)誤差δx是用絕對(duì)誤差Δx與被測(cè)量的示值x的百分比值表示相對(duì)誤差。即實(shí)際相對(duì)誤差和示值相對(duì)誤差都是用來(lái)衡量測(cè)量值的準(zhǔn)確程度。

141.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差相對(duì)誤差：包括實(shí)際相對(duì)誤差、示值相對(duì)誤差和滿(mǎn)度百分誤差·引用相對(duì)誤差引用相對(duì)誤差δm是用絕對(duì)誤差Δx與量程范圍的百分比值表示的相對(duì)誤差。即

151.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差按性質(zhì)還可分為：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。系統(tǒng)誤差：指測(cè)量?jī)x表本身或其他原因(如零點(diǎn)沒(méi)有調(diào)整好、測(cè)量方法不當(dāng)?shù)?引起的有規(guī)律的誤差。這種誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，當(dāng)測(cè)量條件改變時(shí)誤差服從某種函數(shù)關(guān)系。161.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差按性質(zhì)還可分為：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。系統(tǒng)誤差的來(lái)源：①由儀表引入的系統(tǒng)誤差如儀表的示值不準(zhǔn)，零值誤差，儀表的結(jié)構(gòu)誤差等等②理論(方法)誤差由于某些理論公式本身的近似性，或?qū)嶒?yàn)條件不能滿(mǎn)足理論公式所規(guī)定的要求，或測(cè)量方法本身所帶來(lái)的誤差。③個(gè)人誤差由于實(shí)驗(yàn)者本人生理或心理特點(diǎn)造成的，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏向一定、大小一定的誤差。171.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差按性質(zhì)還可分為：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。隨機(jī)誤差：是由一些實(shí)驗(yàn)中的偶然因素、人的感官靈敏度和儀表的精密度有限性以及周?chē)h(huán)境的干擾等引起的。用實(shí)驗(yàn)方法完全消除測(cè)量中的偶然誤差是不可能的，但是用概率統(tǒng)計(jì)方法可以減少偶然誤差對(duì)最后結(jié)果的影響，并且可以估計(jì)誤差的大小181.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)一、測(cè)量誤差按性質(zhì)還可分為：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。粗大誤差：指由于儀表產(chǎn)生故障、操作者疏忽大意或重大外界干擾而引起的顯著偏離實(shí)際值的誤差。這種誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)；多次測(cè)量中出現(xiàn)的粗大誤差，應(yīng)作為異常值除掉191.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)二、靈敏度是檢測(cè)儀表在到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，輸出增量Δy與輸入增量Δx之比表示，即K:靈敏度；ΔY：輸出變量Y的增量；ΔX：輸入變量X的增量；201.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)三、線(xiàn)性度實(shí)際特性曲線(xiàn)往往偏離理論上的規(guī)定特性曲線(xiàn)。校準(zhǔn)曲線(xiàn)與規(guī)定直線(xiàn)之間最大偏差的絕對(duì)值為線(xiàn)性度誤差。

211.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)四、分辨率

是反應(yīng)儀表能檢測(cè)出被測(cè)量的最小變化的能力，又稱(chēng)分辨能力。221.3檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)五、滯環(huán)、死區(qū)和回差滯環(huán)：死區(qū)效應(yīng)：回差：變差，回變差六、重復(fù)性和再現(xiàn)性七、精確度八、長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)性九、動(dòng)態(tài)特性231.4測(cè)量誤差及誤差分析一、研究誤差的意義正確認(rèn)識(shí)誤差的性質(zhì)，分析誤差產(chǎn)生的原因，以便消除或減小它；正確處理數(shù)據(jù)，合理計(jì)算所得結(jié)果，以便在一定條件下，得到更接近于真值的數(shù)據(jù)；正確組成檢測(cè)系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)或選用測(cè)量?jī)x表、選擇正確的檢測(cè)方法，以便在最經(jīng)濟(jì)的條件下，得到最理想的測(cè)量結(jié)果。241.5系統(tǒng)誤差的消除方法一、消除誤差產(chǎn)生的根源首先：從測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)入手，選用最合適的測(cè)量方法和工作原理，以避免方法誤差；其次：選擇最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與合理的加工、裝配、調(diào)校工藝，以避免和減小工具誤差。最后：應(yīng)做到正確地安裝、使用，外界條件穩(wěn)定，防干擾251.5系統(tǒng)誤差的消除方法二、對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正測(cè)量前：對(duì)儀器儀表進(jìn)行校準(zhǔn)或檢定。確定修正值；測(cè)量時(shí)：注意修正值。最后：修正最終結(jié)果261.5系統(tǒng)誤差的消除方法三、采用特殊測(cè)量法1、恒定系差消除法：（1）零示法（2）替代法（3）交換法2、變值系差消除法（1）等時(shí)距對(duì)稱(chēng)觀(guān)測(cè)法（2）半周期偶數(shù)觀(guān)測(cè)法

271.6隨機(jī)誤差及其估算一、隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及統(tǒng)計(jì)特性

隨機(jī)誤差偶然性大；當(dāng)隨機(jī)誤差由大量、相互獨(dú)立的微小作用引起時(shí)，通常對(duì)遵守正態(tài)分布規(guī)律。

281.6隨機(jī)誤差及其估算一、測(cè)量值得算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差

1、算術(shù)平均值與被測(cè)量真值的估計(jì)值2、標(biāo)準(zhǔn)偏差3、算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差291.7誤差的綜合略（自學(xué)）301.8測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理一、測(cè)量結(jié)果的表示方法與有效數(shù)字的處理原則1、測(cè)量結(jié)果的數(shù)字表示方法