过程检测技术第一章绪论
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过程检测技术及仪表—绪论
3）应用举例： 控制系统中检测技术应用
被控 对象
检测与变送单元
执行单元
调节单元
显示单元
方框图
自动控制系统一般结构
操作 人员
本课程内容
f
r e 控制器 u
执行器 q 被控对象
Y
Gc(s)
Gv(s)
Gp(s)
z
测量变送
Gm(s)
本课程介绍
1) 课程性质： 专业技术基ห้องสมุดไป่ตู้课程。
2) 课程内容： ① 检测技术的基本概念 检测技术的基本理论基础 检测系统组成，系统中各组成环节的作用和功
+ 单位比较
c. 基本任务： 获取被检测对象的信息。（在限定的时间内，尽
可能正确地收集被测对象的有关信息）
d. 目的： 反映、揭示客观世界存在的各种运动状态及规律。 以检测为基础，实现对对象过程的控制、安全防
护、优化处理等操作 进行工业过程管理及经济核算。
2）检测技术的应用： a. 地位：
是各种生产、生活活动的重要基础技术。 直接反映了现代科学技术的水平。 b. 应用： 日常及工业生产： 温度、湿度、压力、流量、物位、成分、距离、 高度、角度、转速、速度、加速度 军工： 飞机、舰船、导弹、卫星等速度、定位、轨迹 医疗： 疾病检查、诊断
② 课程重点： 检测系统中的有关概念（含误差分析）； 各种工业参量的检测原理、信号转换电路构成原理； 检测方案（系统）的设计方法及应用特点。
4) 基础知识（前期课程） 电路，电子线路
5) 主要参考书 张宏建，《自动检测技术及装置》，化学工业
出版社，2004 杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出
版社，1999 张宝芬，《自动检测技术及仪表控制系统》，
辽宁科技学院课程教学大纲模板
过程控制系统课程教学大纲一、课程的性质、目的和任务《过程控制系统》课程是测控技术与仪器专业学生必修的专业课程之一。
通过本课程学习，使学生能较系统地掌握过程控制系统的组成、特点、原理、应用等基本知识，初步具备过程控制系统分析、设计、参数整定、系统投运等能力，为过程控制系统的工程实现打下基础。
二、教学内容及教学基本要求第一章绪论了解过程控制发展概况；掌握过程控制的特点、组成及其分类。
第二章过程建模了解被控过程及动态特性基本概念和意义；掌握机理分析建模方法、自衡过程和非自衡过程的动态特性和相关参数的含义；掌握应用阶跃响应曲线法和矩形脉冲阶跃响应曲线法测试过程动态特性的方法、注意事项。
第三章简单过程控制系统1．过程控制系统工程设计概述了解过程控制系统设计一般要求；理解系统设计中的相关问题；掌握过程控制系统设计步骤。
2．控制方案设计了解方案设计的意义；理解过程控制系统的性能指标；掌握控制系统的设计步骤以及被控参数、控制参数的选择原则。
3．检测变送器、调节阀、控制器的选择掌握检测变送器、调节阀、控制器选择的原则及使用中应注意的问题。
4．过程控制系统的投运和控制器的参数整定了解系统投运和参数整定的基本概念及意义；掌握系统投运、参数整定的基本方法。
5．过程计算机控制系统的设计了解过程计算机控制系统的组成与特点；掌握数字控制器的模拟化设计及过程计算机控制系统的设计方法。
第四章复杂过程控制系统1．串级控制了解串级控制系统的结构与工作过程；掌握串级控制系统的特点、串级控制系统的设计原则、串级控制系统调节器参数整定方法，掌握串级控制系统的工业应用。
2．前馈控制了解前馈控制的基本概念；掌握前馈控制系统的结构、特点、前馈控制系统的参数整定方法，掌握前馈控制系统的工业应用实例。
3．大滞后补偿控制了解大滞后过程的基本概念与常规控制方案；理解预估补偿控制方法；掌握预估补偿方案的实现及典型工业应用。
4．比值控制了解比值控制的基本概念；掌握常用的比值控制方案、比值控制系统的设计与整定及典型工业应用实例。
第1章 检测技术绪论
标定仪器的精度等级
所用的测量仪器的精度至少要比被标定的装置 的精度高一个等级。
静态标定的目的
确定检测装置的输入和输出关系。确定静态性能 指标（线性度、迟滞、重复性、灵敏度等）
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
高等院校自动化新编系列教材
3. 静态特性标定的方法
对检测装置进行正、反行程全量程多点测试，将得 到的输出输入关系测试数据用表格列出或画成曲线。 对测试数据进行处理，根据处理结果确定传感器的 线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。
2、研究方法 时域瞬态响应法，标准的输入信号阶跃输入。 频域频率响应法，标准的输入信号正弦输入。
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
高等院校自动化新编系列教材
动态特性的三种表示方法 微分方程、传递函数、频率响应特性 微分方程（时域）
dy n (t ) dy n 1 (t ) dy (t ) an an 1 a1 a0 y (t ) n n 1 dt dt dt dx m (t ) dx m 1 (t ) dx(t ) bm bm1 b1 b0 x(t ) m m 1 dt dt dt
现代检测技术
高等院校自动化新编系列教材
第2章主要内容
2.1 2.2
线性检测装置概述 检测装置的静态特性 检测装置的动态特性 不失真测量条件和装置组建 检测装置的基本特性测试
2.3
2.4 2.5
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
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本章做为以下三个方面应用的基础
参数检测：已知装置的特性和输出信号，求出 输入信号。 多环节检测装置组建：已知装置的特性和输 入信号，求出输出信号。 装置的特性分析：由装置的输入输出信号， 推断装置的特性。（系统辩识）
过程检测技术基础
实际上，往往是利用精度较高的标准仪表指示值作为被测参 数的真实值，而一般检测仪表的指示值与标准仪表的指示值 之差就是测量误差，该差值越小，说明测量仪表的可靠性越 高。因此，求知测量误差的目的就在于用来判断测量结果的 可靠程度。
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１.２ 测量误差及处理
１.２.２ 测量误差的分类
１．按误差的表示形式可将误差分为三类 （１）绝对误差 测量值与“真实值”之间的差值，表示为：
均不改变的误差。产生这种误差的原因，主要有仪表本身的 缺陷，观测者的习惯或偏向，单因素环境条件的变化等。这 类误差在测量中是容易消除或修正的，因为它是有规律的。 （２）粗大误差（又称疏忽误差） 产生这类误差的原因， 是由于测量者在测量过程中疏忽大意所致。它比较容易被发 觉，应将它从测量结果中去掉。由此说明，我们在工作中应 认真、仔细，加强责任感，尽量避免产生这类误差。 （３）随机误差（又称偶然误差） 就是在同样的测量条件 下，反复多次测量，各测量结果均不能重复的误差。这种误 差是由偶然的原因引起的，因而它不易被发觉和修正。
无论采用哪种方法进行测量，都是将被测参数与其相应的测 量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工 具。
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１.２ 测量误差及处理
１.２.１ 测量误差的概念
测量的目的，是希望能正确地反映客观实际，也就是要测量 参数的“真实值”。但是，人们无论怎么努力（包括从测量 原理、测量方法、仪表精度等方面进行的努力），都无法测 得“真实值”，而只能尽量接近“真实值”。也就是说，测 量值与“真实值”之间始终存在着一定差值，这一差值就是 测量误差。
式中 Δ———绝对误差； x———测量值，即被测变量的仪表示 值； T———真实值，即在一定条件下被测 变量实际值。
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１.２ 测量误差及处理
１.２.２ 测量误差的分类
１．按误差的表示形式可将误差分为三类 （１）绝对误差 测量值与“真实值”之间的差值，表示为：
均不改变的误差。产生这种误差的原因，主要有仪表本身的 缺陷，观测者的习惯或偏向，单因素环境条件的变化等。这 类误差在测量中是容易消除或修正的，因为它是有规律的。 （２）粗大误差（又称疏忽误差） 产生这类误差的原因， 是由于测量者在测量过程中疏忽大意所致。它比较容易被发 觉，应将它从测量结果中去掉。由此说明，我们在工作中应 认真、仔细，加强责任感，尽量避免产生这类误差。 （３）随机误差（又称偶然误差） 就是在同样的测量条件 下，反复多次测量，各测量结果均不能重复的误差。这种误 差是由偶然的原因引起的，因而它不易被发觉和修正。
无论采用哪种方法进行测量，都是将被测参数与其相应的测 量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工 具。
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１.２ 测量误差及处理
１.２.１ 测量误差的概念
测量的目的，是希望能正确地反映客观实际，也就是要测量 参数的“真实值”。但是，人们无论怎么努力（包括从测量 原理、测量方法、仪表精度等方面进行的努力），都无法测 得“真实值”，而只能尽量接近“真实值”。也就是说，测 量值与“真实值”之间始终存在着一定差值，这一差值就是 测量误差。
式中 Δ———绝对误差； x———测量值，即被测变量的仪表示 值； T———真实值，即在一定条件下被测 变量实际值。
检测技术
检测技术第一章绪论检测是为了获取有用信息，信息以信号为表现形式。
传感器处于被检测对象与检测系统的界面位置，构成信号输入的窗口，为检测系统提供必需的原始信号。
中间转换电路是将传感器输出信号转换成易于测量或处理的电压或电流信号。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
（GB7665-87）传感器可喻为人体五官的延伸，用于检测机电一体化系统自身与作业对象、作业环境的状态，为其控制运作提供信息。
检测技术以研究检测与控制系统中信息的提取、转换及处理的理论和技术为主要内容。
检测技术包括传感器技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术、及电量间的相互转换技术等。
第二章检测技术基本知识2.1检测的基本方法1、按测量手续分类（1）直接测量（2）间接测量（3）组合测量2、按测量方式分类（1）偏差式测量（2）零位式测量（3）微差式测量3、按被测量的性质分类（1）时域测量（瞬态测量）（2）频域测量（稳态测量）（3）数据域测量（逻辑量测量）（4）随机测量（统计测量）4、检测方法的选择原则综合下列因素：（1）被测量特点（2）测量精度和灵敏度（3）测量环境（4）测量方法2.2测量误差1、测量误差的基本概念（1）误差公理误差：测量结果与被测量真值之差误差公理：一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学试验之中（2）真值：被测量本身具有的真正值，为理想概念（3）指定真值（约定真值）：由国家设立的各种实物标准（基准），并以法令形式指定其量值为计量单位的指定值（4）实际值（相对真值）：国家通过各级实物计量标准构成量纲传递网，每一级都以上一级标准值为准确值，称为实际值（5）标称值：测量器具上标定的数值（6）示值（测量值）：由测量器具指示的被测量值，包括数值和单位2、测量误差分析（1）按表示方法分析：有绝对误差、相对误差、容许误差①绝对误差：示值与被测量真值之差腁=Ax-A0 用实际值代替真值时：膞=Ax-A修正值：C= -膞=A-Ax 所以被测实际值：A=Ax+C②相对误差：Ⅰ. 实际相对误差：Ⅱ. 示值相对误差：Ⅲ. 满度相对误差：（2）按误差出现的规律分析①系统误差：在一定条件下，测量值中含有的固定不变的或按一定规律变化的误差②随机误差（偶然误差）：由许多复杂因素的微小变化的总和引起，变化规律未知③粗大误差：在一定条件下测量结果显著偏离其实际值所对应的误差（3）按误差来源分析：①工具误差，包括读数误差、内部噪声误差②方法误差（4）按被测量随时间变化的速度分析①静态误差②动态误差（5）按使用条件分析①基本误差②附加误差（6）按误差与被测量的关系分析①定值误差②积累误差3、误差的处理（1）系统误差的消除或减小①消除来源②修正法③特殊方法：替代法、差值法、正负误差补偿法（2）随机误差的消除或减小：随机误差的特性：有界性、单峰性、对称性、抵偿性（3）粗大误差：应予剔除，可定性判断、定量判断2.3测量系统的基本特性：（在此仅涉及静态特性）指测量系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，测量系统输入与输出间的关系1、精确度：指标有三，精密度、准确度、精度2、稳定性：指标有二，稳定度、影响量3、静态输入/输出特性：（1）线性度（非线性误差）：实际特性曲线与拟合直线间的最大偏差和满量程输出的百分比：（2）灵敏度：（3）迟滞性：指正、反行程中输出/输入不重合的程度（4）重复性：输入按同一方向变化时，在全程内连续重复测试所得各曲线的重复程度第三章经典传感器3.1温度传感器测量温度的方法有接触式和非接触式两类。
第01章 检测技术的基本知识
第1章检测技术的基本知识1.1概述1.1.1检测的概念所谓过程检测是指在生产过程中，为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程，而对其中一些变量进行的定性检查和定量测量。
检测的目的是为了获取各过程变量值的信息。
根据检测结果可对影响过程状况的变量进行自动调节或操纵。
以达到提高质量、降低成本、节约能源、减少污染和安全生产等目的。
通过测量可以得到被测量的测量值，然而测量目的还未全部达到，为了准确地获取表征对象特征的定量信息，还要对实验结果进行数据处理与误差分析，估计结果的可靠性等，以便为保证安全生产,提高经济效益，为保证产品的质量，为实现生产过程的自动化，以及科学研究等提供可靠的数据。
至于检测技术，其意义更加广泛。
它是指下面的全过程：按照被测对象的特点，选用合适的测量仪器与实验方法，通过测量及数据的处理和误差分析，准确得到被测量的数值，并为提高测量精度，改进测量方法及测量仪器，为生产过程的自动化等提供可靠的依据。
检测技术涉及的内容非常广泛，包括被检测信息的获取、转换、显示以及测量数据的处理等技术。
随着科学技术的不断进步，特别是随着微电子技术、计算机技术等高新科技的发展以及新材料、新工艺的不断涌现，检测技术也在不断发展，已经成为一门实用性和综合性很强的新兴学科。
检测仪表作为人类认识客观世界的重要手段和工具，应用领域十分广泛，工业过程是其最重要的应用领域之一。
工业过程检测具有如下特点：1）被测对象形态多样有气态、液态、固态介质及其混合体，也有的被测对象具有特殊性质（如强腐蚀、强辐射、高温、高压、深冷、真空、高粘度、高速运动等）。
2）被测参数性质多样有温度、压力、流量、液位等热工量，也有各种机械量、电工量、化学量、生物量，还有某些工业过程要求检测的特殊参数（如纸浆的打浆度、浓度、白度、硬度、得率、黑液波美度等）。
3）被测变量的变化范围宽如被测温度可以是1000℃以上的高温，也可以是0℃以下的低温甚至超低温。
4）检测方式多种多样既有离线检测，又有在线检测；既有单参数检测，又有多参数同时检测；还有每隔一段时间对不同参数的巡回检测，等等。
第1章 绪论
硬PCB板
柔性PCB板
检测技术
第一章 绪论
检测技术
第一章 绪论
例：PCB板检测
图1.7 PCB板检测工艺图
检测技术
第一章 绪论
人与机器的机能对应关系
外 界 对 象 感官 人脑 肢体
定性
传感器 微机 执行器
定量
图1.8 人与机器的机能对应关系图
检测技术
第一章 绪论
1.2 传感器概述
物理量 化学量 生物量
通信总线 巡 检 仪 中 央 监 控
粮仓
温湿度探头N
分层风机 图1.4 粮仓温湿度监控系统组成框图
检测技术
第一章 绪论
（2）能够实现数据通信。
信息的汇总，组成网络化检测系统 例：火灾报警
检测技术
第一章 绪论
感温、 感烟火灾报警系统
探头11 探头12 探头1N 串行总线 通信总线
集 控 器 1
中 央 监 控
检测技术
第一章 绪论
主要内容
1.1
1.2
检测技术概述
检测技术概念 发展历程 检测装置举例
传感器概述
传感器定义、组成、分类、发展方向
1.3
现代检测系统
组成，应用类型 ，发展方向
检测技术
第一章 绪论
1.1 检测技术概论
1.1.1 检测技术一些概念
X
输入单元 传感器
Y1
转换单元 调理电路
Y2
处理单元 微机
X
Y=F（X）
传感器
Y
电量
1.2.1 *传感器的定义 （Sensor）
能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号 的器件或装置。 能够将被测非电量转换为电量的装置。（狭义）
过程检测仪表[电子教案]第一章 过程检测技术基础1
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3．粗大误差分析与处理
莱伊特判定准则：
| X i X |> 3σ 的误差为粗大误差，必须剔除。 的误差为粗大误差，必须剔除。
4．检测系统的误差确定
多个环节或仪表组成的检测系统中，用各环节误差的标准误差来估计系 统的总误差，即
σ = ±
∑σ
2 i
1.3 检测仪表的组成检测出被测量最小变化的能力。在检测仪表的 刻度始点处的分辨率称为灵敏限。 分辨力：表示数字式仪表灵敏度的大小。是指仪表在最低量程上最末 一位数字改变一个字所表示的物理量。
1.4.4 变差
在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对同一变量进行正、反行程 （被测参数由小到大和由大到小）测量时，仪表指示值之间的差值， 称为变差（又称回差）。
1.2.1 测量误差的形式
1．绝对误差
ea = X X t
2．相对误差
Er = ea × 100% Xt
3．引用误差
Eq =
E q max
ea × 100 % Sp e max = × 100 % Sp
S p = X max X min
为仪表的量程。
( F S)
为满度误差， 为允许最大绝对误差。 为满度误差，emax为允许最大绝对误差。
1.4 检测仪表的性能指标 1.4.1 精确度
1．精确度 反映仪表在规定使用条件下，测量结果准确程度。 反映仪表在规定使用条件下，测量结果准确程度。
AC = e max S P × 100
emax——允许最大绝对误差；
2．精度等级 ．
用精度等级来划分仪表精度值。 用精度等级来划分仪表精度值。 0.01；0.02；（ ；（0.03）； ）；0.05；0.1；0.2；（ ；（0.25）； ； ；（ ）； ； ； ；（ ）； ）；（0.4）； ；（2.0）； （0.3）；（ ）； ；1.0；1.5；（ ）； ；4.0； ）；（ ）；0.5； ； ；（ ）；2.5； ； 5.0 括号内等级必要时采用。
《过程检测技术》PPT课件
—过程装备及控制系—贺鸿
分析测量误差的目的，是根据测量误差的规律性，找出消除或减少误差 的方法，科学地表达测量结果，合理地设计测量系统。
3.2.1.1 测量误差及分类
测量过程是将被测变量与其的标准量进行比较的过程。 测量误差：测量值与其真值之差。任何测量过程都不可避免
地存在误差，其真值是未知的。
单单圈圈弹弹簧管簧管压压力表是工力表是工业现场业现场使用最使用最普遍的就地指示式普遍的就地指示式压压力力检测仪检测仪表表也有也有电电接点接点输输出的出的弹弹簧管簧管压压力表弹弹簧管簧管压压力表力表结构简单结构简单使用方便使用方便价格低廉价格低廉测测量范量范围宽可以可以测测量量负压微微压压低低压压中中压压和高和高压一般的工一般的工业业用用弹弹簧管簧管压压力表的精度等力表的精度等级为1
因而x9不属于粗大误差，该组数中无坏值。
‹#›
太原理工大学化学化工学院
3.2.1.2 粗大误差的检验与剔除
—过程装备及控制系—贺鸿
方法二：按肖维奈准则
由表3-1查得，当n＝12时，K＝2.03， Kσ
因：Vmax=V9=2.4＞Kσ 所以，x9属于粗大误差，即该组数中 的41.2为坏值，剔除。
对剩余的11个数值再进行粗大误差判别。算得 n=11,
实验条件不正确
坏值：含有粗大误差的测量值称为异常值或坏值。
处理方法：所有的坏值均应从测量结果中剔除。
注意：测量数列中包含坏值，不可能得到真实测量结 果。把正常测量数据当坏值删除，会对测量结果造成 歪曲。只有利用相关理论，经过正确的分析判断，才 能确认那些属于坏值。
‹#›Leabharlann 太原理工大学化学化工学院变送器是检测仪表中的中间环节，它的作用是将传感器 的输出信号进行变换，实现放大、远距离传送、线性化 处理或转变成规定的统一信号，供给显示器等。
过程检测技术及仪表课程设计
（1-5） （1-6）
若在结垢过程中，q、Tb 均得持不变，且同样假定
R 2c R 2f
（1-7）
则两式相减有：
R f (Ts1, f Ts1,c ) / q
(1-8)
这样， 换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁
-2-
过程检测技术及仪表课程设计
温和热流而被间接测量出来。
过程检测技术及仪表课程设计
目
录
第 1 章 绪论........................................................................................................................1 1.1 课程设计目的....................................................................................................... 1 1.2 课程设计背景知识...............................................................................................1 1.3 实验装置简介....................................................................................................... 3 第 2 章 温度测量装置选择与误差分析..........................................................................5 2.1 实验管流体进、出口温度测量..........................................................................5 2.1.1 检测方法设计以及依据............................................................................5 2.1.2 仪表种类选用以及设计依据.................................................................... 6 2.1.3 测量注意事项以及误差分析................................................................... 7 2.2 实验管壁温测量....................................................................................................7 2.2.1 检测方法设计以及依据............................................................................7 2.2.2 仪表种类选用以及设计依据................................................................... 8 2.2.3 测量注意事项以及误差分析................................................................... 8 2.3 水浴温度测量....................................................................................................... 8 2.3.1 检测方法设计以及依据.............................................................................8 2.3.2 仪表种类选用以及设计依据.................................................................... 9 2.3.3 测量注意事项以及误差分析................................................................. 10 第 3 章 水位测量装置选择与误差分析........................................................................11 3.1 检测方法设计以及依据.................................................................................... 11 3.2 仪表种类选用以及设计依据.............................................................................12 3.3 测量注意事项以及误差分析.............................................................................12 第 4 章 流量测量装置选择与误差分析........................................................................13 4.1 检测方法设计以及依据..................................................................................... 13 4.2 仪表种类选用以及设计依据............................................................................13 4.3 测量注意事项以及误差分析............................................................................15 第 5 章 差压测量装置选择与误差分析........................................................................16 5.1 检测方法设计以及依据.................................................................................... 16 5.2 仪表种类选用以及设计依据............................................................................16 5.3 测量注意事项以及误差分析............................................................................17 总 结................................................................................................................................ 18 参考文献............................................................................................................................ 19
过程检测技术及仪表1章绪论
仪表能正常工作（满足准确度要求）的可测的 被测量的下限和下限的范围，它们之间的代数 差为量程
输入―输出特性
死区：测量仪器输入的变化不致引起输出量可 察觉的变化的有限区间
灵敏度：表示测量仪器对被测量变化的反应能力 s=Δy/Δx Δy：输出量的变化 Δx：输入量的变化 分辨力（灵敏限）： 是仪表输出能响应和分辨的最小输入变化量， 它也是灵敏度的一种反映。对数字式仪表来说， 分辨力就是数字显示仪表变化一个LSB（二进制最 低有效位）时输入的最小变化量。
过程检测参数：
温度、压力、流量、物位、成分量、机械 量等
过程检测技术分类： 按如何取得测量结果分为三类。 直接测量法：如压力直接测量； 间接测量法：测中间量；如测量电压和电流 可求出电阻。 组合测量法：当被测量与直接测量的一些量 不是一个函数关系，需要求解一个方程组才 能取得时即为组合测量。如 ：当温度t在 0℃≤ t ≤850℃时：
回差(变差）：在外界条件不变的情况下， 使用同一仪表对被测变量在全量程范围内进 行正反行程（即逐渐由小到大和逐渐由大到 小）测量时，对应于同一被测值的仪表输出 可能不等，二者之差即为变差。 变差的大小，根据在同一被测值下正反特性 间仪表输出的最大绝对误差和测量仪表量程 之比的百分数来表示
线性度（非线性误差）在通常情况下，总是 希望测量仪表的输出量和输入量之间呈线性 对应关系。测量仪表的非线性误差就是用来 表征仪表的输出量和输入量的实际对应关系 与理论直线的吻合程度。
A、B为某电阻的温度系数，需要解一个二元 一次方程组，才能求得该两个温度系数。
过程检测技术发展：
技术的发展：涉及众多学科，随这些学科 的发展而发展，包括材料学科、计算机学 科、自动化学科等，如软测量技术。 检测范围和领域的变化：如水质检测，食 品检测（三聚氰胺）。
输入―输出特性
死区：测量仪器输入的变化不致引起输出量可 察觉的变化的有限区间
灵敏度：表示测量仪器对被测量变化的反应能力 s=Δy/Δx Δy：输出量的变化 Δx：输入量的变化 分辨力（灵敏限）： 是仪表输出能响应和分辨的最小输入变化量， 它也是灵敏度的一种反映。对数字式仪表来说， 分辨力就是数字显示仪表变化一个LSB（二进制最 低有效位）时输入的最小变化量。
过程检测参数：
温度、压力、流量、物位、成分量、机械 量等
过程检测技术分类： 按如何取得测量结果分为三类。 直接测量法：如压力直接测量； 间接测量法：测中间量；如测量电压和电流 可求出电阻。 组合测量法：当被测量与直接测量的一些量 不是一个函数关系，需要求解一个方程组才 能取得时即为组合测量。如 ：当温度t在 0℃≤ t ≤850℃时：
回差(变差）：在外界条件不变的情况下， 使用同一仪表对被测变量在全量程范围内进 行正反行程（即逐渐由小到大和逐渐由大到 小）测量时，对应于同一被测值的仪表输出 可能不等，二者之差即为变差。 变差的大小，根据在同一被测值下正反特性 间仪表输出的最大绝对误差和测量仪表量程 之比的百分数来表示
线性度（非线性误差）在通常情况下，总是 希望测量仪表的输出量和输入量之间呈线性 对应关系。测量仪表的非线性误差就是用来 表征仪表的输出量和输入量的实际对应关系 与理论直线的吻合程度。
A、B为某电阻的温度系数，需要解一个二元 一次方程组，才能求得该两个温度系数。
过程检测技术发展：
技术的发展：涉及众多学科，随这些学科 的发展而发展，包括材料学科、计算机学 科、自动化学科等，如软测量技术。 检测范围和领域的变化：如水质检测，食 品检测（三聚氰胺）。
第1章过程检测技术基础-误差分析基础
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差与随机误差的处理方式
1、系统误差的处理
➢系统误差的综合 ➢系统误差的分配
误差分析基础
Changzhou University
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差分析基础
例2：某仪表的技术说明指出：当仪表在环境温度20℃+5℃、电源电 压200V+5%、湿度<80%时的基本误差为2.5%。若环境温度超出该范围， 则将产生0.2%/℃误差；电源电压变化±10%时，则将产生±2%的附加 误差；湿度>80%时也将产生1%的附加误差，现在35℃时使用该表，湿 度>80%，电源电压为220 V,试估计测量误差。
Changzhou University
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差分析基础
具有这样特性的事件称之为服从正态分布（高斯分布），正 态分布的概率密度：
f
x
1
2
exp
xu
2 2
2
1
2
exp
2
2 2
测量值分布中心可用求算术平均值的方法求得：
1 N
u B x N i1 Xi
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
例4：有一电位差计如图所示，现假定检流计G的误差忽略不计， 且R1=10Ω, R2=10Ω, Rp=5Ω, R3=490Ω, R4=235Ω,当随机误差不考 虑时，问个电阻的误差如何分配，才能保证其测量误差小于1%。
Changzhou University
常州大学信息学院
过程检测技术及仪表
误差分析基础
例如，温度、气压等环境条件的变化和仪表电池 电压随使用时间的增长而逐渐下降，则可能产生 变值系统误差。
第一章 绪论.ppt
2019-11-9
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21
1.3 现代检测系统的分类
2、按被测参量的检测转换方法分类
电磁转换 电阻式、应变式、压阻式、热阻式、电感式、互感
式、电容式、阻抗式、磁电式、 热电式、压电式、霍尔 式、振频式、感应同步器、磁栅等； 光电转换
光电式、激光式、红外式、光栅、光导纤维式等； 其他能/电转换
3 数据采集
数据采集的作用是对信号调理后的连续模拟信号离散化并 转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，同时把数据及 时传递给微处理器或自动存储。性能指标如下： 输入模拟电压信号范围 单位V； 转换速度 单位次/秒； 分辨率 以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征； 转换误差 实际转换数值与理想A/D转换器理论转换值之差。
2019-11-9
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27
1.4.1 传感器的发展方向
研究和开发集成化、微型化与智能化传感器
传感器集成化主要指：
把同一功能敏感器件微型化、多敏感器件阵列化， 排成一维的构成线型阵列传感器，排成二维的构成面 型阵列传感器；
把传感器功能延伸至信号放大、滤波、线性化、电 压/电流信号转换电路等；
把不同功能敏感器件微型化再组合构成能检测两个 以上参量的集成传感器。
2019-11-9
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28
1.4.1 传感器的发展方向
微型化指：
应用微米/纳米技术和微机械加工技术，制 造微米级敏感元件。
智能化指：
制作带微处理器、可双向通信的传感器， 除被测参量检测、转换和信息处理功能外，还 具有存储、记忆、自补偿、自诊断和双向通信 功能。
2 检测与计量的不同
“计量”是指用精度等级更高的标准量具、器具或 标准仪器，对被测样品、样机进行考核性质的测量。特 点：非实时、离线、标定。
过程装备制造与检测——绪论课件
检测技术在过程装备制造中的应用
总结词
在过程装备制造中，检测技术发挥着至关重要的作用，能够提高产品质量、降低 生产成本、优化生产流程等。
详细描述
在过程装备制造中，检测技术的应用包括对原材料的检测、生产过程中的各种参 数的监测、产品性能的测试等。通过实时监测和反馈，可以及时发现和解决生产 中的问题，提高产品质量和生产效率。
03
过程装备制造中的材料选择
材料的基本属性
01
物理属性
如密度、热导率、热膨胀系数等 ，这些属性决定了材料在特定环 境下的性能表现。
化学属性
02
03
机械性能
如耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳 定性等，这些属性决定了材料在 不同环境下的化学反应。
如硬度、强度、韧性等，这些性 能决定了材料在受力情况下的反 应。
工艺性
材料的加工制造难度、成本等需符合实际生产条 件。
经济性
综合考虑材料成本、加工成本、维护成本等。
新材料在过程装备制造中的应用
新型合金材料
01
如钛合金、镍基合金等，具有更高的强度和耐腐蚀性，用于制
造高温、高压设备。
高分子合成材料
02
如聚合物、复合材料等，具有优异的耐化学腐蚀性和绝缘性，
用于制造密封件、管道等。
过程装备检测技术
课程重点介绍了过程装备检测的原理、方法和常用技术手段。我们学习了无损检测、在线 检测和智能检测等先进技术，以及它们在设备故障预警、寿命预测等方面的应用。
过程装备制造与检测的挑战与机遇
课程分析了当前过程装备制造与检测面临的主要挑战，如高精度制造、智能化检测等，并 探讨了未来发展的机遇和趋势。
分类
根据用途和功能，过程装备可以分为 化工装备、制药装备、食品装备、能 源装备等。
03过程检测技术(1)
q F m 22
' ' 2 p p 1 2 22 1 m
F 0
2
P 2
F F q
11 22
m
7
2/8/2019
3.5 流量测量
3.5.2 压差式流量计 （2）节流装置的流量方程
①流量方程的推导
qm qV
质量流量为：
q q m V 2 ' ' p p 2 2 1 2 1 m
2/8/2019
4
3.5 流量测量
3.5.2 压差式流量计 （1）测量原理及节流装置
压差式流量计的核心是节流装置。
它包括：节流元件、取压装置以及前后管段。
常用的节流装置有孔板、喷嘴和文都利管等。
节流装置的取压方式通常有角接取压和法兰取压。其中 角接取压又可分为钻孔取压和环室取压。 角接取压可应用于孔板装置和喷嘴装置；法兰取压一般 只用于孔板装置。
2/8/2019
14
3.5 流量测量
V qV dt
（5）压差式流量计的发展
2/8/2019
3.5.2 压差式流量计
t
0
15
3.5 流量测量
3.5.3 转子式流量计 （1）测量原理及流量公式
转子流量计的结构是由一个锥形管和一个可在锥形管中 上下自由运动的转子两个基本部分组成 。
2/8/2019
2/8/2019 5
3.5 流量测量
3.5.2 压差式流量计 （2）节流装置的流量方程
①流量方程的推导
2/8/2019
6
3.5 流量测量
3.5.2 压差式流量计 （2）节流装置的流量方程
检测技术课件第1章
偏差式测量 零位式测量 微差式测量
直接测量 在使用仪表进行测量时，对仪表
读数不需要经过任何运算就能直接表 示测量所需要的结果，称为直接测量。
例如，用磁电式电流表测量电路 的支路电流。用弹簧管式压力表测量 锅炉压力等。
间接测量 有的被测量无法或不便于直接测量，这就
要求在使用仪表进行测量时，首先对与被测物 理量有确定函数关系的几个量进行测量，然后 将测量值带入函数关系式，经过计算得到所需 的结果，这种方法称为间接测量。
状态量
பைடு நூலகம்
工作机械的运动状态（启 停等）、生产设备的异常 状态（超温、过载、泄漏、 变形、磨损、堵塞、断裂
等）
几何量
长度、厚度、角度、直 径、间距、形状、平行
度、 同轴度、粗糙度、硬度、
材料缺陷
电工量
电压、电流、功率、电阻、 阻抗、频率、脉宽、相位、 波形、频谱、磁场强度、 电场强度、材料的磁性能
按是否接触被测介质分类
微差式测量 微差式测量法综合了偏差式测量法与 零位式测量法的优点，而提出的测量 方法。这种方法是将被测的未知量与 已知的标准量进行比较，并取得差值， 然后用偏差法测得此差值。
1.3测量量及测量系统分类
1.热流 2液位 3 平行度 4液体 5固体的化学成分 6加速度 7应变 8力矩流量 9流速 10粘度 11同轴度 12粗糙度 13密度 14电流 15阻抗 16频率 17脉宽 18间距 19生产设备的异常状态（超温、过载）
检测技术课件第1章
本课程考核方式：
1.平时作业:10% 2.考勤：10% 3.实验：30% 4.期末考试：50%
参考书：《精密检测技术》中国劳动社会保 障出版社
1.1 检测的意义
讨论：我们生活中，常常说到， “十聋九哑”，为什么？
直接测量 在使用仪表进行测量时，对仪表
读数不需要经过任何运算就能直接表 示测量所需要的结果，称为直接测量。
例如，用磁电式电流表测量电路 的支路电流。用弹簧管式压力表测量 锅炉压力等。
间接测量 有的被测量无法或不便于直接测量，这就
要求在使用仪表进行测量时，首先对与被测物 理量有确定函数关系的几个量进行测量，然后 将测量值带入函数关系式，经过计算得到所需 的结果，这种方法称为间接测量。
状态量
பைடு நூலகம்
工作机械的运动状态（启 停等）、生产设备的异常 状态（超温、过载、泄漏、 变形、磨损、堵塞、断裂
等）
几何量
长度、厚度、角度、直 径、间距、形状、平行
度、 同轴度、粗糙度、硬度、
材料缺陷
电工量
电压、电流、功率、电阻、 阻抗、频率、脉宽、相位、 波形、频谱、磁场强度、 电场强度、材料的磁性能
按是否接触被测介质分类
微差式测量 微差式测量法综合了偏差式测量法与 零位式测量法的优点，而提出的测量 方法。这种方法是将被测的未知量与 已知的标准量进行比较，并取得差值， 然后用偏差法测得此差值。
1.3测量量及测量系统分类
1.热流 2液位 3 平行度 4液体 5固体的化学成分 6加速度 7应变 8力矩流量 9流速 10粘度 11同轴度 12粗糙度 13密度 14电流 15阻抗 16频率 17脉宽 18间距 19生产设备的异常状态（超温、过载）
检测技术课件第1章
本课程考核方式：
1.平时作业:10% 2.考勤：10% 3.实验：30% 4.期末考试：50%
参考书：《精密检测技术》中国劳动社会保 障出版社
1.1 检测的意义
讨论：我们生活中，常常说到， “十聋九哑”，为什么？
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41
最大引用误差与仪表的具体示值无关，可以更 好地说明仪表测量的准确程度。它是仪表基本 误差的主要形式，是仪表的主要性能指标之一。
42
7
允许误差
基本误差和附加误差
任何测量都是与环境条件相关的，这些条件包 括环境温度、相对湿度、电源电压和安装方式 等多方面的因素。 仪表严格按照规定的环境条件（即参比工作条 件）工作时，此时获得的误差称为基本误差； 如果在非参比工作条件进行测量，还会产生额 外的误差成为附加误差。 误差=基本误差+附加误差
量程
46
例子
灵敏度
一个温度测量仪表的下限值是-50℃，上限 值是150℃，则其测量范围可表示为-50～ 150℃，量程为200℃。 给出仪表的测量范围可以知道上、下限及量 程；只知道仪表的量程，不能确定出上下限 及测量范围。
47
仪表对被测参数变化的灵敏程度，常以在被测参数改变时， 经过足够时间仪表示值达到稳定状态后，仪表输出变化量△Y 与引起此变化的输入变化量△U之比：
5
1
完整的检测过程 ：
要实现对生产过程的自动控制，首先必须 实现对生产过程参数进行实时﹑可靠地 检测。生产过程参数的自动检测是实现 自动控制的前提条件。没有参数的检测， 就会使自动控制失去前提和依据。检测 技术发展了，控制水平才能提高。一些 生产过程制约其自动化水平提高的瓶颈， 往往在于参数难以被实时可靠地检测出 来。
1994年美国防部建立自动测试系统执行局 立体作战
17
18
3
一、检测技术的作用和地位
检测技术在军事上的应用
美军研制的未来单兵作战武器---OICW
一、检测技术的作用和地位
检测技术在国防领域的应用
美国国家导弹防御计划---NMD 1.地基拦截器 2.早期预警系统 3.前沿部署(如雷达） 4.管理与控制系统 5. 卫星红外线监测系统 监测系统: 探测和发现 敌人导弹的发射并追踪 导弹的飞行轨道； 拦截器：能识别真假 弹头，敌友方
20
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术 激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20毫米高爆弹时，激光测距仪可 将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时 间。
19
一、检测技术的作用和地位
检测技术在航天领域举足轻重
火箭测控 --- 检测火箭状况、姿态、轨迹 飞行器测控 --- 检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵
44
仪表出厂时要规定引用误差的允许值， 称为允许误差。 如将允许误差记为Q，最大引用误差记 为Qmax，那么Q和Qmax在大小上应该满 足什么关系?
Qmax ≤ Q
43
仪表（或仪器）性能指标
测量范围、上下限，量程
检测仪表中常用的基本性能指标
测量范围、上下限
测量范围、上下限及量程 零点迁移、量程迁移 灵敏度和分辨率 精确度 滞环、死区和回差 重复性和再现性 可靠性
45
每个用于测量的仪表都有测量范围，它是该仪表按 规定的精度进行测量的被测变量的范围。 测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测 量上限，简称下限和上限。 仪表的量程可以用来表示其测量范围的大小，是其 测量上限值与下限值的代数差，使用下限与上限可 完全表示仪表的测量范围，也可确定其量程。 量程＝测量上限值-测量下限值
32
31
二 误差分类
1 系统误差 定义：在重复条件下，对同一被测量进行 无限多次测量所得结果的平均值与被测 量的真值之差 特征：同条件时绝对值和符号不变 变条件时按规律变化
33
34
2 随机误差
定义：测的值与在重复性条件下对同一被 测量进行无限多次测量所得平均值之差。
35
36
6
37
38
有关误差的几个基本概念
6
基本概念
检测是意义更为广泛的测量。根据国际通用计量学 基本名词的定义，“测量是以确定量值为目的的一组 操作”。这种操作就是测量中的比较过程——将被测 参数的量值与作为单位的标准量进行比较，比出的 倍数即为测量结果。 与测量概念相近的是检验，它常常需要分辨出参数 量值所列属的某一范围带，以此来判别被测参数合 格与否或现象的有﹑无等。检测即包含了测量和检 验测技术的作用和地位
一、检测技术的作用和地位
科学研究的先行官
军事战斗力
诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进
1991年海湾战争 精确制导炸弹和导弹占8% 2003年伊拉克战争 90%
步越来越依靠尖端仪器的发展”
俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的” 近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得 者达38人
绝对误差
仪表指示装置所显示的被测值称为示值，它 是被测真值的反应。 实际中常将用适当精度的仪表测出的或者用 特定的方法确定的约定真值代替真实。 例如：用国家标准计量机构标定过的标准仪 表进行测量，其测量值既可作为约定真值。
39
示值与公认的约定真值之差成为绝对误差 绝对误差 = 示值 － 约定真值 绝对误差简称为误差。 误差为正时，示值偏大，反之偏小。
9
检测的地位和作用
• 获取信息是仪器科学的基本任务
• 仪器仪表是信息产业的重要组成部分 • 仪器仪表是信息工业的源头
10
检测的地位和作用
•
检测的地位和作用
工业生产倍增器
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
检测仪器仪表的作用
工业生产 科学研究 军 社 事 会
40
相对误差和引用误差
最大引用误差
绝对误差与约定真值之比成为相对误差。 相对误差 =
绝对误差 约定真值 100 %
考虑整个量程范围内的最大绝对误差与量程的 比值，则得到最大引用误差。
最大引用误差 =
量程范围内最大绝对误差 100% 量程
如果用量程取代约定真值，得到引用误差。 引用误差 = 绝对误差 100% 量程
23
一、检测技术的作用和地位
“阿波罗10”：
火箭部分---2077个传感器 飞船部分---1218个传感器，
神州飞船：
185台（套）仪器装置 检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学、
24
4
梅山生产过程﹥炼铁
应用举例：五机架冷连轧机所用检测仪表
脱水器
TRT发电 减压 阀组 煤气 清洗 重力 除尘 料车 或皮带 槽下 称重 槽下 筛分 返 矿 返回 烧结厂 块矿仓 铁矿 水渣 装车 弃渣场 水渣 沉淀池 喷煤 干渣罐 铁水罐 送钢厂 铁水 渣口 出铁口 烟气 预热器 富氧站 风机 煤气 预热器 烟 囱 烧结 矿仓 烧结厂 焦炭仓 焦炭 杂矿仓 溶剂
倍增器 先行官 战斗力 物化法官
11
12
2
一、检测的地位和作用
检测技术在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
一、检测技术的作用和地位
检测技术在工业生产领域的应用
离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数 作 用：现代工程装备中， 检测环节的成本约占 50~70%
13
14
7
（1）信息的提取——用传感器来完成。信号是信息的载 体。一般将被测信息转换成电信号，也就是说，把被测 信息转换成电压、电流或电路参数（电阻、电感、电容） 等电信号输出。 （2）信号的放大、转换与传输——用中间转换装置来完 成。一般是把信号放大并转换成传输方便、功率足够的 电量（如电流、电压或频率）。信号的传输也包括通过 网路的传输。 （3）信号的显示和记录——用显示器、指示器或记录仪 完成。 （4）信号的处理和分析——用计算机、数据分析仪、频 谱分析仪等来完成。找出被测信息的规律，为研究和鉴 定工作提供有效依据，为控制提供信号。
过程检测技术
李新光，张华
讲授
1
2
参考教材
1 过程检测技术 李新光，张华等编著 机械工业出版社，2004年10月 2 热工测量仪表 张华，赵文柱编著 冶金工业出版社，2006年9月 3 检测技术与仪表，王俊杰主编，武汉理工大学出版 社，2002年9月 4 现代检测技术 周杏鹏， 仇国富 等编著 高等教育出版社，2004年7月 5 2006--2007仪器科学与技术学科发展报告 中国科学技术协会主编,中国仪器仪表学会编著. 中国 科学技术出版社, 2007年3月.
26
一、检测技术的作用和地位
……教学实验、气象预报、大地测 绘、灾情预报、交通指挥、……
涵盖
吃穿用、农轻重、海陆空
27
28
测量分类（续）
29
30
5
测量分类（续）
按被测参量分类 常见的被测参量可分为以下几类：
(1)、电工量 电压、电流、电功率、电阻、电容、 频率、磁场强度、磁通密度等； (2)、热工量 温度、热量、比热、热流、热分布， 压力、压差、真空度，流量、流速，物位、液位、界 面等； (3)、机械量 位移、形状，力、应力、力矩，重量、 质量，转速、线速度，振动、加速度、噪声等； (4)、物性和成分量 气体成分、液体成分、固体成 分、酸碱度、盐度、浓度、粘度、粒度、密度、比重 等； (5)、光学量 光强、光通量、光照度、辐射能量 等； (6)、状态量 颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、 泄漏、表面质量等。
3
第一章 绪论
§ 1.1 过程检测的基本概念及研究内容
检测的含义 检测技术在国民经济中的重要地位
§ 1.2 过程检测技术的分类
从不同角度出发, 有不同的分类方法
最大引用误差与仪表的具体示值无关，可以更 好地说明仪表测量的准确程度。它是仪表基本 误差的主要形式，是仪表的主要性能指标之一。
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7
允许误差
基本误差和附加误差
任何测量都是与环境条件相关的，这些条件包 括环境温度、相对湿度、电源电压和安装方式 等多方面的因素。 仪表严格按照规定的环境条件（即参比工作条 件）工作时，此时获得的误差称为基本误差； 如果在非参比工作条件进行测量，还会产生额 外的误差成为附加误差。 误差=基本误差+附加误差
量程
46
例子
灵敏度
一个温度测量仪表的下限值是-50℃，上限 值是150℃，则其测量范围可表示为-50～ 150℃，量程为200℃。 给出仪表的测量范围可以知道上、下限及量 程；只知道仪表的量程，不能确定出上下限 及测量范围。
47
仪表对被测参数变化的灵敏程度，常以在被测参数改变时， 经过足够时间仪表示值达到稳定状态后，仪表输出变化量△Y 与引起此变化的输入变化量△U之比：
5
1
完整的检测过程 ：
要实现对生产过程的自动控制，首先必须 实现对生产过程参数进行实时﹑可靠地 检测。生产过程参数的自动检测是实现 自动控制的前提条件。没有参数的检测， 就会使自动控制失去前提和依据。检测 技术发展了，控制水平才能提高。一些 生产过程制约其自动化水平提高的瓶颈， 往往在于参数难以被实时可靠地检测出 来。
1994年美国防部建立自动测试系统执行局 立体作战
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18
3
一、检测技术的作用和地位
检测技术在军事上的应用
美军研制的未来单兵作战武器---OICW
一、检测技术的作用和地位
检测技术在国防领域的应用
美国国家导弹防御计划---NMD 1.地基拦截器 2.早期预警系统 3.前沿部署(如雷达） 4.管理与控制系统 5. 卫星红外线监测系统 监测系统: 探测和发现 敌人导弹的发射并追踪 导弹的飞行轨道； 拦截器：能识别真假 弹头，敌友方
20
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术 激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20毫米高爆弹时，激光测距仪可 将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时 间。
19
一、检测技术的作用和地位
检测技术在航天领域举足轻重
火箭测控 --- 检测火箭状况、姿态、轨迹 飞行器测控 --- 检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵
44
仪表出厂时要规定引用误差的允许值， 称为允许误差。 如将允许误差记为Q，最大引用误差记 为Qmax，那么Q和Qmax在大小上应该满 足什么关系?
Qmax ≤ Q
43
仪表（或仪器）性能指标
测量范围、上下限，量程
检测仪表中常用的基本性能指标
测量范围、上下限
测量范围、上下限及量程 零点迁移、量程迁移 灵敏度和分辨率 精确度 滞环、死区和回差 重复性和再现性 可靠性
45
每个用于测量的仪表都有测量范围，它是该仪表按 规定的精度进行测量的被测变量的范围。 测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测 量上限，简称下限和上限。 仪表的量程可以用来表示其测量范围的大小，是其 测量上限值与下限值的代数差，使用下限与上限可 完全表示仪表的测量范围，也可确定其量程。 量程＝测量上限值-测量下限值
32
31
二 误差分类
1 系统误差 定义：在重复条件下，对同一被测量进行 无限多次测量所得结果的平均值与被测 量的真值之差 特征：同条件时绝对值和符号不变 变条件时按规律变化
33
34
2 随机误差
定义：测的值与在重复性条件下对同一被 测量进行无限多次测量所得平均值之差。
35
36
6
37
38
有关误差的几个基本概念
6
基本概念
检测是意义更为广泛的测量。根据国际通用计量学 基本名词的定义，“测量是以确定量值为目的的一组 操作”。这种操作就是测量中的比较过程——将被测 参数的量值与作为单位的标准量进行比较，比出的 倍数即为测量结果。 与测量概念相近的是检验，它常常需要分辨出参数 量值所列属的某一范围带，以此来判别被测参数合 格与否或现象的有﹑无等。检测即包含了测量和检 验测技术的作用和地位
一、检测技术的作用和地位
科学研究的先行官
军事战斗力
诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进
1991年海湾战争 精确制导炸弹和导弹占8% 2003年伊拉克战争 90%
步越来越依靠尖端仪器的发展”
俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的” 近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得 者达38人
绝对误差
仪表指示装置所显示的被测值称为示值，它 是被测真值的反应。 实际中常将用适当精度的仪表测出的或者用 特定的方法确定的约定真值代替真实。 例如：用国家标准计量机构标定过的标准仪 表进行测量，其测量值既可作为约定真值。
39
示值与公认的约定真值之差成为绝对误差 绝对误差 = 示值 － 约定真值 绝对误差简称为误差。 误差为正时，示值偏大，反之偏小。
9
检测的地位和作用
• 获取信息是仪器科学的基本任务
• 仪器仪表是信息产业的重要组成部分 • 仪器仪表是信息工业的源头
10
检测的地位和作用
•
检测的地位和作用
工业生产倍增器
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
检测仪器仪表的作用
工业生产 科学研究 军 社 事 会
40
相对误差和引用误差
最大引用误差
绝对误差与约定真值之比成为相对误差。 相对误差 =
绝对误差 约定真值 100 %
考虑整个量程范围内的最大绝对误差与量程的 比值，则得到最大引用误差。
最大引用误差 =
量程范围内最大绝对误差 100% 量程
如果用量程取代约定真值，得到引用误差。 引用误差 = 绝对误差 100% 量程
23
一、检测技术的作用和地位
“阿波罗10”：
火箭部分---2077个传感器 飞船部分---1218个传感器，
神州飞船：
185台（套）仪器装置 检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学、
24
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梅山生产过程﹥炼铁
应用举例：五机架冷连轧机所用检测仪表
脱水器
TRT发电 减压 阀组 煤气 清洗 重力 除尘 料车 或皮带 槽下 称重 槽下 筛分 返 矿 返回 烧结厂 块矿仓 铁矿 水渣 装车 弃渣场 水渣 沉淀池 喷煤 干渣罐 铁水罐 送钢厂 铁水 渣口 出铁口 烟气 预热器 富氧站 风机 煤气 预热器 烟 囱 烧结 矿仓 烧结厂 焦炭仓 焦炭 杂矿仓 溶剂
倍增器 先行官 战斗力 物化法官
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一、检测的地位和作用
检测技术在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
一、检测技术的作用和地位
检测技术在工业生产领域的应用
离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数 作 用：现代工程装备中， 检测环节的成本约占 50~70%
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（1）信息的提取——用传感器来完成。信号是信息的载 体。一般将被测信息转换成电信号，也就是说，把被测 信息转换成电压、电流或电路参数（电阻、电感、电容） 等电信号输出。 （2）信号的放大、转换与传输——用中间转换装置来完 成。一般是把信号放大并转换成传输方便、功率足够的 电量（如电流、电压或频率）。信号的传输也包括通过 网路的传输。 （3）信号的显示和记录——用显示器、指示器或记录仪 完成。 （4）信号的处理和分析——用计算机、数据分析仪、频 谱分析仪等来完成。找出被测信息的规律，为研究和鉴 定工作提供有效依据，为控制提供信号。
过程检测技术
李新光，张华
讲授
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参考教材
1 过程检测技术 李新光，张华等编著 机械工业出版社，2004年10月 2 热工测量仪表 张华，赵文柱编著 冶金工业出版社，2006年9月 3 检测技术与仪表，王俊杰主编，武汉理工大学出版 社，2002年9月 4 现代检测技术 周杏鹏， 仇国富 等编著 高等教育出版社，2004年7月 5 2006--2007仪器科学与技术学科发展报告 中国科学技术协会主编,中国仪器仪表学会编著. 中国 科学技术出版社, 2007年3月.
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一、检测技术的作用和地位
……教学实验、气象预报、大地测 绘、灾情预报、交通指挥、……
涵盖
吃穿用、农轻重、海陆空
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测量分类（续）
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测量分类（续）
按被测参量分类 常见的被测参量可分为以下几类：
(1)、电工量 电压、电流、电功率、电阻、电容、 频率、磁场强度、磁通密度等； (2)、热工量 温度、热量、比热、热流、热分布， 压力、压差、真空度，流量、流速，物位、液位、界 面等； (3)、机械量 位移、形状，力、应力、力矩，重量、 质量，转速、线速度，振动、加速度、噪声等； (4)、物性和成分量 气体成分、液体成分、固体成 分、酸碱度、盐度、浓度、粘度、粒度、密度、比重 等； (5)、光学量 光强、光通量、光照度、辐射能量 等； (6)、状态量 颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、 泄漏、表面质量等。
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第一章 绪论
§ 1.1 过程检测的基本概念及研究内容
检测的含义 检测技术在国民经济中的重要地位
§ 1.2 过程检测技术的分类
从不同角度出发, 有不同的分类方法