1 检测技术基础
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第1章 检测技术基础知识
电子信息工程教研室
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信息采集技术
2.相对误差 2.相对误差 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 与被测参 量真值X 的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ 量真值X0的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ， 常用百分数表示。 常用百分数表示。
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信息采集技术
准确度与精密度
系统误差与随机误差一般同时存在。 系统误差与随机误差一般同时存在。
电子信息工程教研室
信息采集技术
按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 远大于随机误差 系统误差远大于 系统误差远大于随机误差 系统误差很小 很小， 系统误差很小，已经校正 系统误差与随机误差差不多 系统误差与随机误差差不多 按系统误差处理 按随机误差处理 分别按不同方法处理 分别按不同方法处理
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信息采集技术
固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 准确地反映仪器的技术性能 影响误差：一个参量在规定工作范围内， 影响误差：一个参量在规定工作范围内，其他参量处在基 准条件时，检测系统具有的误差。 准条件时，检测系统具有的误差。 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 分析检测仪器误差构成和减小降低 的方向。 的方向。 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 在规定的时间内， 在规定的时间内，检测仪器各测 量值与其标称值间的最大偏差。 量值与其标称值间的最大偏差。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 正常测量误差 偏小
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2.相对误差 2.相对误差 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 与被测参 量真值X 的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ 量真值X0的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ， 常用百分数表示。 常用百分数表示。
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信息采集技术
准确度与精密度
系统误差与随机误差一般同时存在。 系统误差与随机误差一般同时存在。
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信息采集技术
按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 远大于随机误差 系统误差远大于 系统误差远大于随机误差 系统误差很小 很小， 系统误差很小，已经校正 系统误差与随机误差差不多 系统误差与随机误差差不多 按系统误差处理 按随机误差处理 分别按不同方法处理 分别按不同方法处理
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固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 准确地反映仪器的技术性能 影响误差：一个参量在规定工作范围内， 影响误差：一个参量在规定工作范围内，其他参量处在基 准条件时，检测系统具有的误差。 准条件时，检测系统具有的误差。 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 分析检测仪器误差构成和减小降低 的方向。 的方向。 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 在规定的时间内， 在规定的时间内，检测仪器各测 量值与其标称值间的最大偏差。 量值与其标称值间的最大偏差。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 正常测量误差 偏小
第一章 检测技术基础 (河南理工大学)
特点：精度高、过程稍复杂 10
3、接触式检测、非接触式检测
接触式：
将仪表的敏感元件与被测对象相接触，而后 得到被测量的数值。
例如：热电偶、温度计等。 多用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。
测体温
11
非接触式： 检测装置的敏感元件与被测对象之间无机械接触， 通过中间介质的传递作用而得到被测值。 例如：红外探测仪、光电传感器等。
--- 实际测量中，采取有效的测量方法
35
2、粗大误差的减少办法和剔除准则：
显然与事实不符 --- 歪曲测量结果 --- 主观避免 --- 剔除（发现） 1）判别方法
① 物理判别法 --- 测量过程中
--- 人为因素（读错、记录错、操作错） --- 不符合实验条件/环境突变（突然振动、电磁干扰等）
（2）示值相对误差：
x
Ax
100%
（3）满度相对误差：
1-2
1-3
m
Am
100%
Am-----仪表的满量程。
1-4
25
仪表精度等级概念: 最大满度误差的百分数的分子称为仪表精度等级。 即：精度等级G= 仪表的准确度等级和基本误差
例：某指针式电压表的精度为2.5级，用它来测量电压 时可能产生的满度相对误差为2.5% 。
13
静态测量
14
动态测量
地震测量 振动波形
15
5、主动式检测、被动式检测
主动式： 检测仪器（或装置）自身带有电源，检测装置的 输出不仅与被测量有关，还与电源有关。 例如：霍尔传感器等。
被动式： 检测时不需要加辅助电源，检测装置的输出只与 被测量有关。
例如：热电偶测温等。 灵敏度有何不同？
16
6、其他分类方法 离线测量
3、接触式检测、非接触式检测
接触式：
将仪表的敏感元件与被测对象相接触，而后 得到被测量的数值。
例如：热电偶、温度计等。 多用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。
测体温
11
非接触式： 检测装置的敏感元件与被测对象之间无机械接触， 通过中间介质的传递作用而得到被测值。 例如：红外探测仪、光电传感器等。
--- 实际测量中，采取有效的测量方法
35
2、粗大误差的减少办法和剔除准则：
显然与事实不符 --- 歪曲测量结果 --- 主观避免 --- 剔除（发现） 1）判别方法
① 物理判别法 --- 测量过程中
--- 人为因素（读错、记录错、操作错） --- 不符合实验条件/环境突变（突然振动、电磁干扰等）
（2）示值相对误差：
x
Ax
100%
（3）满度相对误差：
1-2
1-3
m
Am
100%
Am-----仪表的满量程。
1-4
25
仪表精度等级概念: 最大满度误差的百分数的分子称为仪表精度等级。 即：精度等级G= 仪表的准确度等级和基本误差
例：某指针式电压表的精度为2.5级，用它来测量电压 时可能产生的满度相对误差为2.5% 。
13
静态测量
14
动态测量
地震测量 振动波形
15
5、主动式检测、被动式检测
主动式： 检测仪器（或装置）自身带有电源，检测装置的 输出不仅与被测量有关，还与电源有关。 例如：霍尔传感器等。
被动式： 检测时不需要加辅助电源，检测装置的输出只与 被测量有关。
例如：热电偶测温等。 灵敏度有何不同？
16
6、其他分类方法 离线测量
一检测技术的基础知识
二、零位式测量 用指零仪表的零位指示检测系统的平 衡状态，在系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测 未知量的测量方法，称为零位式测量。这种测量方法精 度较高，但过程比较复杂，不适于测量变化迅速的信号。
三、微差式测量 综合了偏差式测量法和零位式测量法 的优点而提出的测量方法，它是将被测的未知量与已知 的标准量进行比较，并取得差值后，用偏差法测得此值。 优点是反应快、精度高，适用于在线控制参数的检测。
选用仪表时，一般使其最好能工作在不小于满刻度值 2/3的区域。
1.3 测量误差
1.3.2 误差的分类与来源 一、系统误差 在相同的条件下多次测量同一量时，误差
的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，与某一个或几 个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。 它产生的主要原因是仪表制造、安装或使用方法不正确， 也可能是测量人员一些不良的读数习惯等。 二、随机误差 服从统计规律的误差称随机误差，又称偶 然误差。误差产生的原因很复杂，所以不能用修正或采取 某种技术措施的办法来消除。 应该指出，在任何一次测量中，系统误差与随机误差一般 都是同时存在的，而且两者之间并不存在绝对的界限。 三、粗大误差 是一种显然与实际值不符的误差。
三、联立测量 在使用仪表进行测量时，若被测物理 量必须经 过求解联立方程组才能得到最后结果，称 这种测量 为联 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
一、偏差式测量 用仪表指针的位移（即偏差）决定被 测量的方法，称为偏差式测量法。这种测量方法过程比 较简单、迅速，但精度低，广泛用于工程测量中。
1.3 测量误差
一、随机误差的影响及统计处理 二、系统误差的发现与校正 1、系统误差的发现与判别
发现系统误差的常用方法如下： （1） 实验对比法 （2）剩余误差观察法 （3）不同公式计算标准误差比较法 （4）计算数据比较法 2、系统误差的校正 （1）补偿法 （2）差动法 （3）比值补偿法 （4）测量数据的修正
三、微差式测量 综合了偏差式测量法和零位式测量法 的优点而提出的测量方法，它是将被测的未知量与已知 的标准量进行比较，并取得差值后，用偏差法测得此值。 优点是反应快、精度高，适用于在线控制参数的检测。
选用仪表时，一般使其最好能工作在不小于满刻度值 2/3的区域。
1.3 测量误差
1.3.2 误差的分类与来源 一、系统误差 在相同的条件下多次测量同一量时，误差
的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，与某一个或几 个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。 它产生的主要原因是仪表制造、安装或使用方法不正确， 也可能是测量人员一些不良的读数习惯等。 二、随机误差 服从统计规律的误差称随机误差，又称偶 然误差。误差产生的原因很复杂，所以不能用修正或采取 某种技术措施的办法来消除。 应该指出，在任何一次测量中，系统误差与随机误差一般 都是同时存在的，而且两者之间并不存在绝对的界限。 三、粗大误差 是一种显然与实际值不符的误差。
三、联立测量 在使用仪表进行测量时，若被测物理 量必须经 过求解联立方程组才能得到最后结果，称 这种测量 为联 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
一、偏差式测量 用仪表指针的位移（即偏差）决定被 测量的方法，称为偏差式测量法。这种测量方法过程比 较简单、迅速，但精度低，广泛用于工程测量中。
1.3 测量误差
一、随机误差的影响及统计处理 二、系统误差的发现与校正 1、系统误差的发现与判别
发现系统误差的常用方法如下： （1） 实验对比法 （2）剩余误差观察法 （3）不同公式计算标准误差比较法 （4）计算数据比较法 2、系统误差的校正 （1）补偿法 （2）差动法 （3）比值补偿法 （4）测量数据的修正
检测技术基础知识
在实际测量工作中，一定要从测量任务的具体情况出发， 经过具体分析后， 再确定选用哪种测量方法。
第1章 检测技术基础知识
2. 按测量方式分类
1）
在测量过程中，用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的 测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时标准 量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准。 在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值， 决 定被测量的数值。它以直接方式实现被测量与标准量的比较， 测量过程比较简单、迅速，但是测量结果的精度较低。这种测 量方法广泛用于工程测量中。
第1章 检测技术基础知识 3）
在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立 方程组才能得到最后结果，则称这样的测量为联立测量(也称 为组合测量)。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件， 才能获得一组联立方程所需要的数据。
联立测量的操作手续很复杂，花费时间很长，是一种特殊 的精密测量方法。它多适用于科学实验或特殊场合。
第1章 检测技术基础知识 1.2.2
1.
1）
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 压力等就为直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而迅速， 缺点是测量精度通常较低。这种测量方法是工程上大量采用的 方法。
第1章 检测技术基础知识 3. 网络化检测系统
总线和虚拟仪器的应用，使得组建集中和分布式测控系统 比较方便，可满足局部或分系统的测控要求，但仍然满足不了 远程和范围较大的检测与监控的需要。近十年来，随着网络技 术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网 络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测 系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步 取代相对封闭的集中和分散相结合的集散检测系统。又如，面 向Internet的网络化检测系统，利用Internet丰富的硬件和软 件资源，实现远程数据采集与控制、高档智能仪器的远程实时 调用及远程监测系统的故障诊断等功能；
第1章 检测技术基础知识
2. 按测量方式分类
1）
在测量过程中，用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的 测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时标准 量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准。 在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值， 决 定被测量的数值。它以直接方式实现被测量与标准量的比较， 测量过程比较简单、迅速，但是测量结果的精度较低。这种测 量方法广泛用于工程测量中。
第1章 检测技术基础知识 3）
在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立 方程组才能得到最后结果，则称这样的测量为联立测量(也称 为组合测量)。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件， 才能获得一组联立方程所需要的数据。
联立测量的操作手续很复杂，花费时间很长，是一种特殊 的精密测量方法。它多适用于科学实验或特殊场合。
第1章 检测技术基础知识 1.2.2
1.
1）
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 压力等就为直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而迅速， 缺点是测量精度通常较低。这种测量方法是工程上大量采用的 方法。
第1章 检测技术基础知识 3. 网络化检测系统
总线和虚拟仪器的应用，使得组建集中和分布式测控系统 比较方便，可满足局部或分系统的测控要求，但仍然满足不了 远程和范围较大的检测与监控的需要。近十年来，随着网络技 术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网 络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测 系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步 取代相对封闭的集中和分散相结合的集散检测系统。又如，面 向Internet的网络化检测系统，利用Internet丰富的硬件和软 件资源，实现远程数据采集与控制、高档智能仪器的远程实时 调用及远程监测系统的故障诊断等功能；
第1章检测技术基本知识
2. 约定真值：是为了达到某种目的按照约定的办法所 确定的值，或以高精度等级仪器的测量值约定为等精 度等级仪器测量值的真值
3.实际值：在排除系统误差前提下，对精密测量，当测 量次数无限多时，测量结果算术平均值接近于真值，可 将它视为被测量真值。但测量次数有限时，把精度更高 一级的标准器具所测得的值作为真值，其实并非“真 值”，故称为实际值。它是在满足规定准确度时用以代
联立求得：
Rx
U1 U3 2U 2
RN
5．补偿法
在测量系统内部采取补偿措施，消除测量过程 中由于某个条件变化或某个环节的非线性引起的 变值系统误差。（如热电偶的冷端补偿）
1.3.4 数据处理的基本方法
• 数据处理:从获得数据起到得出结论为止的
整个数据加工过程。
常用方法: 列表法、作图法和最小二乘法拟合。
四．按被测量是否随时间变化的原则
可分为静态测量和动态测量
1. 静态测量：被测信号在测量过程中恒定不变或相对 于仪表的动态特性变化缓慢，称~。
2. 动态测量：被测信号在测量过程中随时间变化的， 称~。如噪声测量、弹道轨迹测量等
课题1 检测技术的基本知识
1.1 检测的基本概念 1.2 检测方法及分类 1.3 测量误差与数据处理 1.4 检测技术的发展趋势
⑶粗大误差：
在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离 实际值所形成的误差称为粗大误差，也称为疏 失误差、差错或粗差。
产生粗大误差的主要原因是读数错误、测量 方法错误、测量仪器有缺陷以及测量条件的突 然变化等。凡是含有粗大误差的测量数据称为 坏值，应剔除不用。
举例
1.3.3 测量精度
测量精度是从另一角度评价测量误差大小的量，它与 误差大小相对应，即误差大，精度低；误差小，精度高。 测量精度可细分为：准确度、精密度、精确度。 1．准确度
3.实际值：在排除系统误差前提下，对精密测量，当测 量次数无限多时，测量结果算术平均值接近于真值，可 将它视为被测量真值。但测量次数有限时，把精度更高 一级的标准器具所测得的值作为真值，其实并非“真 值”，故称为实际值。它是在满足规定准确度时用以代
联立求得：
Rx
U1 U3 2U 2
RN
5．补偿法
在测量系统内部采取补偿措施，消除测量过程 中由于某个条件变化或某个环节的非线性引起的 变值系统误差。（如热电偶的冷端补偿）
1.3.4 数据处理的基本方法
• 数据处理:从获得数据起到得出结论为止的
整个数据加工过程。
常用方法: 列表法、作图法和最小二乘法拟合。
四．按被测量是否随时间变化的原则
可分为静态测量和动态测量
1. 静态测量：被测信号在测量过程中恒定不变或相对 于仪表的动态特性变化缓慢，称~。
2. 动态测量：被测信号在测量过程中随时间变化的， 称~。如噪声测量、弹道轨迹测量等
课题1 检测技术的基本知识
1.1 检测的基本概念 1.2 检测方法及分类 1.3 测量误差与数据处理 1.4 检测技术的发展趋势
⑶粗大误差：
在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离 实际值所形成的误差称为粗大误差，也称为疏 失误差、差错或粗差。
产生粗大误差的主要原因是读数错误、测量 方法错误、测量仪器有缺陷以及测量条件的突 然变化等。凡是含有粗大误差的测量数据称为 坏值，应剔除不用。
举例
1.3.3 测量精度
测量精度是从另一角度评价测量误差大小的量，它与 误差大小相对应，即误差大，精度低；误差小，精度高。 测量精度可细分为：准确度、精密度、精确度。 1．准确度
现代检测技术 1检测技术基本知识
例：应变式位移传感器： C WY-YB-20； 光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
红外测温传感器
应变式加速度传感器
8
2.1.2
传感器的特性
y
传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。 主要技术指标：
dx
dy
1.灵敏度
0
x
灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化 的输入量变化的比值。可表示为
机械量
状态量
几何量
电工量
1.2检测系统
1 5
2
3
4
图1-1 检测系统结构框图
如果测试系统由于多个环节组成，各环节的灵敏度分别为s1、s2、s3， 而且各环节以下图所示的那样串联的方式相连接，则整个系统的灵 敏度可用下式表示 s=s1s2s3 提高灵敏度，可得到较高测量精度，但应当注意，灵敏度越高，测 量范围往往越窄，稳定性往往越差。
Ef
m
Ef——非线性误差(线性度)； |Δm|——输出平均值与拟合直线间的最大偏差绝对值； YFS——满量程输出。F．S．是英文Full Scale(满量程)的缩写。
YFS
100 %
11
4. 迟 滞
y yFS ⊿Hmax
传感器在正(输入量增大) 反（输入量减小）行程中输 出输入曲线不重合称为迟滞。 迟滞特性如图所示，它一 般是由实验方法测得。迟滞 误差一般以满量程输出的百 分数表示,即
1.2检测系统
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、霍尔式等； 光电转换：光电式、激光式、红外式、光栅、光 导纤维等； 其他能/电转换：声/电转换（超声波式）、辐射 能/电转换（ 射线式、 射线式、 射线式）、化学能/ 电转换（各种电化学转换）等。
红外测温传感器
应变式加速度传感器
8
2.1.2
传感器的特性
y
传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。 主要技术指标：
dx
dy
1.灵敏度
0
x
灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化 的输入量变化的比值。可表示为
机械量
状态量
几何量
电工量
1.2检测系统
1 5
2
3
4
图1-1 检测系统结构框图
如果测试系统由于多个环节组成，各环节的灵敏度分别为s1、s2、s3， 而且各环节以下图所示的那样串联的方式相连接，则整个系统的灵 敏度可用下式表示 s=s1s2s3 提高灵敏度，可得到较高测量精度，但应当注意，灵敏度越高，测 量范围往往越窄，稳定性往往越差。
Ef
m
Ef——非线性误差(线性度)； |Δm|——输出平均值与拟合直线间的最大偏差绝对值； YFS——满量程输出。F．S．是英文Full Scale(满量程)的缩写。
YFS
100 %
11
4. 迟 滞
y yFS ⊿Hmax
传感器在正(输入量增大) 反（输入量减小）行程中输 出输入曲线不重合称为迟滞。 迟滞特性如图所示，它一 般是由实验方法测得。迟滞 误差一般以满量程输出的百 分数表示,即
1.2检测系统
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、霍尔式等； 光电转换：光电式、激光式、红外式、光栅、光 导纤维等； 其他能/电转换：声/电转换（超声波式）、辐射 能/电转换（ 射线式、 射线式、 射线式）、化学能/ 电转换（各种电化学转换）等。
检测技术基础
第一章1.1 检测的概念：检测是人们借助于专门的设备，通过一定的技术手段和方法，对被测对象收集信息、获取数量概念的过程。
它是一个比较的过程，即将被检测对象与它同性质的标准量进行比较，获得被检测量为标准量的若干倍的数量概念。
1.2系统误差的特点：遵循一定的规律，检测条件一经确定，误差为一确定值。
处理方法：多次求平均值。
随机误差特点：没有规律，不可预订，不能控制，也不能用实验的方法消除。
在多次检测中具有抵偿性。
处理方法：多次检测，按随机误差处理。
粗大误差特点：检测值明显偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。
处理方法：剔除不用。
1.3检测系统组成：敏感元件、信号的转换与处理电路、显示电路和信号传输组成。
敏感元件：将被测量转换称为易于处理和变换的信号形式（如电、光）。
信号的转换和处理电路：将敏感元件所获得的代表被测量特征的信号变换成能显示或输出的信号。
显示电路：将被测对象已人感知的形式表现出来。
信号输出：一是以数字的形式显示出来，二是为上位系统或自动控制系统提供数据，并将信号传输一定的距离。
第二章2.1接触式测温特点：感温元件直接和被测对象接触，两者充分进行热交换，最后到达热平衡，此时感温元件必定与被测对象温度相等，温度计的示值就是被测温度。
接触式测温的测温精度相对较高，直观可靠，测温仪表价格低，结构简单，体积小。
常用方法：膨胀式温度计，压力式温度计，热电阻温度计测温，热电偶温度计测温，热敏电阻温度计非接触式测温特点：感温元件直接不与测温对象直接接触，而是通过被测物体的热辐射实现热交换，不改变被测物体的温度分布、热惯性小，温度上限可以设计的很高，便于测量运动物体和快速变化的温度优点。
常用方法：亮度法、全辐射法、比色法、多色法第四章4.1传感器组成：传感器主要由敏感元件、转换元件和其他辅助部件组成。
各部分功能：1敏感元件能直接感应或响应与检测被测对象的待测信息（非电量）的部分。
2转换元件：传感器中能将敏感元件所感受或响应的信息直接转换成电信号的部分。
检测技术基础
Ⅱ.零位式测量 用已知的标准量去平衡或抵消被测量的作用，并 用指零式仪指示，从而判定被测量值等于已知标准量 的方法称作零位式测量。用天平测量物体的质量就是 零位式测量的一个简单例子。用电位差计测量未知电 压也属于零位式测量，图2.1所示的电路是零位式测 量的原理性示意图。 图中E为工作电池的电动势，在测量前先调节 RP1，校准工作电流使其达到标准值，接入被测电压 Ux后，调整电位器RP的活动触点，改变标准电压的 数值，使检流计P回零，达到A、D两点等电位，此时 标准电压Uk等于Ux，从电位差计读取的Uk的数值就 表示了被测未知电压Ux。
（4）动态特性
上升时间、超调量、调整时间等表示， 可以参照自控原理。 幅频特性和相频特性
四. 检测误差分析
误差是测量值和真值之间的差值，误差是绝对 存在一切检测过程中，研究误差的目的在于采用合 适的检测方法和检测设备，以及正确的检测数据处 理方法，明确产生误差的原因，最终减小误差，提 高检测数据的精确度。
图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，Rr和E分别表示稳压电 源的内阻和电动势，RL表示稳压电源的负载，E1、R1和Rw表示电位差计的参 数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载 电阻RL为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用 零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL 的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值△U，即可由毫伏 表指示出来。根据U0=U+△U，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准 确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于 在线控制参数的测量。
1
1)
误差的表示方法
绝对误差 绝对误差是仪表的指示值x与被测量的真值x0之间的差值，记做δ
检测技术基础
1.2.2 检测仪表的分类
(1) 按参数分类：如：温度 压力 流量 液位
(2) 按响应形式分类： 连续式：水银温度计、压力表等。 开关式：电饭煲温度计
(3) 按使用的能源分类：机械式、电式、气式、光式 (4) 按是否具有远传功能分类：就地式、远传式
(5) 按信号的输出形式分类：模拟式、数字式、 数模混合式
因为 0.5<0.7<1.0
所以应选0.5级的仪表。
例3：某仪表厂生产测温范围为200～700℃测温仪 表,校验时得到的最大绝对误差为±4℃,最 大变差为-6℃,试确定该仪表的精度等级。
解：该表的最大相对百分误差为：
4 100% 0.8%
700 200
0.5—1.0
去掉“±”与“％”号,其数值为0.8。等级中无0.8 级，而最大引用误差又超过了0.5级仪表的允许 误差(±0.5％),则该仪表的精度等级应为1.0级。
被测参数（measured parameter ）（也称被测量）
敏感元件直接感受的参数。
待测参数（parameter to be measured） 需要获取的测量参数。
直接测量（direct measurement） 被测参数 直接测量 待测参数 此时待测参数就是被侧参数
间接测量（indirect measurement） 直接测量多个参数 运算 待测参数
0.005；0.02；0.05；
（Ⅰ级标准表）
0.1；0.2；0.25；0.4；0.5；（Ⅱ级标准表）
1.0 ；1.5；2.5；
（工业用表）
③ 准确度等级的确定 确定方法： 计算仪表满刻度相对误差，去掉“±”与“％”号, 便可以确定仪表的精度等级。
根据国家统一划分的准确度等级，选其中数值上 最为接近又比准确度大的准确度等级作为该仪表的 准确度等级。 仪表的精度等级一般用不同的符号标志在仪表面板上。
1检测技术基础知识-概述
1. 时域测量（瞬态测量）
主要测量被测量随时间的变化规律。
2.频域测量（稳态测量）
主要目的是获取待测量与频率之间的关系。
3.数据域测量（逻辑量测量）
主要是用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑状
态进行测量。
4.随机测量（统计测量）
主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。
1.5 xm m xm 100 1.5V 100
可见：同一量程内，测得值越小，示值相对误差 越大。因此测量中所用仪表的准确度并不是测量 结果的准确度，一般测得值的准确度是低于仪表 的准确度，在示值和满度值相等时两者才相等。 例2：某1.0级电流表，满度值Xm=100uA，求测量值 测量时，为减小误差，示值应尽量接近满度值， 一般也不小于满度值的2/3为宜。 X1=100uA，X2=80uA，X3=20uA时的绝对误差和示值
小依次划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七级。 如某电压 表S=0.5，即表明它的准确度等级为0.5级，也就是它的满度相对 误差不超过0.5%，即 m 0.5% ，习惯上写成 m 0.5%。
例1：某电压表S=1.5，试标出它在0-100V量程中的最
大绝对误差。 解：该表在0-100V量程内上限值（仪表满度值）为 Xm=100V，而S=1.5，所以
第三节 误差理论
3.1 测量误差的基本概念
误差公理 真值 指定真值（约定真值） 实际值（相对真值） 标称值 示值（测量值）
3.2 测量误差的分析
1.按表示方法分析 （1）绝对误差：示值AX与被测量真值A0之间的差值。
Δ A=AX-A0 式中： Δ A为绝对误差，AX为示值（测量值）， A0为被测量的真值，但该值一般很难得到，所以 一般用实际值A来代替被测量的真值。即绝对误差一般表 示为Δ X=AX-A 修正值：实际值A与示值AX之间的差值。 C=A-AX C为修正值，其绝对值和绝对误差Δ X相等，但符号相反。 即： C= -Δ X =A-AX
主要测量被测量随时间的变化规律。
2.频域测量（稳态测量）
主要目的是获取待测量与频率之间的关系。
3.数据域测量（逻辑量测量）
主要是用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑状
态进行测量。
4.随机测量（统计测量）
主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。
1.5 xm m xm 100 1.5V 100
可见：同一量程内，测得值越小，示值相对误差 越大。因此测量中所用仪表的准确度并不是测量 结果的准确度，一般测得值的准确度是低于仪表 的准确度，在示值和满度值相等时两者才相等。 例2：某1.0级电流表，满度值Xm=100uA，求测量值 测量时，为减小误差，示值应尽量接近满度值， 一般也不小于满度值的2/3为宜。 X1=100uA，X2=80uA，X3=20uA时的绝对误差和示值
小依次划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七级。 如某电压 表S=0.5，即表明它的准确度等级为0.5级，也就是它的满度相对 误差不超过0.5%，即 m 0.5% ，习惯上写成 m 0.5%。
例1：某电压表S=1.5，试标出它在0-100V量程中的最
大绝对误差。 解：该表在0-100V量程内上限值（仪表满度值）为 Xm=100V，而S=1.5，所以
第三节 误差理论
3.1 测量误差的基本概念
误差公理 真值 指定真值（约定真值） 实际值（相对真值） 标称值 示值（测量值）
3.2 测量误差的分析
1.按表示方法分析 （1）绝对误差：示值AX与被测量真值A0之间的差值。
Δ A=AX-A0 式中： Δ A为绝对误差，AX为示值（测量值）， A0为被测量的真值，但该值一般很难得到，所以 一般用实际值A来代替被测量的真值。即绝对误差一般表 示为Δ X=AX-A 修正值：实际值A与示值AX之间的差值。 C=A-AX C为修正值，其绝对值和绝对误差Δ X相等，但符号相反。 即： C= -Δ X =A-AX
最新第1章检测技术基础知识ppt课件
（1）理论线性度及其拟合直线
理论线性度也称绝对线性度。它以测量系统静态理想特性
yx kx作为拟合直线，如图1-9中的直线1（曲线2为系统全量程
多次重复测量平均后获得的实际输出/输入关系曲线；曲线3为 系统全量程多次重复测量平均后获得的实际测量数据，采用根 据最小二乘法方法拟合得到的直线）。此方法优点是简单、方 便和直观；缺点是多数测量点的非线性误差相对都较大。
例：量程为0～1000 V的数字电压表，如果其整个量 程中最大绝对误差为1.05V，则有:
m a x x L m a1 x% 0 1 1 0 .00 5 10 % 0 0 0 0 .1% 05
由于0.105不是标准化精度等级，因此需要就近套 用标准化精度等级值。0.105位于0.1级和0.2级之间， 按选大不选小的原则，该数字电压表的精度等级G 应为0.2级。
6.重复性 重复性表示检测系统或传感器在输入量按同一方 向(同为正行程或同为反行程)作全量程连续多次 变动时所得特性曲线不一致的程度(见图1-11)。
图1-11 检测系统重复性示意图
特性曲线一致性好, 重复性就好,误差也小。重复
性误差是属于随机误差性质的,测量数据的离散程
度是与随机误差的精密度相关的,因此应该根据标
图1-10 迟滞特性示意图
迟滞误差通常用最大迟滞引用误差来表示，即
HY HFmSax10% 0
式中 H－－最大迟滞引用误差；
Hmax－－（输入量相同时）正反行程输出 之间最大绝对偏差；
YFS ——测量系统满量程值。 在多次重复测量时,应以正反程输出量平均值间 的最大迟滞差值来计算。迟滞误差通常是由于弹 性元件、磁性元件以及摩擦、间隙等原因所产生 ，一般需通过具体实测才能确定。
1第一章 检测技术基础知识
检测仪器的精度等级和容许误差
精度等级 规定：取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器(系统)精度等级的 标志，也即用最大引用误差去掉正负号和百分号后的数字来表示精度 等级，精度等级用符号G表示。 为统一和方便使用，国家标准GB 776—76《测量指示仪表通用技 术条件》规定，测量指示仪表的精度等级G分为0.1、0.2、0.5、1.0、 1.5、2.5、5.0七个等级，这也是工业检测仪器(系统)常用的精度等级。 检测仪器(系统)的精度等级出生产厂商根据其最大引用误差的大小并 以选大不选小的原则就近套用上述精度等级得到。 例如：量程为0~1000V的数字电压表，如果其整个量程中最大绝对误 差为1.05V，则有，
i Ai A0
随机误差的统计特征
（1）对称性：绝对值相等的正、负误差 出现的概率相同。
（2）有界性：绝对值很大的误差出现的 概率为零。在一定的条件下，误差 的绝对值不会超过某一界限。
x
+a . u .....
. -a
.
. .
.
.
.
. .. .
.
. ... .
. . .
........ .
n
（3）单峰性：绝对值小的误差出现的概率大于绝对值大的误差出现的 概率;
以电阻测量为例，标准件法就是检测仪器对高精度精密标准 电阻器(其值作为约定真值)进行重复多次测量，测量值与标准电 阻器的阻值的差值大小均稳定不变．该差值即可作为此检测仪器 在该示值点的系统误差值。其值即为此测量点的修正值。
系统误差的判别和确定
（2）原理分析与理论计算 对一些因转换原理、检测方法或设计制造方面存在不足而产
❖ 重复性——在相同条件下，对同一被测量进行多次测量所得到的结 果之间的一致性。相同条件包括：相同的测量程序、测量方法、观 测人员、测量设备和测量地点等。
第1章 检测技术基础
第1章检测技术基础1.1 检测仪表的基本概念1.1.1 检测仪表的定义检测技术是研究如何获取被测参数信息的一门科学，涉及到数学、物理学、化学、生物学、材料学，机械学、电子学、信息学和计算机科学等很多学科。
因此，这些学科的发展都会不同程度地推进检测技术的发展。
检测的过程就是利用敏感元件将被测参数的信息转换成另一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所认识。
检测仪表通常包括两个过程（如图）：一是能量（信息）形式一次或多次的转换，这一过程的目的是将人们无法感受的被测信息转换成可以被人直接感受（或利用已有成熟的仪表可以感受）的信息（如机械位移、电压、电流等），它一般包括敏感元件、信号变换、信号传输和信号处理等四个部分；二是根据规则将被测参数与相应的单位进行比较，通过合适的形式给出被测参数的具体信息，如数值显示、带刻度的指针显示、声音的变化等，这个过程包括显示装置和与显示装置配套的相关测量电路。
在检测过程中的检测仪表要完成的主要任务有：物理量的变换、信号的放大传输和处理、测量结果的显示等。
任何一个检测仪表必须要有敏感元件和显示装置，其余环节视测量的要求和敏感元件的性能等不同而已。
主要名称术语①敏感元件（sensor）敏感元件也称检测元件，是一种能够灵敏地感受被测参数并将被测参数的变化转换成另一种物理量的变化的元件。
例如，用铜丝绕制而成的铜电阻能感受其周围温度的升降而引起电阻值的增减，所以铜电阻是一种敏感元件。
又由于它能感受温度的变化，故称这种铜电阻为温度敏感元件。
②传感器（transducer）传感器它能直接感受被测参数，并将被测参数的变化转换成一种易于传送的物理量。
很显然，有些传感器就是一个简单的敏感元件，例如，上面提到的铜电阻。
由于很多敏感元件对被测参数的响应输出不便于远传，因此，需要对敏感元件的输出进行信号变换，使之能具有远传功能。
这种信号变换可以是机械式的、气动式的，更多的是电动式的。
例如，作为检测压力常用的膜片是一种压力敏感元件，虽然它能感受压力的变化并引起膜片的形变（位移），但由于该位移量非常小（一般为微米级），不便于向远方传送，所以它只是一个敏感元件，不是传感器。
第一章检测技术基本知识
Δ Ax A0
式中，Δ为绝对误差；Ax为测量值；A0为被测量的真值，可 为约定真值或相对真值。
2021/1/25
第1章 检测技术基础知识
某采购员分别在三家商店购买100 kg大米、10 kg苹果、1 kg 巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商 店意见最大，是何原因？
采用绝对误差表示测量误差, 不能很好说明测量质量的好坏。 采用绝对误差表示测量误差, 不能很好说明测量质量的好坏。 例如, 在温度测量时, 绝对误差Δ=1 ℃, 对体温测量来说是不 允许的, 而对测量钢水温度来说却是一个极好的测量结果。 在实际应用中更多地是用相对误差来代替绝对误差表示测量 结果，这样可以更客观地反映测量的准确性。
系统误差的特征包括测量误差出现的有规律性以及 其产生原因的可预知性。系统 误差产生的原因和变 化规律一般可通过实验和分析查处。因此系统误差 可被设法确定并消除。
2021/1/25
第1章 检测技术基础知识
系统误差产生的原因大体上可分为以下几种：
（1）测量所用的工具（仪器、量具等）本身性能不完善或安装、 布置、调整不当而产生的误差。
信息采集的主要含义： 测量以及取得结果
测量系统： 在工程中，需要将传感器与多台仪表组合在一起， 才能完成信号的检测，这样便形成了测量系统。
2021/1/25
第1章 检测技术基础知识
1.1.1 测量的定义 测量是检测技术的重要组成部分，是以确定被测量 值为目的的一系列操作。
测量：将被测量与同种性质的标准量进行比较，从 而确定被测量相对于标准量的倍数的过程。
3）相对真值 相对真值又称为实际值，是指将测量仪表按精度不同分为若 干等级，高等级的测量仪表的测量值即为相对真值。
2021/1/25
式中，Δ为绝对误差；Ax为测量值；A0为被测量的真值，可 为约定真值或相对真值。
2021/1/25
第1章 检测技术基础知识
某采购员分别在三家商店购买100 kg大米、10 kg苹果、1 kg 巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商 店意见最大，是何原因？
采用绝对误差表示测量误差, 不能很好说明测量质量的好坏。 采用绝对误差表示测量误差, 不能很好说明测量质量的好坏。 例如, 在温度测量时, 绝对误差Δ=1 ℃, 对体温测量来说是不 允许的, 而对测量钢水温度来说却是一个极好的测量结果。 在实际应用中更多地是用相对误差来代替绝对误差表示测量 结果，这样可以更客观地反映测量的准确性。
系统误差的特征包括测量误差出现的有规律性以及 其产生原因的可预知性。系统 误差产生的原因和变 化规律一般可通过实验和分析查处。因此系统误差 可被设法确定并消除。
2021/1/25
第1章 检测技术基础知识
系统误差产生的原因大体上可分为以下几种：
（1）测量所用的工具（仪器、量具等）本身性能不完善或安装、 布置、调整不当而产生的误差。
信息采集的主要含义： 测量以及取得结果
测量系统： 在工程中，需要将传感器与多台仪表组合在一起， 才能完成信号的检测，这样便形成了测量系统。
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第1章 检测技术基础知识
1.1.1 测量的定义 测量是检测技术的重要组成部分，是以确定被测量 值为目的的一系列操作。
测量：将被测量与同种性质的标准量进行比较，从 而确定被测量相对于标准量的倍数的过程。
3）相对真值 相对真值又称为实际值，是指将测量仪表按精度不同分为若 干等级，高等级的测量仪表的测量值即为相对真值。
2021/1/25
#一检测技术的基础知识
章检测技术的基础知识
本章主要介绍检测技术的基本概念、测 量中误差的处理方法以及传感器的基本 特性。
1.1 检测技术的基本概念
1.1.1 检测技术 检测技术： 以研究自动检测系统中的信息提取、信息
转换以及信息处理的理论和技术为主要 内容的一门 应用技术学科。 任 务：寻找与自然信息具有对应关系的 种种表现 形式的信号，以及确定二者间的定性、 定量关系； 从反映某一信息的多种信号表现中挑 选出在所处条 件下最为合适的表现形式，以及寻 求最佳的采集、 变换、处理、传输、存储、显示 等的方法和相应的 设备。
含义：（1）传感器是测量装置，能完成信号的获取任务；
（2）它的输入量是某一被测量；
（3）它的输出量是某种物理量，这种物理量要便于传输、
转换、处理、显示等；
（4）输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。
传感器的组成
功用是一感二传，即感受被测信息，并传送 出去。一般由敏
感元件、转换元件、转换电路三 部分组成。
1.3 测量误差
1.3.3系统误差和随机误差的表达式 1.3.4 基本误差和附加误差 一、基本误差 简单地说，测量仪器在额定条件下工作
时所具有的误差，称为基本误差。如电源电压、温度、 湿度等。 二、附加误差 当使用条件偏离标准条件时，传感器和 仪表必然在基本误差的基础上增加了新的系统误差， 称为附加误差。如温度附加误差、电源电压波动附加 误差等。 1.3.5 测量误差的估计和校正 测量误差中包括系统误差和随机误差，由于它们的 性质不同，对测量结果的影响及处理的方法也不同。
以射击为例，加深对三个概念的理解。
二、稳定性 1、稳定度
2、影响量
1.4 传感器的基本特性
本章主要介绍检测技术的基本概念、测 量中误差的处理方法以及传感器的基本 特性。
1.1 检测技术的基本概念
1.1.1 检测技术 检测技术： 以研究自动检测系统中的信息提取、信息
转换以及信息处理的理论和技术为主要 内容的一门 应用技术学科。 任 务：寻找与自然信息具有对应关系的 种种表现 形式的信号，以及确定二者间的定性、 定量关系； 从反映某一信息的多种信号表现中挑 选出在所处条 件下最为合适的表现形式，以及寻 求最佳的采集、 变换、处理、传输、存储、显示 等的方法和相应的 设备。
含义：（1）传感器是测量装置，能完成信号的获取任务；
（2）它的输入量是某一被测量；
（3）它的输出量是某种物理量，这种物理量要便于传输、
转换、处理、显示等；
（4）输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。
传感器的组成
功用是一感二传，即感受被测信息，并传送 出去。一般由敏
感元件、转换元件、转换电路三 部分组成。
1.3 测量误差
1.3.3系统误差和随机误差的表达式 1.3.4 基本误差和附加误差 一、基本误差 简单地说，测量仪器在额定条件下工作
时所具有的误差，称为基本误差。如电源电压、温度、 湿度等。 二、附加误差 当使用条件偏离标准条件时，传感器和 仪表必然在基本误差的基础上增加了新的系统误差， 称为附加误差。如温度附加误差、电源电压波动附加 误差等。 1.3.5 测量误差的估计和校正 测量误差中包括系统误差和随机误差，由于它们的 性质不同，对测量结果的影响及处理的方法也不同。
以射击为例，加深对三个概念的理解。
二、稳定性 1、稳定度
2、影响量
1.4 传感器的基本特性
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回差 重复性 以下三个量的关系如何？
稳定性 时间稳定性
工作条件恒定时，输出在一段时间内随机变动量的大小
使用条件变化稳定性
在规定的使用条件内，某个条件的变化对输出的影响
第三节仪表的基本性能指标 可靠性
主要指标
保险期：仪表使用后能有效完成任务的期限 有效性：仪表在规定时间内能正常工作的概率 狭义可靠性： 结构可靠性：工作时不出故障的概率 性能可靠性：满足原定要求的概率
传递函数
y
KK 0 1 K
0
x
K 1 K0
x
相对误差
K
f
反馈通道的相对误 差
闭环仪表无法克服或减小检测元件的任何误差。
第三节仪表的基本性能指标
第三节检测仪表的基本性能指标
测量范围和量程 输入—输出特性 稳定性 重复性与再现性 可靠性 误差 准确度与准确度等级 动态响应特性
1 故障率
平均寿命
平均故障修复时间（Mean Time To Repair） 仪表出现故障到恢复工作时的平均时间
例题
故障率 =2%/1000h;100台表在1000小时内故障2台
R(t ) e
t
可靠度 R(t)=exp(-0.02/1000.t)
t=100;R=99.8%;t=1000,R=98%;t=10000,R=82% 平均寿命
第一章 检测技术基础 第一节 检测技术的基本概念
检测
第一节 检测技术的基本概念
什么是检测？
从信息论角度讲，检测就是获得信息的过程。 检测就是去认识 在科研、生产和军事等领域，检测是必不可少的过程。 检测是认识自然界的主要手段 通常所讲的检测是指使用专门的工具，通过实验和计算，
进行比较，找出被测参数的量值或判定被测参数的有无。 检测的过程就是用敏感元件将被测参数的信息转换成 另一种形式的信息，通过显示或其它形式被人们所认知。
——仪表给出接近于真值的响应能力
第三节仪表的基本性能指标
准确度等级：…，0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0, …
先用满刻度相对误差略去百分 号作为仪表的准确度，再选数值上 与它最接近又比它大的等级作为该 仪表的准确度等级。
例：仪表基本误差=2.3；量程=200
二、检测系统：
由若干个检测仪表或传感器组成实现一个完整的 或多个参数的测量 例：电参数测量仪（电压、电流、功率）
敏感元件1 敏感元件2 ……. 敏感元件n 信号 变换 处理
显示 装置
第二节 检测仪表的基本概念
三、一些重要术语
敏感元件（sensor）：感受被测参数并将其变化转换成另一 种物理量的变化。 传感器（transducer）：直接感受被测参数，并将其变化转 换成易于传送的物理量。 变送器（transmitter）：一种特殊的传感器，使用统一动力 源，输出标准信号。 被测参数（measured）：用敏感元件直接感受的测量参数。 待测参数（parameter to be measured）：需要获取的测量 参数。
第三节仪表的基本性能指标
第三节检测仪表的基本性能指标
测量范围和量程 测量范围
测量下限
测量上限
量程=测量上限值－测量下限值
量程还与准确度及仪表选用有关
第三节仪表的基本性能指标 输入—输出特性
灵敏度
S y x
线性仪表 非线性仪表
S Const. S S(x)
死区(不灵敏区)
灵敏度为零
输 出 值
m ax
'
输入值
输入值
Hale Waihona Puke 回差m' ' ax
量程
100%
非线性误差
m
'
ax
量程
100%
重复性与再现性
第三节仪表的基本性能指标
重复性：在相同条件下，按同一方向多次测量同一被测 量时，仪表提供相近输出的能力 再现性：在相同条件下，在规定的较长时间内，对同一 被测量从两个方向测量时，仪表输出值的一致程度 再现性
平均寿命
1 故障率
=1000/0.02=50000h
误差
第三节仪表的基本性能指标
x x x0
绝对误差
实际是用标准仪表的 测量结果作为约定真值 一般希望被测量 接近仪表上限值， 故多用引用误差
相对误差
引用误差 仪表基本误差
x x0
100%
100%
一般要求输出与被测量 之间有明确的单调上升或下 降的关系，最好是线性关系。 且该关系受其它因素的影响 小，重复性要好。
价格、易复制性、安全性、易安装性
测量范围和量程 输入—输出特性 重复性与再现性 稳定性 可靠性 误差 准确度与准确度等级 动态响应特性
第四节 误差的估计与处理
误差太大 如何减小误差？ 分析误差来源 系统误差 随机误差 粗大误差
应用场所 使用对象
结构方式 开环
x
K1
第二节 检测仪表的基本概念
开环结构仪表 闭环结构仪表
K2 Kn
n
y
传递函数
K K 1 K 2 K n
Ki
i1
相对误差
1 2 n
K
i1
n
i
闭环
x
检测元 件
K0
环节越多， 误差越大
y
精心制作反馈 通道可获得较 高的准确度和 灵敏度
仪表满刻度相对误差=1.15%;准确度等级:1.5
仪表基本误差越小，准确度越高；基 本误差不变时，量程越大，准确度越高。
第三节仪表的基本性能指标 动态响应特性
y y
1 0.632
T越短，动态 响应特性越好。
响应时间
t
T
第一节 检测技术的原理与方法
选择敏感元件要考虑的因素
适用范围 参数测量范围 输出特性
Л.И.МенДелеев
W.Von.Siemens
第二节 检测仪表的基本概念
第二节 检测仪表的基本概念
一、检测仪表
敏感 元件 信号 变换 传输 处理 非线性 运算
显示装置
用敏感元件将被测参数的信息转换成另一种形式 的信息，通过信息的处理、传输、显示等形式被 人们所认识
第二节 检测仪表的基本概念
定量描述
不可靠度 F(t) = 1－ R(t)
第三节仪表的基本性能指标
可靠度 R(t)：规定时间内无故障的概率 故障率 ：仪表工作到t时刻时单位时间内发生故障的概率
R(t ) e
t
平均无故障工作时间（Mean Time Between Failure） 仪表在相邻两次故障间隔内有效工作的平均时间 平均工作时间（Mean Time To Failure） 不可修复产品从开始工作到发生故障前的平均时间 平均寿命
x 量程
标准条件下，仪表全量程范围内各输 出值误差中绝对值最大者
基 本 误差 量程 100% 准 确 度
仪表满刻度相对误差 允许误差
制造单位为保证仪表不超过基本误差而设的限值
第三节仪表的基本性能指标 准确度与准确度等级
判定仪表测量精确性？
用仪表满刻度相对误差来衡量
准确度（精度、精确度）
第四节 误差的估计与处理
系统误差 实验对比，残余误差观察，标准差判据 随机误差 统计方法——计算标准差 粗大误差 用一定的判据，去除特别大的误差
第五节 减少测量误差
分析引起误差的各参数
修正法（补偿法）
替代法、对照法
抗干扰措施
确保某些参数恒定
多次测量
直接测量（direct measurement）：不必测量与待测参数有 关系的其它量，而直接得到待测量的量值。 间接测量（indirect measurement）：通过测量与待测参数 有关系的其它量，经一定数学处理得到待测量的量值。
第二节 检测仪表的基本概念
检测与测量的关系？
测量确定被测对象量值。 检测可能是确定量值，也可以是判定 被测参数的“有”或“无”，也可以是一 种预报、故障分析。
输入变化不致引起输出可察觉变化的区间。 起因：电路偏置不当、机械传动中的摩擦和间隙 有时故意将死区调大，防止输出随输入变化过快
回差（变差、滞环）
第三节仪表的基本性能指标 线性度
同一被测量在上升和下 降时输出值间的最大误差
输入-输出特性曲线 对相应直线的偏离程度
输 出 值
m ax
''
被测参数与待测参数的关系？
直接测量中，被测参数就是待测参数； 间接测量中，被测参数一般不是待测参数。
第二节 检测仪表的基本概念
检测仪表的分类
被测参数 响应形式 能源类型 能否远传 输出显示
温度检测仪表 压力检测仪表
流量检测仪表 物位检测仪表
连续式检测仪表 开关式检测仪表 机械式仪表 电式仪表 气式仪表 光式仪表 就地显示仪表 远传式仪表 模拟式仪表 数字式仪表 普通型 隔爆型 本安型 民用 工业用 军事用