第2章 检测技术基础知识

1.12 分贝误差 = 2Lg
测量结果 真值 × 100% 检测仪器的精度等级按选大不选小的原则套用标准化 精
1.13 精度等级 G =
∆X MAX L
度等级值。仪表精度等级的数值越小，精度越高 2.1 信号：随时间变化的物理量，是一种传载信息的函数 2.2 信号分析是将一复杂信号分解为若干简单信号分量的叠加， 并以这些分量的组成情况去 考察信号的特性 解决所有复杂问题最基本、最常用的方法 定义： 是指对信号进行某种变换或运算 2.3 信号处理 目的 消弱信号中的多余成分，滤除夹杂在信号中的噪声和干扰，或将信号 变换成易于处理的形式 2.4 信号处理包括时域处理和频域处理 2.5 进行信号分析的方法通常分为：时域分析：以时间为横坐标进行处理 频域分析：以频率为横坐标进行处理 2.6 检测信号分类 按信号是否随时间变化：静态信号、动态信号 按信号是否连续变化 连续信号（模拟信号） 离散信号（数字信号） 正弦周期信号 周期信号 复杂周期信号 确定信号 准周期信号 非周期信号 瞬态信号 按信号是否能够用一个确定性函数 随机信号（不确定信号） 从信号的幅值和能量上：能量信号与功率信号 2.7 信号分析常用函数： 函数（ 是一个理想函数，是物理不可实现信号） 、sinc 函数复 指数函数、 2.8 周期信号频率特点：离散性、谐波性、收敛性 2.9 概率密度函数：以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的概率为纵坐标进行统计 分析的方法 2.10 概率分布函数：概率分布函数是信号幅值小于或等于某值 R 的概率 2.11 相关指变量之间的相依关系，统计学中用相关系数来描述变量 x，y 之间的相关性 2.12 时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况 3.1 检测系统数学模型 静态数学模型 时域分析用的微分方程 动态数学模型 复频域分析用的传递函数 频域分析用的频率特性 3.2 常用的频率特性的表示方法有：幅相频率特性（奈氏图） 、对数频率特性（伯德图） 、对 数幅相频率特性（尼柯尔斯图） 3.3 线性系统性质：叠加性、比例特性、微分特性、积分特性、频率保持性 3.4 温度稳定性又称为温度漂移，是指传感器在外界温度下输出量发生的变化。 3.5 抗干扰稳定性：指传感器对外界干扰的抵抗能力 3.6 检测上限：检测装置所能检测的最大被检测的数值（Xmax) 检测下限：检测装置所能检测的最小被检测的数值 (Xmin) 检测范围：检测下限到上限之间的范围
3.7 检测系统的静态特性 精密度 定义：说明测量传感器输出值的分散性 扩展：精密度是随即误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差 小精密度高不一定准确度高 1、精确度 准确度 定义：说明传感器输出值与真值的偏离程度 扩展： 准确度是系统误差大小的标志， 准确度高意味着系统误差小。 准确度高不一定精密度高 精确度 定义：是精密度与准确度两者的总和 扩展：精确度高、精密度、准确度高 2.稳定性：检测装置使用一段时间后，其性能保持不变化的能力 稳定度：测量仪表的稳定度是指在规定工作条件的范围内，在规定时间内仪表性 能保持不变的能力 影响系数：使用仪表由于周围环境，如环境温度、大气压、振动等外部状态变化 引起仪表示值的变化，以及电源电压、波形、频率等工作条件变化引 起仪表示值的变化 3.静态输入、输出特性 灵敏度 表示检测系统输出信号对输入信号变换的一种反应能力 S= 线性度
第二章 检测技术基础知识 1.1 测量误差：由于各种原因，必然使测量值和真值存在着一定的差值 1.2 真值：被测量的真实值 1.3 理论真值：一个严格定义的理论值 1.4 相对真值（实际值） ：在实际测量过程中，能够满足规定准确度的情况下，用来代替使 用的值 1.5 标称值：计量或测量器具上标注的量值 1.6 示值（测量值或读数） ：检测仪器指示或显示的数值 1.7 测量误差的分类 系统误差 在相同条件下， 多次重复测量同一被测参数时， 误差的大小和符号保持不变 或按某一确定的规律变化 系统误差表明了一个测量结果偏离真值或实际值的程度。系统误差越小， 测量就越准确 误差值不变的称为定值系统误差 发现：实验对比法、原理分析与理 论计算加以修正、改变外界测量条件 其他的系统误差称为变值系统误差 残差观察法、 马利科夫准则、 阿贝 -赫梅特准则 消除：引入修正值法、零位式测量法、替换法、对照法、交叉读数法、 半周期法 随机误差（偶然误差）在相同条件下多次重复测量同一被测参数时，测量误差的大小与 符号均无规律变化 随机误差越大，精密度越低；反之，随机误差越小，精密度越高，即表明测 量的重复性越好 特征：对称性、单峰性、有界性、折偿性 粗大误差 在相同条件下，多次重复测量同一被测参数时，测量结果显著地偏离其实际 值时所对应的误差 判别：莱以特准则、格拉布斯准则、狄克松准则、罗曼诺夫斯基准则 按误差来源分类：仪器误差、理论误差与方法误差、环境误差、人员误差 按被测量随时间变化的速度分类：静态误差、动态误差 按使用条件分类：基本误差、附加误差 按误差与被测量的关系分类：定值误差、累积误差 1.8 绝对误差 测量值（示值）х 与被测量的真值х 0 之间的代数差值△х △х 1.9 相对误差 δ 1.10 引用误差 ������ △х =х -х 0 说明系统示值偏离真值的大小 可正可负 测量值（即示值）的绝对误差 Δ x 与被测参量真值 x0 的比值
Y ( ) A0e jt0 X ( ) 若要实现检测装置的不失真测试，则其幅频特性和相频特性必须满足 G( ) A( )e j ( )
A() A0 常数,
() t0
A(ω )不等于常数所引起的失真称为幅值失真， φ (ω )与 ω 之间的非线性关系所引起
输出量增量 输入量增量
系统 S 越高，测量范围越窄系统稳定性越差
是指检测装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度， 线性误差
B 100 % A
由大减小的测试 过程中，对应于 同一个输入量往 往有不同的输出量
滞后度（回程误差或变差） 指在输入量由小增大和
R
H 100% A
量程 检测装置允许检测的输入量的上、下限值之差 量程小、灵敏度高、分辨率强，量程大、灵敏度低、分辨率弱 分辨率 分辨力用绝对值表示,用与满量程的百分数表示时称为分辨率 分辨力是指检测装置能检测到的最小的输入增量 鉴别力阈 （也称为灵敏阈或灵敏限） ： 把引起检测装置输出值产生一个可察 觉变化的最小被检测变化值，称为
阈值 重复性：指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度
3.8 检测系统动态特性的分析方法：阶跃响应特性法、频率响应特性 一阶检测装置适用于检测缓变或低频的被检测 3.9 一阶系统频率特性特点 τ越小，频率响应特性越好，适用的频率范围越宽 一阶装置不失真检测条件： τ越小越好 3.10 二阶装置的不失真检测的条件是ξ =0.6～0.8 3.11 如果阻尼比ζ 选在 0.6—0.8 之间，则系统以较短时间(大约(5—7)／ω 0)，进入偏离 稳态不到 2％—5％的范围内。这也是很多测试装置的阻尼比取 在这区间内的理由之一 3.12
的失真称为相位失真 4.1 干扰串入系统的渠道主要有三个:空间(电磁感应)、传输通道、配电系统 4.2 可靠性：在规定的工作条件和工作时间内，检测与转换装置保持原有产品技术性能的 能力 平均无故障时间 MTBF 4.3 衡量检测系统可靠性的指标有 可信任概率 故障率也称失效率，它是 MTBF 的倒数 有效度 A 定义为平均无故障时间与平均无故障时间、 平均故障修复时间 MTTR 和的比值， 4.4 爆炸是由于氧化或其他放热反应引起的温度和压力突然升高的一种化学现象，它具有 极大的破坏力： （1）氧气(空气); 4.5 产生爆炸的条件是 （2）易爆气体; （3）引爆源。 4.6 爆炸危险场所划分为气体爆炸危险场所和粉尘爆炸危险场所 4.7 防爆设施：控制易爆气体、控制引爆源、控制爆炸范围 4.8 防腐蚀措施 合理选择材料 加保护层。在仪表零件或部件上加制保护层，是工业中十分普遍的防腐蚀方法 采用隔离液。这是防止腐蚀介质与仪表直接接触的有效方法 膜片隔离 吹气法 4.9 抗干扰技术：消除或削弱各种干扰影响的全部技术措施 4.10 干扰 测量中来自检测系统内部和外部影响测量装置或传输环节正常工作和测试结果 的各种因素的总和 4.11 干扰类型 1. 电磁干扰 原因 放电干扰、电气设备干扰、固有干扰 屏蔽措施：屏蔽技术、接地技术、浮置、滤波、平衡电路

2.机械干扰 3.热干扰（措施：热屏蔽、恒温法、对称平衡结构、温度补偿） 4.光干扰 5.湿度干扰 6、化学干扰 7、射线辐射干扰

测量值的绝对误差 Δ x 与仪表的满量程 L 之比值
x x0 x 100% 100% 相对误差值越小，其测量精度就越高 x0 x0
x 100 % L

1.11 最大引用误差 ������MAX
在规定的工作条件下，当被测量平稳增加或减少时，在仪表全量程 内所测得的各示值的绝对误差值的绝对值与满量程 L 的比值的百分 数 | xmax | 测量仪表最主要的质量指标， 能很好地表征 max 100 % 测量仪表的测量精度。 L