傳感器與檢測技術(shù)第一講1

傳感器與檢測技術(shù)

第一章檢測技術(shù)的基本知識(shí)傳感器與檢測技術(shù)第一講1概述測量方法誤差的基本概念傳感器與檢測技術(shù)第一講1一、概述檢測技術(shù)的含義、作用和地位檢測系統(tǒng)的組成檢測技術(shù)的發(fā)展方向傳感器與檢測技術(shù)第一講1（一）檢測技術(shù)的含義、作用和地位檢測技術(shù)的概念：檢測技術(shù)又稱為測試技術(shù)；是人們?yōu)榱藢?duì)被測對(duì)象所包含的信息進(jìn)行定性的分析和定量的掌握所采取的一系列技術(shù)措施。

檢測和控制是密不可分，檢測是控制的前提條件，而控制又是檢測的目的。傳感器與檢測技術(shù)第一講1檢測系統(tǒng)的作用：A）檢測技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段。B）檢測技術(shù)在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用。C）檢測技術(shù)和裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。D）檢測技術(shù)的完善和發(fā)展推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。傳感器與檢測技術(shù)第一講1（二）檢測系統(tǒng)的組成一個(gè)完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等到功能。傳感器與檢測技術(shù)第一講1傳感器：把被測量變換成為另一種與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且便于測量的電量的裝置。測量電路：將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號(hào)。顯示記錄裝置：是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，其作用是使人們了解檢測數(shù)值的大小或變化的過程。常用的有模擬顯示、數(shù)字顯示和圖象顯示三種。數(shù)據(jù)處理裝置與執(zhí)行機(jī)構(gòu)：是利用微機(jī)技術(shù)，對(duì)被測結(jié)果進(jìn)行處理、運(yùn)算、分析，對(duì)動(dòng)態(tài)測試結(jié)果進(jìn)行頻譜、幅值和能量譜分析等。把它顯示出來或驅(qū)動(dòng)某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制目的。

傳感器與檢測技術(shù)第一講1（三）檢測技術(shù)的發(fā)展方向新原理、新材料和新工藝所取得的成果產(chǎn)生了更多品質(zhì)優(yōu)良的新型傳感器。檢測系統(tǒng)或檢測裝置由模擬式、數(shù)字式轉(zhuǎn)換為智能化、遠(yuǎn)程監(jiān)控方向發(fā)展。傳感器與檢測技術(shù)第一講1二、測量方法測量的基本概念測量方法傳感器與檢測技術(shù)第一講1（一）測量的基本概念用實(shí)驗(yàn)的方法，借助于一定的儀器或設(shè)備，將被測量與同性質(zhì)的單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，從而獲得關(guān)于被測量的定量信息。測量結(jié)果包括數(shù)值大小和測量單位兩部分傳感器與檢測技術(shù)第一講1（二）測量方法實(shí)現(xiàn)測量過程所采用的具體方法，可分為：按實(shí)測幾何量與被測幾何量的關(guān)系分：

直接測量、間接測量、組合測量

根據(jù)測量的精度情況分類：

等精度測量、不等精度測量按獲得測量值的方式可以分為：偏差式測量、零位式測量和微差式測量傳感器與檢測技術(shù)第一講1零位式測量用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去平衡或抵消被測量的作用，并用指零儀表來檢測測量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，從而判定被測量值等于已知標(biāo)準(zhǔn)量的方法稱做零位式測量。用電位差計(jì)測量未知電壓。調(diào)節(jié)RP1，校準(zhǔn)工作電流使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，接入被測電壓UX后，調(diào)整RP的活動(dòng)觸點(diǎn)，使檢流計(jì)P回零，A，D等勢。傳感器與檢測技術(shù)第一講1三、誤差的基本概念測量誤差的概念測量誤差的分類誤差的處理及消除方法傳感器與檢測技術(shù)第一講1測量誤差概念在測量過程中，由于測量儀器、測量方法、測量條件及環(huán)境、人為的因素的影響，總是不可避免的存在測量誤差。測量結(jié)果與被測量的真值間的差值，稱為測量誤差。傳感器與檢測技術(shù)第一講1測量誤差的分類按誤差表示方法分：絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分:系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差按誤差與時(shí)間關(guān)系分：動(dòng)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差傳感器與檢測技術(shù)第一講1絕對(duì)誤差：是指測量值A(chǔ)x與被測量真值A(chǔ)0之間的差值，用

表示，即：

絕對(duì)誤差不能作為衡量測量精確度的標(biāo)準(zhǔn)。1、絕對(duì)誤差

(一）按誤差表示方法分：傳感器與檢測技術(shù)第一講1絕對(duì)誤差不能作為衡量測量精確度的標(biāo)準(zhǔn)例如用一個(gè)電壓表測量200V電壓，絕對(duì)誤差為+1V，而用另一個(gè)電壓表測量10V電壓，絕對(duì)誤差為+0.5V，前者的絕對(duì)誤差雖然大于后者，但誤差值相對(duì)于被測量值卻是后者大于前者，即兩者的測量精確度相差較大，為此人們引入了相對(duì)誤差。按誤差表示方法分傳感器與檢測技術(shù)第一講1相對(duì)誤差：是指絕對(duì)誤差

與被測量真值X0的百分比，即：

相對(duì)誤差比絕對(duì)誤差能更好地說明測量的精確程度

2、相對(duì)誤差按誤差表示方法分傳感器與檢測技術(shù)第一講1在上面的例子中：按誤差表示方法分傳感器與檢測技術(shù)第一講1例題：用兩種方法來測量L1=100mm的尺寸，其測量誤差分別為δ1=10μm，δ2=8μm；再用第三種方法測量L2=80mm的尺寸，它的測量誤差為δ3=7μm。試比較其誤差。按誤差表示方法分傳感器與檢測技術(shù)第一講1結(jié)論：對(duì)于相同的被測量，絕對(duì)誤差可以評(píng)定其測量精度的高低；對(duì)于不同的被測量，以及不同的物理量，絕對(duì)誤差難以評(píng)定其測量精度的高低，而采用相對(duì)誤差來評(píng)定。

相對(duì)誤差比絕對(duì)誤差能更好地說明測量的精確程度按誤差表示方法分傳感器與檢測技術(shù)第一講13、引用誤差引用誤差是以儀器儀表某一刻度點(diǎn)的絕對(duì)誤差

與儀表量程L的比值，通常以百分?jǐn)?shù)表示，即：如果以測量儀表整個(gè)量程中，可能出現(xiàn)的絕對(duì)誤差最大值m代替

，則可得到最大引用誤差

0m，即：一般用最大引用誤差來確定測量儀表的精度等級(jí)

按誤差表示方法分傳感器與檢測技術(shù)第一講1工業(yè)儀表常見的精度等級(jí)有0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)、2.0級(jí)、2.5級(jí)、5.0級(jí)等

其相對(duì)誤差可以根據(jù)儀表允許的最大絕對(duì)誤差和儀表指示值進(jìn)行計(jì)算。

例如，2.0級(jí)的儀表，量程為100，在使用時(shí)它的最大引用誤差不超過±2.0%，也就是說，在整個(gè)量程內(nèi)，它的絕對(duì)誤差最大值為±2.0。用它測量真值為80的測量值時(shí)，其相對(duì)誤差最大為±2.0/80×100%=±2.5%。

按誤差表示方法分傳感器與檢測技術(shù)第一講1系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差系統(tǒng)誤差：在相同條件下，多次重復(fù)測量同一量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或在條件改變時(shí)，遵循某種規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。(二）按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分:1、系統(tǒng)誤差按對(duì)誤差掌握程度分：已定系統(tǒng)誤差未定系統(tǒng)誤差按誤差出現(xiàn)規(guī)律分：不變系統(tǒng)誤差變化系統(tǒng)誤差傳感器與檢測技術(shù)第一講1在相同條件下，多次測量同一量時(shí)，其誤差的大小和符號(hào)以不可預(yù)見的方式變化，這種誤差稱為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差是服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律隨機(jī)誤差體現(xiàn)了測量結(jié)果的分散性，通常用精密度表征隨機(jī)誤差的大小。2、隨機(jī)誤差傳感器與檢測技術(shù)第一講1明顯歪曲測量結(jié)果的誤差稱為粗大誤差，又稱過失誤差。

3、粗大誤差傳感器與檢測技術(shù)第一講1動(dòng)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差

靜態(tài)誤差是指在測量過程中，被測量不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間變化很緩慢的測量誤差。以上所介紹的測量誤差均屬于靜態(tài)誤差。2、動(dòng)態(tài)誤差在被測量隨時(shí)間變化過程中進(jìn)行測量時(shí)所產(chǎn)生的附加誤差稱為動(dòng)態(tài)誤差。

（三）按被測量與時(shí)間關(guān)系分：1、靜態(tài)誤差傳感器與檢測技術(shù)第一講1誤差的處理及消除方法

隨機(jī)誤差的處理粗大誤差的判別與壞值的舍棄系統(tǒng)誤差的消除

傳感器與檢測技術(shù)第一講1隨機(jī)誤差的處理在等精度測量情況下，得到n個(gè)測量值x1、x2、…、xn，設(shè)只含有隨機(jī)誤差1、2、…、n，這組測量值或隨機(jī)誤差都是隨機(jī)事件，可以用概率數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來處理。隨機(jī)誤差具有以下特征：對(duì)稱性單峰性有界性抵償性傳感器與檢測技術(shù)第一講1傳感器與檢測技術(shù)第一講1例題1：等精度測量某電阻10次，得到的測量值為：167.95Ω、167.60Ω、167.87Ω、168.00Ω、167.82Ω、167.45Ω、167.60Ω、167.88Ω、167.85Ω、167.60Ω，求測量結(jié)果。傳感器與檢測技術(shù)第一講1傳感器與檢測技術(shù)第一講1粗大誤差的判別與壞值的舍棄萊以特準(zhǔn)則（3準(zhǔn)則）。

在等精度測量情況下，得到n個(gè)測量值x1、x2、…、xn，先算出其算術(shù)平均值及剩余誤差（i=1，2…，n），并按貝塞爾公式算出標(biāo)準(zhǔn)誤差

，若某個(gè)測量值xa的剩余誤差va滿足下式：則認(rèn)為xi是含