傳感器與檢測(cè)技術(shù)1測(cè)量

傳感器與檢測(cè)技術(shù)

第一章檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)1精品ppt·實(shí)用借鑒第一頁，共三十七頁。概述測(cè)量方法誤差的基本概念2精品ppt·實(shí)用借鑒第二頁，共三十七頁。一、概述檢測(cè)技術(shù)的含義、作用和地位檢測(cè)系統(tǒng)的組成檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向3精品ppt·實(shí)用借鑒第三頁，共三十七頁。（一）檢測(cè)技術(shù)的含義、作用和地位檢測(cè)技術(shù)的概念：檢測(cè)技術(shù)又稱為測(cè)試技術(shù)；是人們?yōu)榱藢?duì)被測(cè)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(cè)和控制是密不可分，檢測(cè)是控制的前提條件，而控制又是檢測(cè)的目的。4精品ppt·實(shí)用借鑒第四頁，共三十七頁。檢測(cè)系統(tǒng)的作用：A）檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段。B）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。C）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。D）檢測(cè)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。5精品ppt·實(shí)用借鑒第五頁，共三十七頁。（二）檢測(cè)系統(tǒng)的組成一個(gè)完整的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置通常由傳感器、測(cè)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。6精品ppt·實(shí)用借鑒第六頁，共三十七頁。傳感器：把被測(cè)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(cè)量的電量的裝置。測(cè)量電路：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)。顯示記錄裝置：是檢測(cè)人員和檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，其作用是使人們了解檢測(cè)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(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。

7精品ppt·實(shí)用借鑒第七頁，共三十七頁。（三）檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)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。8精品ppt·實(shí)用借鑒第八頁，共三十七頁。二、測(cè)量方法測(cè)量的基本概念測(cè)量方法9精品ppt·實(shí)用借鑒第九頁，共三十七頁。（一）測(cè)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(cè)量與同性質(zhì)的單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，從而獲得關(guān)于被測(cè)量的定量信息。測(cè)量結(jié)果包括數(shù)值大小和測(cè)量單位兩部分10精品ppt·實(shí)用借鑒第十頁，共三十七頁。（二）測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程所采用的具體方法，可分為：按實(shí)測(cè)幾何量與被測(cè)幾何量的關(guān)系分：

直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量

根據(jù)測(cè)量的精度情況分類：

等精度測(cè)量、不等精度測(cè)量按獲得測(cè)量值的方式可以分為：偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量和微差式測(cè)量11精品ppt·實(shí)用借鑒第十一頁，共三十七頁。零位式測(cè)量用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去平衡或抵消被測(cè)量的作用，并用指零儀表來檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，從而判定被測(cè)量值等于已知標(biāo)準(zhǔn)量的方法稱做零位式測(cè)量。用電位差計(jì)測(cè)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(cè)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(shì)。12精品ppt·實(shí)用借鑒第十二頁，共三十七頁。三、誤差的基本概念測(cè)量誤差的概念測(cè)量誤差的分類誤差的處理及消除方法13精品ppt·實(shí)用借鑒第十三頁，共三十七頁。測(cè)量誤差概念在測(cè)量過程中，由于測(cè)量儀器、測(cè)量方法、測(cè)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(cè)量誤差。測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值間的差值，稱為測(cè)量誤差。14精品ppt·實(shí)用借鑒第十四頁，共三十七頁。測(cè)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15精品ppt·實(shí)用借鑒第十五頁，共三十七頁。絕對(duì)誤差：是指測(cè)量值A(chǔ)x與被測(cè)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(cè)量精確度的標(biāo)準(zhǔn)。1、絕對(duì)誤差

(一）按誤差表示方法分：16精品ppt·實(shí)用借鑒第十六頁，共三十七頁。絕對(duì)誤差不能作為衡量測(cè)量精確度的標(biāo)準(zhǔn)例如用一個(gè)電壓表測(cè)量200V電壓，絕對(duì)誤差為+1V，而用另一個(gè)電壓表測(cè)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(cè)量值卻是后者大于前者，即兩者的測(cè)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17精品ppt·實(shí)用借鑒第十七頁，共三十七頁。相對(duì)誤差：是指絕對(duì)誤差

與被測(cè)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(cè)量的精確程度

2、相對(duì)誤差按誤差表示方法分18精品ppt·實(shí)用借鑒第十八頁，共三十七頁。在上面的例子中：按誤差表示方法分19精品ppt·實(shí)用借鑒第十九頁，共三十七頁。例題：用兩種方法來測(cè)量L1=100mm的尺寸，其測(cè)量誤差分別為δ1=10μm，δ2=8μm；再用第三種方法測(cè)量L2=80mm的尺寸，它的測(cè)量誤差為δ3=7μm。試比較其誤差。按誤差表示方法分20精品ppt·實(shí)用借鑒第二十頁，共三十七頁。結(jié)論：對(duì)于相同的被測(cè)量，絕對(duì)誤差可以評(píng)定其測(cè)量精度的高低；對(duì)于不同的被測(cè)量，以及不同的物理量，絕對(duì)誤差難以評(píng)定其測(cè)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(cè)量的精確程度按誤差表示方法分21精品ppt·實(shí)用借鑒第二十一頁，共三十七頁。3、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(cè)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(cè)量儀表的精度等級(jí)

按誤差表示方法分22精品ppt·實(shí)用借鑒第二十二頁，共三十七頁。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(cè)量真值為80的測(cè)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23精品ppt·實(shí)用借鑒第二十三頁，共三十七頁。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(cè)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24精品ppt·實(shí)用借鑒第二十四頁，共三十七頁。在相同條件下，多次測(cè)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(cè)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25精品ppt·實(shí)用借鑒第二十五頁，共三十七頁。PPT內(nèi)容概述傳感器與檢測(cè)技術(shù)。精品ppt·實(shí)用借鑒。檢測(cè)技術(shù)又稱為測(cè)試技術(shù)。是人們?yōu)榱藢?duì)被測(cè)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。D）檢測(cè)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：把被測(cè)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(cè)量的電量的裝置。常用的有模擬顯示、數(shù)字顯示和圖象顯示三種。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(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)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。測(cè)量結(jié)果包括數(shù)值大小和測(cè)量單位兩部分。按實(shí)測(cè)幾何量與被測(cè)幾何量的關(guān)系分：。再用第三種方法測(cè)量L2=80mm的尺寸，它的測(cè)量誤差為δ3=7μm。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：。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。用它測(cè)量真值為80的測(cè)量值時(shí)，其相對(duì)誤差最大為±2.0/80×100%=±2.5%第二十六頁，共三十七頁。明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差稱為粗大誤差，又稱過失誤差。

3、粗大誤差27精品ppt·實(shí)用借鑒第二十七頁，共三十七頁。動(dòng)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差

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

（三）按被測(cè)量與時(shí)間關(guān)系分：1、靜態(tài)誤差28精品ppt·實(shí)用借鑒第二十八頁，共三十七頁。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

29精品ppt·實(shí)用借鑒第二十九頁，共三十七頁。隨機(jī)誤差的處理在等精度測(cè)量情況下，得到n個(gè)測(cè)量值x1、x2、…、xn，設(shè)只含有隨機(jī)誤差

1、

2、…、

n，這組測(cè)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30精品ppt·實(shí)用借鑒第三十頁，共三十七頁。31精品ppt·實(shí)用借鑒第三十一頁，共三十七頁。例題1：等精度測(cè)量某電阻10次，得到的測(cè)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(cè)量結(jié)果。32精品ppt·實(shí)用借鑒第三十二頁，共三十七頁。33精品ppt·實(shí)用借鑒第三十三頁，共三十七頁。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(cè)量情況下，得到n個(gè)測(cè)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(cè)量值xa的剩余誤差va滿足下式：則認(rèn)為xi