传感器检测技术的基本概念PPT课件

第一节 检测技术的基本概念及方法
测量是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过程。
所谓“定量”，就是使用一定准确度等级的测 量仪器、仪表，比较准确地测得被测量的数值。
测量过程实质上是一个比较的过程，即将被测 量与一个同性质的、作为测量单位的标准量进行 比较，从而确定被测量是标准量的若干倍或几分 之几的比较过程。
偏位式测量
直接以仪表的偏移量表示被测量的测量方式 称为偏位式测量 。
零位式测量例1：天平
被测量
已知标准量
当测量系统达到平衡（天平指针处于中间零位）时， 用已知标准量的值决定被测量的值。准确度高，决定于 标准量，但平衡比较费时。
零位式测量例2：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
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
静态测量
在检测技术中，对 缓慢变化的对象所进 行的测量，亦属于静 态测量。工程中，有 时可认为几十赫兹以 上的测量称为动态测 量。
最高、最低 温度计
动态测量
地震测量 振动波形
便携式仪表显示 动态波形
.
直接测量
电子卡尺
间接测量
（测量皇冠 比重的联想）
在多个直接测量值的基础上，根据已知的函 数关系，计算出被测量的量值。
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
准确度等级直接得到，即γm＝±25%。
2）Δm＝γmAm＝±25％1.5MPa ＝±0.0375MPa＝±37.5kPa
3）
x
Δm Ax
100%
某公司生产测量温度的仪表，满度误差均在 1.1~1.6％之间，该系列产品属于哪一级温度表？
某车间希望测量温度的仪表满度相对误差控 制在1.1~1.6％之间，应购买哪一级温度表？
例：某指针式万 用表的面板如图 所示，问： 用它来测量直流、 交流（~）电压 时，可能产生的 满度相对误差分 别为多少？
例：用指针 式万用表的 10V量程测量 一只1.5V干电 池的电压，示 值如图所示， 问：选择该量 程合理吗？
相对误差及准确度等级
示值相对误差：
x
Δ Ax
100%
引用误差γm（也称满度相对误差）：
m
Δ Am
100%
准确度等级S
S Δm 100 Am
我国的工业模拟仪表有下列常用的7种等级： 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。
例 某压力表准确度为2.5级,量程为0～1.5MPa，
求: 1）可能出现的最大满度相对误差γm。
0.0375 100% 0.70
5.36%
例：用同一台磅秤测量三个不同重量物体的示 值相对误差的比较（动画），请得出结论！
γ x100kg =0.5%
γ x10kg =5% γ x1kg =50%
仪表的准确度等级和基本误差
例：某指针式电压表的准确度为2.5级，用它 来测量电压时可能产生的最大满度相对误差为 2.5%。
第二节 测量误差及分类 回目录
绝对误差：被测量值Ax与真值A0之间总是存在着一个 差值，这种差值称为绝对误差，用Δ表示：
Δ=Ax－Ａ0
真值有理论真值、约定真值、相对真值之分。准确度 高2级以上的仪表的误差与准确度低的仪表的误差相比， 则高一级仪表的测量值可以认为是相对真值。
某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg 苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg（绝对误差相 同），但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何 原因？
例如，用天平（零位式仪表）测量化学药品， 当天平平衡之后，又增添了少许药品，天平将 再次失去平衡。这时我们即使用最小的砝码也 称不出这一微小的差值。但是我们可以从天平 指针在标尺上移动的格数来读出这一微小差值。
微差式测量
1－被测钢板 2－轧辊 3－γ射线源 4－铅盒 5－γ射线 6－γ射线探测器
7－差动放大器 8－指示仪表a 9－指示仪表b
零位式测量例3：
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。
《传感器及工程测试技术》
2021/3/4
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第一章 检测技术的基本概念
本章介绍测量的基本概念、测量方法、引用 误差、准确度等级及计算、粗大误差、系统误 差、随机误差的数据处理、动态误差、误差合 成，传感器分类、传感器特性：灵敏度、分辨 力、线性度、迟滞误差、稳定性、可靠性等基 本特性，是检测技术的理论基础。
根据测量结果的显示方式，可分为模拟式测量和数字 式测量。
根据测量时是否与被测对象接触，可分为接触式测量 和非接触式测量。
为了监视生产过程，或在生产流水线上监测产品质量 的测量称为在线测量，反之，则称为离线测量。
根据测量的具Βιβλιοθήκη 手段来分，又可分为偏位式测量、零 位式测量和微差式测量。
静态测 量是相对 于动态测 量而言的
测量结果可以表现为一定的数字，也可表现为 一条曲线，或者显示成某种图形等，测量结果包 含数值（大小和符号）以及单位。有时还要给出 误差范围。
测量分类
对于测量方法，从不同的角度出发，有不同的分类方 法。根据被测量是否随时间变化，可分为静态测量和动 态测量 。
根据测量的手段不同，可分为直接测量、间接测量和 组合测量。
微差式测量
在线测量钢板厚度前，先将标准厚度的钢板放置于γ 射线源和射线探测器之间，调节电位器RP，使差动放 大器的输出Uo1为零，测量系统达到平衡。若被测钢板 的厚度不等于标准厚度，Ui将大于或小于UR，其差值经 差动放大器放大后，由指示仪表a指示出厚度的偏差值。 微差式测量的分辨力较高，但量程较小。