检测技术基础要点

第一篇检测技术基础

第一章基础知识

1、工业过程检测概念：生产过程中，为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程，而对一些变量，进行的定性检查和定量测量。

2、掌握检测仪表的主要品质指标的基本含义：

灵敏度：输出增量与输入增量之比；单位输入变化量引起的输出量的变化大小；与精度有不同。

线性度：校准曲线与规定直线之间的吻合程度。

分辨率：能检出被测变量最小变化的能力。输入从任意值开始，逐渐增加，直至可观测到输出变化。

回差：外界条件不变的情况下，输入变量上升和下降，多次测量仪表对同一输入给出两个相应输出平均值间的最大差值。

重复性：同一工作条件下，同一输入值，同一方向，连续多次测量，输出值之间相互一致的程度，用最大重复性误差来衡量。

精确度：被测量的测量结果与约定真值之间的一致程度。标准的仪表，精确度有规定的等级划分。

动态特性：被测量随时间迅速变化时，仪表输出追随被测量变化的特性。通常以典型输入信号，例如阶跃信号、正弦信号，所产生的相应输出来衡量。

3、掌握仪表的标定与校准的相关概念。

标定：传感器或仪表，在出厂投入使用前，加上已知标准输入信号，采用更高一级的基准器，得出输出量与输入量之间的对应关系。分为：静态标定（标定静态特性：线性度、灵敏度、回差、重复性）和动态标定（标定动态特性）。

校准：实际使用过程中，定期或不定期重复进行全部或部分标定工作，并进行适当调整，或者对某一特性指标进行校验和调整。

第二章测量误差与数据处理基础

1、测量误差根据表示方法不同，可分为：绝对误差，相对误差，引用误差。掌握：

引用误差：绝对误差与测量范围上限、满量程或标度盘满刻度之比。

量程是指仪表测量范围的上限值与下限值（一般为0）之差。通常提到的仪表精确度等级，即是仪表容许的最大引用误差。

2、根据测量误差的性质及产生的原因，可以分为（需掌握）：系统误差（又称系差，有规律、产生原因可知，所以，可以设法减少和消除）；随机误差（无规律、偶然、不可预料和控制、服从统计规律，可以估计总体分布特性、评价对测量结果可靠性的影响）；粗差（既可具有

系统误差的性质，也可以具有随机误差的性质，但绝对值明显比较大）。测量过程中，系统误差和随机误差通常同时发生、互相转化、很难严格区分。有时把没有掌握规律的系统误差当作随机误差处理。

3、掌握随机误差的正态分布特性：有界性、单峰性、对称性、抵偿性。

4、理解误差综合的含义：间接测量时，根据各局部误差，最终求整体误差，称为误差综合。

5、掌握测量结果的数字表示方法：

单次时：已知测量仪表的标准偏差σ，则单次测量时通常表示为：σ±=X X 0

n 次时：X C X X σ±=_0，X σ为算数平均值的标准偏差，n X ∧

∧=σσ，1)(σ12--=∑=∧n x x n

i i ，C 为常数，会预先给出。

6、掌握有效数字的处理相关概念与原则：

有效数字的基本概念：左边数据第一个非零起，至右边含有误差的一位为止，中间所有数码都为有效数字。

数据舍入规则：4舍6入5看右边。要求保留n 位有效数字，当n+1位大于5时，入；小于5时舍；等于5时，则5之后还有数字则入，5之后无数字或为0时，第n 位为奇数入，为偶数舍。

有效数字的运算规则：看懂书即可，用时查书。

7、异常测量值的判别与舍弃，掌握一种：拉依达准则，σ3>残差，即大于三倍标准差则

舍去。记住公式1)(σ12--=∑=∧n x x n

i i

第二篇 传感器原理

第一章 电阻应变式传感器

1、基本原理：被测量变化->导体应变->电阻变化->测量电路->电压、电流变化

2、电阻应变片应变灵敏度：ερ/Δρμ)21(0++=K ，不需要记，但要知道：

对于金属导体而言，机械应变引起的电阻率变化很小，电阻值的变化主要取决于第一部分，也就是说，电阻值的变化主要是由纵向和横向的应变（L L /Δ与A A /Δ，与泊松比μ有关）引起的，基于这一原理，制成金属电阻应变片；对于半导体而言，受压后基本没有变形，第一项可以忽略不计，应变主要取决于第二项，即电阻率的变化，ρρ/Δ，称为压阻效应，此种半导体称为压敏电阻。

2、结构：基地、敏感栅（丝、箔、薄膜）、覆盖层，最后用粘贴剂粘贴在弹性元件上。

3、灵敏度系数 εΔR/R //==

L L R R K ΔΔ 相对于具体的试件、一定温度下的、应变为被测

试件的应变。

5、横向效应：敏感栅只能感受沿其栅长变化的单向应变，不能感受横向应变。因此，栅长方向应平行于被测应力安装。横栅越窄，栅长越长，则横向效应系数越小，横向效应引起的误差越小。

6、测量桥路：利用平衡电桥，将电阻变化->电压变化。εK U U i o

=，掌握应变片在电桥中的理想接法：四个桥壁的两个感受ε，另外两个感受ε-。

7、掌握蠕变、蠕变恢复等概念：当被测量不变，所有环境和其他变量也不变，传感器输出量随时间变化的特性，称为蠕变。若在某时刻撤掉输入量，则传感器的输出值也不能马上恢复到初始值，而是经历一个随时间缓慢变化的过程，称为蠕变恢复。蠕变过程又分为正蠕变和负蠕变。传感器的输出值随着时间变化而逐渐增大的蠕变过程称为正蠕变，逐渐减小称为负蠕变。

了解其他的静态、电气、动态、温度、稳定性等特性参数，不需要记。

8、蠕变误差补偿：弹性体的正蠕变误差、敏感栅在基地上相对运动产生的负蠕变误差相互补偿。

9、了解温度误差补偿：包括零点温度误差补偿、额定输出温度影响补偿，其实就是串补偿电阻。

第二章 电容式传感器

1、知道变间隙、变面积、变介电常数基本原理，关系公式不用记。

2、灵敏度的概念：输出/输入；变间隙、变面积、变介电常数式传感器的输出与输入量各不相同。

非线性误差的概念：非线性项（高次）/线性项（一次）

提醒了解（不需要掌握）：公式推导时如何省略高次项。

3、测量电路：目的就是将C Δ->电压U,或电流I 变化量。看懂书即可。

包括，变压器电桥、运算检测电路、差动脉冲调宽电路、谐振电路、开关型电容接口电路、能看懂书即可。

4、理解边缘效应：理想的电容器内的电场是直线的，而实际电容器只有中间有些区域勉强是直线,越往外电场线弯曲的越厉害.到电容边缘时电场线弯曲最厉害,这种电场线弯曲现象就是边缘效应。设置保护环，可减小边缘效应，见图2-2-9。

5、驱动电缆，为了消除分布电容（除电容器外,由于电路的分布特点而具有的电容叫分布电容。分布电容往往都是无形的,例如线圈的相邻两匝之间,两个分立的元件之间,两根相邻的导线间,一个元件内部的各部分之间,都具有一定的电容。此处主要是消除相邻导线之间的分布电容）的影响，保证电容传感器的信号引出线与内屏蔽线同电位。图2-2-16，会将信号引出线与内屏蔽线连线。