第一章 检测技术的基本概念PPT课件
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01第一章 检测技术基本概念
B (v1 v2 ) 2 (v2 v3 ) 2 (vn v1 ) 2
B 1 若 则可能含有变化的系统误差。 1 2A n
3.粗大误差
在对重复测量所得一组测量值进行数据处理之前, 首先应将 具有粗大误差的可疑数据找出来加以剔除。但绝对不能凭主观意 愿对数据任意进行取舍, 而是要有一定的根据。因此要对测量数 据进行必要的检验。
完整描述应包括：估计值（比值+误差）、测量单位、 不确定度等。
二、 测量方法
测量方法：实现被测量与标准量比较得出比值的方法。
测量方法分类
根据获得途径可分为直接测量、间接测量、组合测量； 根据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量、微差法测量； 根据被测量变化快慢可分为静态测量、动态测量； 根据测量的精度因素情况可分为等精度测量、非等精度测量；
3）准则检查法：
马利科夫判据：将残余误差前后各半分两组，若“Σ vi
前”与“Σ vi后”之差明显不为零，则可能含有线性系
统误差。
阿贝检验法则：检查残余误差是否偏离正态分布，若偏 离，则可能存在变化的系统误差。将测量值的残余误差 按测量顺序排列，设 A v 2 v 2 v 2 1 2 n
检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方 法、误差分类、测量结果的数据统计处
理，传感器的基本特性等。他们是检测
与转换技术的理论基础。
第一节 一、测量
测量的基本概念及方法
测量：以确定被测量值为目的的一系列操作。 将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测 量对标准量的倍数的一系列操作。
x n u
特点：可以获得比较高的测量精度, 但测量过程比较复杂, 费 时较长, 不适用于测量迅速变化的信号。
B 1 若 则可能含有变化的系统误差。 1 2A n
3.粗大误差
在对重复测量所得一组测量值进行数据处理之前, 首先应将 具有粗大误差的可疑数据找出来加以剔除。但绝对不能凭主观意 愿对数据任意进行取舍, 而是要有一定的根据。因此要对测量数 据进行必要的检验。
完整描述应包括：估计值（比值+误差）、测量单位、 不确定度等。
二、 测量方法
测量方法：实现被测量与标准量比较得出比值的方法。
测量方法分类
根据获得途径可分为直接测量、间接测量、组合测量； 根据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量、微差法测量； 根据被测量变化快慢可分为静态测量、动态测量； 根据测量的精度因素情况可分为等精度测量、非等精度测量；
3）准则检查法：
马利科夫判据：将残余误差前后各半分两组，若“Σ vi
前”与“Σ vi后”之差明显不为零，则可能含有线性系
统误差。
阿贝检验法则：检查残余误差是否偏离正态分布，若偏 离，则可能存在变化的系统误差。将测量值的残余误差 按测量顺序排列，设 A v 2 v 2 v 2 1 2 n
检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方 法、误差分类、测量结果的数据统计处
理，传感器的基本特性等。他们是检测
与转换技术的理论基础。
第一节 一、测量
测量的基本概念及方法
测量：以确定被测量值为目的的一系列操作。 将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测 量对标准量的倍数的一系列操作。
x n u
特点：可以获得比较高的测量精度, 但测量过程比较复杂, 费 时较长, 不适用于测量迅速变化的信号。
检测第一章 检测技术的基本概念ppt课件
第一章 检测技术的基本概念
测量的分类
测量误差及分类
传感器及其基本特性
编辑版pppt
1
第一章 检测技术的基本概念
检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方
法与装置，将生产、生活、科研等各个方面的有关信
息通过检查和测量的方法赋予定性和定量结果的过程。
？怎样进行检测？
首先要学会测量，通过测量来得到数据，
34
第三节
传感器及基本特性
一、传感器的组成
举例：测量压力的电位器式压力传感器
结合上述
工作原理，
能否将上
图方框图
中的内容
具体化？
1-弹簧管 2-电位器
2021/7/31
编辑版pppt
35
电位器式压力传感器原理框图
画一画
画出的电位器式压力传感器原理框图如图所示。
2021/7/31
编辑版pppt
36
弹性敏感元件（弹簧管）
分辨率常以百分比或几分之一
表示，是量纲为1的数。
右表的满量程为19.9A，问：该表的分辨率为多少？
2021/7/31
编辑版pppt
45
想一 想
在图1-11中，3位（最大显示999）数字液位计面板表的示值是多少？满量程
是多少？分辨力是多少？分辨率又约为多少？
2021/7/31
编辑版pppt
46
4.线性关系：
Ax
m
100%
Am
m
S
100
Am
编辑版pppt
准确 基本误
度等 差（引
1-2
级 用误差）
0.1
±0.1%
0.2
0.5
测量的分类
测量误差及分类
传感器及其基本特性
编辑版pppt
1
第一章 检测技术的基本概念
检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方
法与装置，将生产、生活、科研等各个方面的有关信
息通过检查和测量的方法赋予定性和定量结果的过程。
？怎样进行检测？
首先要学会测量，通过测量来得到数据，
34
第三节
传感器及基本特性
一、传感器的组成
举例：测量压力的电位器式压力传感器
结合上述
工作原理，
能否将上
图方框图
中的内容
具体化？
1-弹簧管 2-电位器
2021/7/31
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35
电位器式压力传感器原理框图
画一画
画出的电位器式压力传感器原理框图如图所示。
2021/7/31
编辑版pppt
36
弹性敏感元件（弹簧管）
分辨率常以百分比或几分之一
表示，是量纲为1的数。
右表的满量程为19.9A，问：该表的分辨率为多少？
2021/7/31
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45
想一 想
在图1-11中，3位（最大显示999）数字液位计面板表的示值是多少？满量程
是多少？分辨力是多少？分辨率又约为多少？
2021/7/31
编辑版pppt
46
4.线性关系：
Ax
m
100%
Am
m
S
100
Am
编辑版pppt
准确 基本误
度等 差（引
1-2
级 用误差）
0.1
±0.1%
0.2
0.5
《检测技术案例》课件
详细描述
在工业生产中，检测技术用于对原材料、半成品、成品 等进行质量检测和控制，以确保产品质量和生产过程的 稳定性。在环境保护领域，检测技术用于对空气、水质 、土壤等进行监测，以评估环境质量并采取相应的治理 措施。在医疗卫生领域，检测技术用于对患者的生理参 数、疾病标志物等进行检测，以协助医生做出准确的诊 断和治疗方案。在安全防护领域，检测技术用于对危险 品、违禁品等进行检测和监控，以保障公共安全和秩序 。
在健康管理中的应用
医疗检测技术可以帮助个人了解自己的身体状况，及时发现潜在的 健康问题，实现健康管理。
医疗检测技术案例分析
案例一
影像学检测技术应用案例
案例二
生化检测技术应用案例
案例三
免疫检测技术应用案例
感谢观看
THANKS
环境检测技术的发展历程
环境检测技术经历了从手工采样、实验室分析到自动化、 智能化监测的发展过程，目前已经形成了较为完善的监测 网络和数据管理系统。
环境检测技术的分类
环境检测技术可分为水质检测、大气检测、土壤检测、生 物检测等，每种检测技术都有其特定的应用范围和特点。
环境检测技术的应用
环境监测
环境监测是环境检测技术的重要应用之一，通过对环境中的污染 物进行长期、连续的监测，可以及时发现环境污染问题，为环境
随着科技的不断进步，工业检测技术也在不断发展，从传统的机械式测
量到现代的光电、声电、磁电等高精度、高效率的检测技术，工业检测
技术在不断提高。
工业检测技术的应用
在线检测
在线检测是指在生产线上对产品进行实时检测，以确保产品质量和生产效率。在线检测技术可以快速、准确地检测出 产品的各种参数，如尺寸、形状、表面质量等。
工业检测技术案例分析
传感器与检测技术完整ppt课件
xmin 100% YFS
.
6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期 稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长 的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又 用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时 间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结 构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
.
1.3.1测量误差及其分类
误差的定义
测量误差(error of measurement)是指测得值与被
测量真值之差，可用下式表示： 测量误差=测得值-真值
若定义中的测得值是用测量方式获得的被测量的测
量结果，则得到测量误差的定义为：测量误差=测量结果-真
值
若定义中的测得值是指计量仪器的示值，则得到计
1.1.3传感器的分类 1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
.
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
2替代法其实质是在测量装置上测量被测量后不改变测量条件立即用相应标准量代替被测量放到测量装置上再次进行测量从而得到此标准量测量结果与已知标准量的差值即系统误差取其负值即可作为被测量测量结果的修正先将被测量x放于天平一侧标准砝码p放于另一侧调至天平平衡则有xpl此时移去被测量x用标准砝码q代替使天平重新平衡则有qpl2l1所以有xq
.
6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期 稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长 的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又 用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时 间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结 构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
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1.3.1测量误差及其分类
误差的定义
测量误差(error of measurement)是指测得值与被
测量真值之差，可用下式表示： 测量误差=测得值-真值
若定义中的测得值是用测量方式获得的被测量的测
量结果，则得到测量误差的定义为：测量误差=测量结果-真
值
若定义中的测得值是指计量仪器的示值，则得到计
1.1.3传感器的分类 1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
.
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
2替代法其实质是在测量装置上测量被测量后不改变测量条件立即用相应标准量代替被测量放到测量装置上再次进行测量从而得到此标准量测量结果与已知标准量的差值即系统误差取其负值即可作为被测量测量结果的修正先将被测量x放于天平一侧标准砝码p放于另一侧调至天平平衡则有xpl此时移去被测量x用标准砝码q代替使天平重新平衡则有qpl2l1所以有xq
第一章检测技术的基本概念 ppt课件
PPT课件
5
二、传感器的应用
实际上被测对象涉及各个领域。最初的测量对 象是长度、体积、质量和时间。18世纪以来科学技 术取得飞速发展，被测对象迅速扩大。 力学领域有速度、加速度、力、功和能量等； 电磁学领域中有电流、电压、电阻、电容、磁场； 化学领域中有浓度、成分、pH值等； 工业领域 中有流量、压力、温度、黏度等被测量。 现在的被测对象更为广泛，有人体心电、脑 电波等体表电位测量，生物断面测量如B超、CT； 工业领域的光泽、触觉等品质测量；卫星上监视地 球的红外线传感器；机器人的视觉、触觉等各种传 感器。
木材烘干
纸 品
芯片生产要求最高的湿度 稳定性
精确的 烟草烘干
纺 织 品
PPT课件
湿度传感器
11
三、检测技术的发展趋势
1、不断提高检测系统的测量精度、量程范围、 延长使用寿命、提高可靠性： 2、应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 例如图像识别、激光测距、红外测温、C型超声波无 损探伤、放射性测厚、中子探测爆炸物。 3、 随着科学技术的不断发 展，检测技术继续 往数字化、智能化、远程控制方向发展。
非电量 传感器 理电路
显示器 装置
电量 信号处 Uo io f 数据处理
执行机构
或电量
1、传感器：(也可按其他形式分类，例如被测量）
参量型传感器：
输出量是电阻、电感、电容无源电参量，有电 阻式、电感式、电容式传感器等。 发电型传感器： 输出量是电压、电流，有热电式、光电式、磁 电式、压电式传感器等。 PPT课件
绪论
章节导入：
在信息社会的一切活动中，从日常生活、生产活 动到科学实验，时时处处离不开检测。现代化的检测 手段在很大程度上决定了生产、科学技术的发展水平， 而科学技术的发展又为检测技术提供了新的理论基础 和制造工艺，同时对检测技术提出了更高要求。
第1章 检测技术的基本概念
测试：带有试验性质的检测。
x Ax0
二、 测量的基本概念
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。
•
由基本方程式可知：
x Ax0
（1-1）
式（1-1）称为测量的基本方程式。式中，x为被测量；A 为测量值；x0为测量单位。 • 一个完整的测量结果应包含测量值和所选测量单位两部分 内容。 • 测量过程三要素：测量方法、测量单位和测量仪器与设备。
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 。
Δ
2、误差的分类 按表示方法分 （1）绝对误差 （2）相对误差 (1）绝对误差 绝对误差是指被测量的测量值与被测量的真值之 间的差值，即 Δ Ax A0 （1-2）
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。
• 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。
（2）相对误差
产生粗大误差的一个例子
•
系统误差决定了测量的准确度，表明了测量 值偏离实际值的程度。系统误差越小，测量值的 准确度越高。所以仪表的准确度即精度常常用来 表示系统误差的大小。 随机误差决定了测量的精密度。随机误差 越小，测量值的精密度越高。
•
• 如果一个测量值的精密度和准确度都很高， 就称此测量的精确度很高。
传感器与检测技术课件
公称相对误差：绝对误差与仪表公称值之比，即 rx=Δx/x 且rx<r。
(3) 引用误差(fiducial error) 定义:测量器具的最大绝对误差与此标称范围上限或量程之比。 它是一个相对误差，且此相对误差是引用了特定值，即标称 范围上限或量程得到的，所以此误差又称为引用相对误差或 满度误差。即 rm=Δxm/xm
例如：在化学实验室用分析滤纸观察溶液的化学反应，以 确定溶液的酸碱性等化学性能，通常称为定性的化学实验， 而不叫化学测量。
测量的分类
1、直接测量和间接测量 根据对测量结果获取方式方法的不同。
2、静态测量和动态测量 根据被测量对象在测量过程中所处的状态。
3、等权测量和不等权测量 根据测量条件是否发生变化。
1.1.2传感器的组成
1、敏感元件 敏感元件是指传感器中能灵敏地直接感受或响应被测量（非电量，如位移、 应变）器件或元件。 2．转换元件 转换元件也称传感元件，是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量 (非电量)转换成适于传输或测量的电量(电信号)的器件或元件。它通常不 直接感受被测量。 3.转换电路 作用是，将转换元件的输出量进行处理，如信号放大、运算调制等，使输 出量成为便于显示、记录、控制和处理的有用电信号或电量，如电压、电 流或频率等。 4．辅助电路 辅助电路就是指辅助电源，即交、直流供电系统。
1.1.3传感器的分类
1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
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。
检测技术概述PPT
③ 微型化：微米/纳米技术、MEMS技术
体积微小、重量轻微
2、检测系统由模拟式、数字式向智能化方向发展
以计算机为中心的检测系统 复杂对象或系统的多路、多参数 检测；数据存贮、传输、处理或复杂分析加工；故障诊断
2） 消除或抑制传感器输出量中的无用信号
3）提高测量、分析的准确度 4）简化后续系统的组成
3、分析处理部分
不断注入新内容 ---- 检测系统的研究中心 计算机系统 ---- 强大问题分析能力、复杂系统的实时控制 自动化、智能化
4、通信接口与总线部分
功能：管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换 接口 --- 分系统和上位机之间/分系统之间交换信息 通用标准接口 --- 不同的系统尤其是不同厂家的产品能够互联
4）传感器的输出特性呈线性或非线性 5）外界环境的变化会影响传感器的输出特性 选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件
以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制 检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分
2、信号变换部分
检出信号 适合于分析和处理的信号 信号调理电路
阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 电压/电流（V/A）转换 ---- 需要电流输出时； 模拟/数字（A/D）转换 ---- 需要输出数字信号时 目的： 1）对传感器的输出量变换成易于处理或放大的量
电磁法、光学法、微波法、超声法、核辐射法、电 化学分析、色谱分析、质谱分析等 检测方法：主动和被动、直接与间接、接触式与非接触式、
动态和静态
3、测量单位
比较
测量： 被测量
基准量
倍数（结果）
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检测技术的基本概念精品PPT课件
1）传感器是测量装置，能完成测量任务；
2）传感器的输入量是某一被测量，如物理量、化学量、生 物量等； 3）传感器的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转 换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电量，但主要是 电量； 4）传感器的输入与输出之间有对应关系，且有一定的精确 度。
传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路组成。
第一章 检测技术的基本概念
自动检测系统：帮助完成整个检测处理过程的系统。
先将采集到的各种非电量转换为电参数，然后再进行处理，最后将 非电量值显示或记录下来 传感器：将采集到的被测非电量转换为容易进行测量的电参数。 转换电路：对传感器输出的电量进行处理，使之成为电压或电流， 或整流、检波、放大、调制与解调，以求能方便地进行显示或记录。
被测量
敏感元件
转换元件
转换电路
电量
敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系 的某一物理量的元件。
转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换 成电路参数。
转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换成电量输 出。
传感器的分类
1）按传感器的工作机理，可分为物理型、化学型、生物型等。
2）按构成原理，可分为结构型和物性型两大类。 •结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括力场的运 动定律，电磁场的电磁定律等。这类传感器的特点是传感器的性 能与它的结构材料没有多大关系。 •物性型传感器是利用物质定律构成的，如欧姆定律等。这类传 感器的性能随材料的不同而异。
检测技术的发展趋势
1）不断提高仪器的性能，如提高分辨率、测量精度，提高系 统的线性度、增大测量范围，提高可靠性等，使其技术性能 指标不断提高，应用领域不断扩大。
2）利用新的物理效应、化学反应和生物功能研发新型传感器， 采用新技术、新工艺填补传感器的空白，开发微型传感器，仿 照生物的感觉功能研究仿生传感器。
2）传感器的输入量是某一被测量，如物理量、化学量、生 物量等； 3）传感器的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转 换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电量，但主要是 电量； 4）传感器的输入与输出之间有对应关系，且有一定的精确 度。
传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路组成。
第一章 检测技术的基本概念
自动检测系统：帮助完成整个检测处理过程的系统。
先将采集到的各种非电量转换为电参数，然后再进行处理，最后将 非电量值显示或记录下来 传感器：将采集到的被测非电量转换为容易进行测量的电参数。 转换电路：对传感器输出的电量进行处理，使之成为电压或电流， 或整流、检波、放大、调制与解调，以求能方便地进行显示或记录。
被测量
敏感元件
转换元件
转换电路
电量
敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系 的某一物理量的元件。
转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换 成电路参数。
转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换成电量输 出。
传感器的分类
1）按传感器的工作机理，可分为物理型、化学型、生物型等。
2）按构成原理，可分为结构型和物性型两大类。 •结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括力场的运 动定律，电磁场的电磁定律等。这类传感器的特点是传感器的性 能与它的结构材料没有多大关系。 •物性型传感器是利用物质定律构成的，如欧姆定律等。这类传 感器的性能随材料的不同而异。
检测技术的发展趋势
1）不断提高仪器的性能，如提高分辨率、测量精度，提高系 统的线性度、增大测量范围，提高可靠性等，使其技术性能 指标不断提高，应用领域不断扩大。
2）利用新的物理效应、化学反应和生物功能研发新型传感器， 采用新技术、新工艺填补传感器的空白，开发微型传感器，仿 照生物的感觉功能研究仿生传感器。
自动检测技术及应用-检测技术的基本概念精选全文
n
xi / m
解：6个测量值中，2.90m明显是“坏
1
2.2000
值”，给予剔除，将剩下5个带有随机 2
2.2001
误差的测量值求算术平均值x=2.2000m 。 3
可以认为激光干涉测长仪的测量值为 4
相对真值A0=2.204m。
5 6
2.2002 2.1999 2.1998 2.9000
则算术平均值与真值x0之间的误差为系统误差,为负的 0.004m。因此必须在上述校验后,将该磁栅的基准向左调
零位式测量例3：自动平衡电桥
1－滑线电阻 2－电刷 3－指针 4－刻度尺 5－丝杆螺母传动 6－检零放大器 7－伺服电动机
零位式测量例4：
自动平衡电位差计式记录仪表
平衡时间： 小于1s
匀速走纸
微差式测量
微差式测量法是综合了偏位式测量法速度快 和零位式测量法准确度高的优点的一种测量方 法。这种方法预先使被测量与测量装置内部的 标准量取得平衡。当被测量有微小变化时，测 量装置失去平衡。用偏位式仪表指示出其变化 部分的数值。
接触式测量
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
离线测量
产品质量的 手工检验
离线测量
产品质量检验
电路板焊接质量检验
.
在线测量
在流水线上， 边加工，边检 测，可提高产 品的一致性和 加工准确度。
例：安装有直 线光栅的数控 机床，一边加 工一边测量直 径和螺纹,到 达设定值时自 动退刀。
防护罩内为测量行程的传感器
2）可能出现的最大绝对误差Δm为多少千帕？ 3）测量结果显示为0.70MPa时，可能出现的最大 示值相对误差γx。
解: 1）可能出现的最大满度相对误差可以从
第1章 生物医学检测技术-基本概念
理论值与实际测量值的误差为：
…
v1 l1 (a11 x1 a12 x2 a1m xm ) v2 l2 (a21 x1 a22 x2 a2m xm )
vn ln (an1 x1 an 2 x2 anm xm )
最小二乘法则是“残余误差的平方和为最小”， 即 小
a、b均为零。
y(D) y( j) b 0 微分方程形式： k x (D) x ( j) a 0
K——静态灵敏度
例如，右图所示线性电
位器就是一个零阶传感 器。 设电位器的阻值沿
长度L是线性分布的，则输出电压USC和电刷位移 U SR 之间的关系为。 U SC x Kx L
USC——输出电压； x——电刷位移。 USR——输入电压；
系统精确度等级A以—系列标准百分数值
(0.001，0.005，0.02，0.05，…，1.5，2.5，4.0…)
分档。它代表的误差指系统测量的最大允许误差。
（四）最小检测量和分辨率
最小检测量 —— 指系统能确切反映被测量的 最低极限量。
最小检测量愈小，表示系统检测微量的 能力愈高。由于系统的最小检测量易受噪 声的影响，所以一般用相当于噪声电子若 干倍的被测量为最小检测量。
例题
某传感器给定相对误差为2%FS，满度值 输出为50mV，求可能出现的最大误差δ （以mV计）。当传感器使用在满刻度的 1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。并 由此说明使用传感器选择适当量程的重要 性。
拟合直线建立常用方法：（若曲线不过零，作过零处理）
1、绝对法：方法简单，误差大 2、独立法：曲线过零，误差小
解得
x=70.8 Ω
y=0.288Ω/℃
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58
解: 1)列表
59
提问与解答环节
Questions and answers
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此处结束语
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谢谢您的观看与聆听
Thank you for watching and listening
30
随机误差
测量值离散性的大小
31
32
33
正态分布曲线 有界性 对称性 集中性
34
静态误差和动态误差
动态误差
35
第三节 传感器及其基本特性
36
传感器定义及其组成
37
38
传感器分类
39
传感器的基本特性
40
41
42
43
线性度 实际特性曲线与拟合直线（理论直线）之 间的最大偏差与传感器量程范围内的输出 之百分比。
56
(7)给出最终测量结果表达式
57
例:对钢板厚度进行16次等精度测量,所得数 据如下:(单位mm)
39.44,39.27,39.94,39.44,38.91,39.69,39.48, 40.55,39.78,39,68,39.35,39.71,39.46, 40.12,39.76,39.39 试对测量数据进行处理求出钢板厚度。
n
Vj 0 j 1
若不满足说明计算有误，需重新计算。
52
（4）计算
53
(5)计算
54
算术平均值的标准差 用 来表示算术平均值的标准差。
在实际测量中,测量次数n为有限值,将 和 称为测量的标准差和测量平均值的 标准差,分别用下式表示
55
（6）检查是否有
Vj 3
若有则舍弃此次读数，然后从第2步重新计算。
47
可靠性 反映检测系统在规定的条件下，在规定
的时间内是否耐用的一种综合性的质量指 标。
48
故障平均间隔时间 平均修复时间 故障率或失效率
49
50
测量数据处理
在实际测量中n取值一般在10到20之间,测 量结果的处理步骤为:
(1)列出测量数据表 (2)计算算术平均值
残差
51
（3）检查
对被测信号和系统采用模拟方法和仪器 进行测量、分析和处理。 数字测量
对被测信号和系统采用数字方法和仪器 进行测量、分析和处理。
11
接触式测量
12
非接触式测量
13
离线测量
14
在线测量
15Βιβλιοθήκη 第二节 测量误差及分类16
真值 理论真值 约定真值 相对真值 测量误差
17
18
绝对误差
19
相对误差 示值相对误差 满度相对误差
20
准确度等级
S m 100% Am
21
22
23
24
25
26
某电压表量程精度等级为1.0，量程为2 V、20 V、 200 V，需测量1 V左右电压，试说明各量程下最 大绝对误差和相对误差状况。 解:根据满度相对误差及仪表等级的定义，若仪表
等级为s级，则对应的满度相对误差的绝对值为 s％，该量程测量所引起的绝对误差Δx=xm×s%，
示值相对误差为
27
计算结果:
由计算结果可知，对于一定的被测量，应选 择合适的量程，如果选择量程过大，则会引入非 常大的误差。
28
粗大误差
明显偏离真值的误差
29
系统误差（装置误差）
测量值偏离真值的程度
第一章 检测技术的基本概念
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
第一节 测量的基本概念及方法
3
测量 借助专门的技术和仪表设备，采用一定
的方法取得某一客观事物定量数据资料的 认识过程。
4
分类
静态测量
5
缓慢变化的对象进行测量
44
45
稳定性 稳定度是指仪表在所有条件都恒定不变
的情况下，在规定的时间内能维持其示值 不变的能力。1.3mV/8h
环境影响量指由外界环境变化而引起的 示值变化量。
46
电磁兼容性 电子设备在规定的电磁干扰环境中能按
照原设计要求而正常工作的能力，而且也 不向处于同一环境中的其他设备释放超过 允许范围的电磁干扰。
6
动态测量 地震测量的振动波形
7
直接测量
8
间接测量 利用直接测量的 量与被测量之间 的函数关系，间 接得到被测量量 值的测量方法。
9
间接测量费时费事，常在下列情况下使用： 1)直接测量不方便 2)间接测量的结果较直接测量更为准确 3)缺少直接测量仪器
10
模拟式测量和数字式测量 模拟测量