电气检测技术知识点

第一章 检测技术的基础知识

1、传感器的组成

功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件：直接感受被测量，并且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，它把输入量转换成电参数。转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

2、误差的基本概念及表达方式

（1）绝对误差：是示值与被测量真值之间的差值，通常用实际真值代表真值，并采用高一级标准仪器的示值作为实际真值。 （2）相对误差：绝对误差与真值或实际值之比. 相对误差通常用于衡量测量的准确程度，相对误差越小，准确程度越高。

（3）引用误差：是一种实用方便的相对误差，常在多档和连续刻度的仪器仪表中应用。 选用仪表时，一般使其最好能工作在不小于满刻度值三分之二的区域。

3、误差的分类与来源

（1）系统误差：在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。它产生的主要原因是仪表制造、安装或使用方法不正确，也可能是测量人员一些不良的读数习惯等。

（2）随机误差：服从统计规律的误差称随机误差，又称偶然误差。误差产生的原因很复杂，所以不能用修正或采取某种技术措施的办法来消除。

应该指出，在任何一次测量中，系统误差与随机误差一般都是同时存在的，而且两者之间并不存在绝对的界限。

（3）粗大误差：在相同的条件下，多次重复测量同一量时，明显地歪曲了测量结果的误差，称为粗大误差，简称粗差。粗差是由于疏忽大意，操作不当，或测量条件的超常变化而引起的。含有粗大误差的测量值称为坏值，所有的坏值都应去除，但不是主观或随便去除，必须科学地舍弃。正确的实验结果不应该包含有粗大误差。

4、随机误差的特点

（1）绝对值相等，符号相反的误差在多次重复测量中出现的可能性相等；

（2）在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超出某一限度；

（3）绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差在多次重复测量中出现的机会多；

（4）随机误差的算术平均值随测量次数的增加而趋于0。

5、数据的舍入规则

尾数不等于5时采用四舍五入，尾数等于5时采用偶数法则。舍去部分的数值等于保留末位的0.5个单位，末位是偶数，则末位不变，末位是奇数，则末位进1。

采用偶数规则是为了在较多的数据舍入处理中，使产生正负舍入误差的概率近似相等，从而使测量结果受舍入误差的影响减小到最低程度。

6、有效数字

有效数字和数据的准确度（误差）密切相关，它所隐含的极限误差不超过有效数字末位的半个单位。

0100%100%x x L x

δ∆∆=⨯≈⨯

7、基本误差和附加误差（按使用条件划分）

（1）基本误差：测量仪器在额定条件下工作时所具有的误差，称为基本误差。如电源电压、温度、湿度等。属于系统误差。测量仪表的精度等级就是由其基本误差决定的。

（2）附加误差：当使用条件偏离标准条件时，传感器和仪表必然在基本误差的基础上增加了新的系统误差，称为附加误差。如温度附加误差、电源电压波动附加误差等。附加误差在使用时应叠加到基本误差上去。

8、系统误差的发现与校正

测量误差中包括系统误差和随机误差，由于它们的性质不同，对测量结果的影响及处理的方法也不同。

（1）随机误差分布的特点：

★对称性。随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差出现的次数相同，或者是概率密度分布曲线 对称于纵轴。 ★抵偿性。相同条件下，当测量次数N →∞时，全体误差的代数和为0，亦即 ，或者说，正误差与负误差相互抵消。当测量次数无限多时，误差的算术平均值趋近于零，也就是数学期望为零。这是随机误差最本质的特性。

★单峰性。绝对值小的误差出现的次数多，绝对值大的误差出现的次数少。换言之，绝对值小的误差比绝对值大的误差的概率密度大，在 处概率最大，即 。

★有界性。绝对值很大的误差几乎不出现，故可认为随机误差有一定的界限。

(2）系统误差的发现与校正

系统误差产生的原因是较复杂的，它可以是某个原因引起的，也可以是几个因素综合影响的结果。主要有：

①由于测量设备、试验装置不完善，或安装、调整、使用不得当引起的误差。如测量仪表未经校准投入使用。

②由于外界环境影响而引起的误差。如温度漂移、测量现场电磁场的干扰等。

③由于测量方法不正确，或测量方法所赖以存在的理论本身不完善引起的误差。如使用大惯性仪表测量脉动气流的压力，则测量结果不可能是气流的实际压力，甚至也不是真正的均值。

④测量人员方面因素引起误差。如测量者在刻度上估计读数时，习惯偏于某一方向；动态测量时，记录某一信号有滞后的倾向。

（3）按系统误差的特点，可以分为恒值（定）系统误差和变值系统误差。

（4）发现系统误差的常用方法如下：

（1） 实验对比法 （2）剩余误差观察法 （3）不同公式计算标准误差比较法（4）计算数据比较法

（5）系统误差的校正

（1）补偿法 （2）差动法 （3）比值补偿法 （4）测量数据的修正

9、传感器的静态特性

（1）精确度：用精密度、准确度和精确度三个指标来描述。

①精密度：精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。检查测

量结界的分散程度。

②准确度：它说明传感器输出值与真值的偏离程度。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；同样准确度高不一定精密度高。

③精确度：它是精密度和准确度两者的总和，精确度高表示精密度准确度都比较高。 ()f δδ-1lim 0N i N i δ→∞=∑=0δ=()()max 0f f δ=