检测技术

用1.0级的表测量时，最大相对误差 计算表明，用1.0级的表比0.5级的表合适。 所以要兼顾精度和量程，不能只看精度。
例2：一台精度等级为0.5级、量程范围600～1200℃
的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？
检验时某点最大绝对误差是4℃，问此表是否合格？ 解：根据精度定义表达式
A A 100 % YFS
Note1：如果系统的输出和输入之间有线性关 系，则灵敏度是一个常数。否则，它将随输入 量的大小而变化。如右图：
y
dy s dx
dy
Note2：灵敏度的可传递性：串连仪表系统，总 S等于各部分S的乘积。 0
dx x
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。
提问：电阻的型号命名方法？
电阻的型号命名方法
国产电阻器的型号由四部分组成（不适用敏感电阻）
第一部分：主称，用字母表示，表示产品ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ名字。如R表 示电阻，W表示电位器。
第二部分：材料，用字母表示，表示电阻体用什么材料组 成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属 膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。 第三部分：分类，一般用数字表示，个别类型用字母表示， 表示产品属于什么类型。1-普通、2-普通、3-超高频 、4-高 阻、5-高温、6-精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、 T-可调。 第四部分:序号，用数字表示，表示同类产品中不同品种， 以区分产品的外型尺寸和性能指标等。 示例：RJ71-0.125w－5.1k－I型的命名含义：
4、检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步。 可以毫不夸张的说，没有检测就没有科学，没有
科学的决策就没有合格的产品。
1.2.2
检测系统的基本组成
P5
一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、
测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信
息获取、转换、显示和处理等功能。 当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部 分。 检测系统的组成框图如下 ：
值的能力。实际上是灵敏度的倒数。有时也用1/S来描述，
示波器上0.1V/cm 、0.5V/cm、1V/cm、5V/cm是指各档
分辨率的高低。
灵敏度愈高，分辨率愈好。
一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格
值的一半。
数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。
综上：分辨率是灵敏度的一种反映，一般说仪
器灵敏度高，其分辨率同样也高，因此在实际中希
引用误差示例
例1：要测稍小于100℃的温度，现有0.5级0～300℃
的和1.0级0～100℃的两个温度计，试问采用哪个温度计好？ 分析： 1、就是选引用误差小的温度计。
r0 m
m
L
100 %
2、最大引用误差为绝对误差与量程比值。
3、精度对应绝对误差。 解：用0.5级的表测量时，最大相对误差
三大部分，即传感器、通信和计算机。它们分别相
当于人的“感观”、“神经”和“大脑”。
人体与机器的对应关系：
与机器人玩“剪刀石头布”
2009年2月17日，在英国伦敦的科学博物馆，
一名工作人员与一个名为BERTI的机器人在玩
“剪刀、石头、布”的游戏。
二、检测技术的重要性
1、检测技术是产品检验和质量控制的重要阶段。 2、检测技术在大型设备安全经济运行监测中得到广 泛应用。 3、检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的组成 部分。
2. 测量方法
（1）直接测量与间接测量 （2）偏差式测量 （3）零位式测量
P7
（4）微差式测量
3. 测量误差
P9
引入：注意区分几组概念,注意区分几组概念，对于
误差了解其定义，说明什么问题，怎么克服？
a、系统误差、随机误差、粗大误差
b、相对误差、绝对误差、引用误差
c、正确度、精密度、精确度
1) 绝对误差 说明：绝对误差越小，说明指示值越接近真值，测量精
m Et 100 % YFS
0
max
1
ΔH max
2
xmax
2. 重复性 重复性是指传感器在检测同一物理量时每 次测量的不一致程度，也叫稳定性。重复性的 高低与许多随机因素有关，也与产生迟滞的原 因相似，它可用实验的方法来测定。 迟滞这种现象是由于仪表元件吸收能量所引起的，
例如机械仪表中有内摩擦，电磁仪表中有磁滞损耗等。
用误差不超过±1.0％，也就是说，在整个量程内它的绝对误差 最大值不会超过其量程的±1％。
在具体测量某个量值时，相对误差可以根据精度等级所确
定的最大绝对误差和仪表指示值进行计算。 精度等级已知的测量仪表只有在被测量接近满量程时，才 能发挥它的测量精度，因此，在使用测量仪表时，应当根据被 测量的大小和测量精度要求，合理地选择仪表量程和精度等级， 提高测量精度。
1.1.2
传感器的主要特性参数
P2
提问：灵敏度与分辨率有什么异同？示波器上 0.1V/cm是灵敏度还是分辨率？
灵敏度：仪器响应与引起此响应的输入端被测量大
小之比定义。
响应包括指针偏转角大小，数码仪器中显示的数码，
位移等。 灵敏度是输出比输入。（响应比激励） 分辨率：检测仪表能够精确检测出被测量最小变化
第1章 传感器与检测技术基础知识
本章学习目的要求: 1.了解传感器的发展与工程应用情况
2.熟悉传感器的分类
3.了解传感器的命名
4.掌握测量及误差的相关概念
5. 掌握电桥的应用
绪 论
检测
1、通过基因检测技术，人们将来容易得什么病，测测基因就 知道了。 2、如何用有效的手段去诊断和发现电气火灾隐患,并采取积极的 技术措施加以排除,是目前消防安全中急需解决的问题.利用高科 技手段进行电气防火安全检测技术，在这种背景下应运而生…… 3、汽车安全智能检测仪，从汽车自身安全入手，让车主提前 预防隐患，从而避免危险的发生，真正实现了由被动安全向主 动安全的历史性转变！成为继安全带、安全气囊之后，汽车安 全史上的第三次革命！
ex:应变片实验
1.3
1.3.1
测量误差的概念及其处理方法
测量及测量误差 P6 1. 测量定义 测量的结果包括数值大小和测量单位两部分。数
值的大小可以用数字表示，也可以是曲线或者图形。
无论表现形式如何，在测量结果中必须注明单位。
测量过程的核心是比较。 一切测量过程都包括比较、示差、平衡和读数等 四个步骤。
2.传感器的组成 传感器由敏感器件与辅助器件组成。 敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信 号进行转换输出。 辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行 放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。 如下图的热敏电阻。
d V
3.传感器的分类
1)按被测物理量分类
常见的被测物理量
机械量:长度，厚度，位移，速度，加速度， 旋转角，转数，质量，重量，力， 压力，真空度，力矩，风速，流速， 流量 声: 声压，噪声 磁: 磁通，磁场 温度: 温度，热量，比热 光： 亮度，色彩
望提高仪表的灵敏度，从而保证其分辨率。
提问：灵敏度与放大倍数的异同？
由定义上看S实质上等于A，但由于X、Y有具体量 纲，所以S有量纲，由X、Y决定，而A无量纲。
所以，灵敏度的含义要比放大倍数广泛得多。 一般希望灵敏度s在整个测量范围内保持为常数。这样，可 得均匀刻度的标尺，使读数方便，也便于分析和处理测量结果。
1.2
1.2.1
检测技术基础
检测技术的概念与作用
一、概念：
检测技术就是对被测量进行检出（传感器）、 变换（数学）、分析（跟数据库比照）、处理
（怎么完成下一步）和控制（综合）的综合认识
过程。
提问：检测和测量有什么异同？
Why?
检测技术是现代信息技术的基础和源头，
现代信息系统包括信息的采集、传输和处理
被测量 传感器 测量 电路 指示仪
记录仪
电源
数据处 理仪器
1.2.3
检测技术的发展趋势
P6
检测技术的发展趋势主要有以下两个方面：
第一
新原理、新材料和新工艺将产生更多品
质优良的新型传感器。
第二 检测系统或检测装置目前正迅速地由模
拟式、数字式向智能化方向发展。
1.1
概述
传感器基础知识
P1
1.定义 传感器就是能感知外界信息并能按一定规律 将这些信息转换成可用信号的机械电子装置。 如下图所示: 物理量 电量
力 时间 温度 光 湿度
压力 频率
2)按工作原理分类:
机械式，电气式，光学式，流体式等。
切削力测量应变片
动圈式磁电传感器
3)按信号变换特征： 能量转换型和能量控制型。
能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作。 例如：热电偶温度计。（热－电阻） 能量控制型：从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化。 例如：电阻应变片。（热－力－电阻）
4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系： 物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来 实现信号变换。如：水银温度计。 结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变. 例如：电容式和电感式传感器。
4.传感器的命名
由主题词加四级修饰语构成。 主题词——传感器； 第一级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定语； 第二级修饰语——转换原理，一般可后续以“式”字； 第三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感器结 构、性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征， 一般可后续以“型”字； 第四级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、灵 敏度等）。
1.1.4.
1、迟滞
传感器的迟滞与重复性
P3
迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间， 输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对 同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往
往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。
通过实验，找出输出量的这种最 yy 大差值，并以满量程输出YFS的百 分数表示，如下式
R电阻器-J金属膜-7精密-1序号-0.125w额定功率-5.1k标称阻值-I误差5%。
5.传感器的代号 依次为主称（传感器） 被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C；(sensor or transducer) 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字 母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写 字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来 表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。 例： 应变式位移传感器： C WY-YB-20；
r0 m
m
L
100 %
对一台确定的仪表或一个检测系统，最 大引用误差就是一个定值。
测量仪表一般采用最大引用误差不能超过的允
许值作为划分精度等级的尺度。
工业仪表常见的精度等级有0.1级，0.2级， 0.5级，1.0级，1.5级，2.0级，2.5级， 5.0级。
精度密度和精确度等级为1.0的仪表，在使用时它的最大引
附录表2：常用被测量代码表
电流 /DL 声压 /SY 位移 /WY 电场强度 /DQ 电压 /DY 红外光 /HG 图像 /TX 温度 /W [体]温 /[T]W 磁通量 /CT
附录表3：常用转换原理代码表
感应/GY 电磁/DC 变压器/BY 电感/DG 磁电/CD 电位/DW
见附表2 P240 见附表3 P242
并由题意已知：A＝0.5％，YFS＝（1200－600）℃， 得最大允许绝对误差为3℃。 检验某点的最大绝对误差为4℃，大于3℃，故此传感器不合格。 4)系统误差 5)随机误差 P10
精确度的两个指标 ：精密度、正确度
a） 精密度δ 它说明测量结果的分散性。与随机误差相对应。 即对某一稳定的对象（被测量）由同一测量者用同一传感器和 测量仪表在相当短的时间内连续重复测量多测（等精度测量），其测 量结果的分散程度。δ越小则说明测量越精密。 通常，用精密度表示随机误差的大小。随机误差大，测量结果 分散，精密度低。反之，测量结果的重复性好，精密度高。 b）正确度ε 它说明测结果偏离真值大小的程度，即示值有规则偏离真值的 程度。指所测值与真值的复合程度（对应系统误差）。 c) 精确度(精度)τ 精确度是测量的正确度和精密度的综合反映。即测量的综合优 良程度。 在最简单的场合可取两者的代数和，即τ=ε＋δ。通常精确 度是以测量误差的相对值来表示的。
要求：多积累，利用不同传感检测的方法测 同一物理量。
表1-1 基本被测量和派生被测量
基本被测量 派生被测量
位移
速度 加速度
线位移 角位移 线速度 角速度 线加速度
角加速度
长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 旋转角、偏转角、角振 速度、振动、流量 转速、角振动 振动、冲击、质量
角振动、扭矩、转动惯量 重量、应力、力矩 周期、计数、统计分布 热容量、气体速度、涡流 光通量与密度、光谱分布 水气、水分、露点
度越高。（有前提条件）
克服方法：利用修正曲线或修正表
通常采用加修正值的方法来保证测量值的准确可靠，
仪表送上级计量部门检定，其主要目的就是获得一个准
确的修正值。例如，得到一个指示值修正表或修正曲线。
2)相对误差 3)引用误差 定义：绝对误差与仪表量程的比值。 目的：为了更合理地评价仪表质量。
引用误差是绝对误差与仪表量程上的比值， 通常以百分数表示。引用误差 r0 100 % L 如果以测量仪表整个量程中，可能出现 的绝对误差最大值δm代替δ，则可得到最大引 用误差r0m。