第1章 自动检测技术基础
自动检测技术及仪表 第1章 检测技术及仪表概述
五、检测技术及仪表的研究内容
（1）研究传感原理方法及相应器件设备。 （2）研究信息处理（如信号放大、滤波等）与变换的方法。
【克服干扰；从间接信号中恢复目标信息。】 （3）研究检测问题中信息传输、接收、存储、显示的方法与技术。 （4）研究抗干扰技术和故障检测、诊断的功能。 （5）研究检测方法、检测仪表及检测系统的理论分析方法、参数及结 构的最优化设计技术。 （6）研究智能仪表的设计与集成方法。
2023年8月14日
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第1章第7页
二、检测技术及仪表的应用
工业生产 医疗卫生 日常生活 军工武器 ……
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三、检测技术及仪表的地位和作用
人类正在走出机械化的过程，进入以物质手段扩展人的感官神经系统
及脑力智力的时代，而这种物质手段的首要方面正是检测技术及仪器仪表。
测。
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第1章第17页
二、直接检测、间接检测与联立检测
联立测量（也称组合测量）
其中： x1, x2, …, xm：被测量 y1，y2，…， yn：直接测得值
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二、直接检测、间接检测与联立检测
检测刻线0、1、2、3间的距离，要求每个刻线间隔测 量3次：
自动检测技术：能够自动地完成整
个检测过程的技术，以信息的获取、 转换、显示和处理的自动化为主要研 究内容。
研究新的检测方法
仪表技术 利用新的检测技术
开发现代化的检测系统
自动检测技术 检测技术
检测仪表技术
获取分辨率、准 确度、稳定性和 可靠性都很高的 对象信息
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第1章第12页
自动检测技术概述
成分量传感器
状态量传感器
如：各种接近开关 等
探伤传感器等
如：超声波探伤仪等
模拟传感器 （3）按输出量种类来分 数字传感器 直接传感器
（4）按传感器结构来分
差动传感器
补偿传感器
数字人体称重仪
数字压力变送器
1.3 测量误差
测量技术中的名词：等精度测量、非等精度测量、真值、实际值、标称值、 示值、测量误差。
第一章自动检测的检测定义：包含有测量、检验的意义，有对被测对象有用信号检出的含义。 目的就是反映、揭示客观世界存在的各种运动状态的规律。
检测分类：以被测量信号分类，为电量、和非电量技术二大类。
自动检测：就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而 自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰 因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率。
x x A
针对存在的误差，往往利用修正值。提高测量值的精确度。 注意：修正值可能为曲线、公式、表
2 相对误差 ①实际相对误差
A 100 % A
②示值相对误差
x 100 % x
③满度（或引用）相对误差
n
x xn
100%
nm
xm 100% a% xn
1.算术平均值
n x1 x2 .... xn xi x n i 1 n
2.标准差
i 1
n
2 i
n
系统误差的消弱和消除 粗大误差的判别与剔除
二 、传感器的分类及命名
1. 分类 参量传感器
电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器等 热电偶传感器
（1）按工作 原理划分
自动检测技术及应用》教案
自动检测技术及应用教案章节：第一章自动检测技术概述教学目标：1. 了解自动检测技术的定义、作用和分类。
2. 掌握常见自动检测技术的原理和应用。
3. 理解自动检测技术在工程实践中的应用价值。
教学内容：1. 自动检测技术的定义和作用2. 自动检测技术的分类3. 常见自动检测技术及其原理4. 自动检测技术在工程实践中的应用案例教学过程：1. 引入：通过生活中常见的自动检测实例，如自动门、自动感应灯等，引发学生对自动检测技术的兴趣。
2. 讲解：详细讲解自动检测技术的定义、作用和分类。
3. 示范：通过示例演示常见自动检测技术的原理和应用。
4. 实践：让学生参与实际操作，体验自动检测技术的工作原理和应用效果。
5. 讨论：引导学生思考自动检测技术在工程实践中的应用价值，并提出问题引导学生深入思考。
教学评价：1. 学生能准确回答自动检测技术的定义、作用和分类。
2. 学生能理解常见自动检测技术的原理和应用。
3. 学生能认识到自动检测技术在工程实践中的应用价值。
教案章节：第二章传感器技术基础教学目标：1. 了解传感器的定义、作用和分类。
2. 掌握常见传感器的原理和应用。
3. 理解传感器在自动检测系统中的重要性。
教学内容：1. 传感器的定义和作用2. 传感器的分类3. 常见传感器的原理和应用4. 传感器在自动检测系统中的重要性教学过程：1. 引入：通过生活中的传感器实例，如温度计、光敏电阻等，引发学生对传感器的兴趣。
2. 讲解：详细讲解传感器的定义、作用和分类。
3. 示范：通过示例演示常见传感器的原理和应用。
4. 实践：让学生参与实际操作，体验传感器的工作原理和应用效果。
5. 讨论：引导学生思考传感器在自动检测系统中的重要性，并提出问题引导学生深入思考。
教学评价：1. 学生能准确回答传感器的定义、作用和分类。
2. 学生能理解常见传感器的原理和应用。
教案章节：第三章信号处理与分析教学目标：1. 了解信号处理的定义、作用和分类。
检测技术基础知识
第1章 检测技术基础知识
2. 按测量方式分类
1）
在测量过程中，用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的 测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时标准 量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准。 在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值， 决 定被测量的数值。它以直接方式实现被测量与标准量的比较， 测量过程比较简单、迅速，但是测量结果的精度较低。这种测 量方法广泛用于工程测量中。
第1章 检测技术基础知识 3）
在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立 方程组才能得到最后结果，则称这样的测量为联立测量(也称 为组合测量)。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件， 才能获得一组联立方程所需要的数据。
联立测量的操作手续很复杂，花费时间很长，是一种特殊 的精密测量方法。它多适用于科学实验或特殊场合。
第1章 检测技术基础知识 1.2.2
1.
1）
在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算， 就能直接表示测量所需要的结果，称为直接测量。例如，用磁 电式电流表测量电路的支路电流，用弹簧管式压力表测量锅炉 压力等就为直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而迅速， 缺点是测量精度通常较低。这种测量方法是工程上大量采用的 方法。
第1章 检测技术基础知识 3. 网络化检测系统
总线和虚拟仪器的应用，使得组建集中和分布式测控系统 比较方便，可满足局部或分系统的测控要求，但仍然满足不了 远程和范围较大的检测与监控的需要。近十年来，随着网络技 术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网 络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测 系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步 取代相对封闭的集中和分散相结合的集散检测系统。又如，面 向Internet的网络化检测系统，利用Internet丰富的硬件和软 件资源，实现远程数据采集与控制、高档智能仪器的远程实时 调用及远程监测系统的故障诊断等功能；
自动检测与仪表考纲
千里之行，始于足下。
课程内容与考核目标
第一章检测技术的基本概念
第三章电阻式传感器
1、领略：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的基本结构和特点。
2、控制：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量原理。
3、熟练控制：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量主意和应用。
第四章电感式传感器
1、领略：自感式传感器种类和电感式传感器在工业自动化检测中的应用。
2、控制：自感式传感器的测量原理和转换电路，差动变压器式传感器的工作原理、主要性能和测量电路。
第五章电涡流式传感器
1、领略：电涡流式传感器的工作原理、结构及特性。
2、控制：电涡流式传感器的测量转换电路。
3、熟练控制：电涡流传感器在位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和临近开关等方面的应用。
第六章电容式传感器
1、领略：电容式传感器的工作原理、结构形式和应用特点。
2、控制：控制电容式传感器的测量与转换电路，以及电容式传感器在振动、压力、位移、流量等物理量的测量和电容式临近开关等方面的应用。
1、领略：压电效应现象，石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料的压电效应，压电材料的应用特点。
2、控制：压电式传感器测量转换电路及应用。
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自动检测与转换技术题库(含答案)
自动检测与转换技术题库(含答案)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII第一章检测技术的基础知识（本文档适合电气工程类专业同学朋友们，希望能帮到你们）一、填空题1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。
2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。
3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。
4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值 2/3 的区域。
5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。
6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。
7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。
（因为U≥2/3Umax）8、有一温度计，它的量程范围为0～200℃，精度等级为0.5级。
该表可能出现的最大误差为 1℃，当测量100℃时的示值相对误差为 1% 。
9、传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，它的作用是将非电量转换成与之具有一定关系的电量。
10、传感器一般由敏感元件和转换元件两部分组成。
11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为 60mv/mm 。
二、选择题1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。
A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。
A．转换元件 B．敏感元件 C．转换电路 D．嵌入式微处理器3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。
今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。
自动检测技术ppt课件
特点： 综合性（机、光、电一体）,先进性（学科发展）, 广泛性,传成性 软硬件结合
应用： 1、产品检测和质量控制 2、安全经济运行监测 3 、自动化技术四个支柱之一 4、推动科技发展
检测技术在国民经济中的地位和作用
一目了然
数字式仪表
数字式仪表 的特点： 准确，但最 后一位经常 跳动不止。
热敏电阻
LED、LCD的特点：
LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高， 但不利于夜间观察。
带背光板的LCD可以在夜间观看
特点——
能显示复杂的 图形和曲线，
但价格昂贵。
图像显示
图像显示（续）
带RS-232接口的万用表及图像显示
工业检测涉及的内容（续）
物体的性质和成分量： 空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、
液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色 状态量：
工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态 （超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）
电工量（U、I、f、R、Z、E、B ……在电工、电子等课程
一种典型的自动检测系统
（检测系统在发电厂的应用） .
传感器简介：
①传感器是测量装置，能完成检测任务；
②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、
生物量等；
V、I、F、P
③输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，
可以是气、光、电物理量，主要是电物理量；
④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。
检测技术在卫星中的应用 红外扫 描区域
人造卫星
检测技术在海啸预报中的应用
自动检测技术及应用第一章
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、测量 不确定度，以及传感器的基本特性等，是检 测技术的理论基础。
第一节 检测技术的基本概念及方法
静态测量
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2
对缓慢变化的对 象进行测量亦属于静 态测量。
最高、最低 温度计
Lmax L 100% ymax ymin
作图法求端基线性度演示
首先作一根理论直线——将仪表输出起始 点与满量程点连接起来的直线。
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可靠性 ：可靠性是反映检测系统在规
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。 磨合期又称 早期失效期 稳定期又称 偶然失效期 失效期又称 衰老失效期
测量转换电路的作用是将传感元件输出 的电参量转换成易于处理的电压、电流或频 率量。 在左图中，当电 位器的两端加上电源 后，电位器就组成分 压比电路，它的输出 量是与压力成一定关 系的电压Uo 。
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分压比电路的计算公式如下：
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
测量不确定度的分类
为了正确地评定测量结果的不确定度，应 全面分析影响测量结果的各种因素，仔细列出 测量结果的所有不确定度来源。 不确定度评定得太大，会造成资源浪费， 评定得太小，将影响工程质量。在完成不确定 度的分析和评定后，应给出不确定度报告 。
测量不确定度的来源
①对被测量的定义不完善；②被测量定义复 现的不理想；③被测量的样本不能代表定义的 被测量；④环境条件对测量过程的影响考虑不 周，或环境条件的测量不完善；⑤模拟仪表读 数时人为的偏差；⑥仪器分辩力或鉴别阈不 够；⑦赋予测量标准或标准物质的值不准；⑧ 从外部来源获得并用以数据计算的常数及其他 参数不准；⑨测量方法和测量过程中引入的近 似值及假设；⑩在相同条件下被测量重复观测 值的变化等 。
自动检测技术第一章复习题(附答案)
第一章检测技术的基础知识一、填空题1．传感器一般由、和三部分组成。
（敏感元件；转换元件；转换电路）2．传感器中的敏感元件是指被测量，并输出与被测量的元件。
（直接感受；成确定关系的其它量）3．传感器中转换元件是指感受由输出的、与被测量成确定关系的，然后输出的元件。
（敏感元件；另一种非电量；电量）4、直接测量方法中，又分、 和。
（零位法 偏差法 微差法）5、零位法是指与在比较仪器中进行 ，让仪器指零机构 ，从而确定被测量等于。
该方法精度。
（被测量 已知标准量 比较 达到平衡/指零 已知标准量 较高）6、偏差法是指测量仪表用相对于 ，直接指出被测量的大小。
该法测量精度一般不高。
（指针、表盘上刻度线位移）7、微差法是和的组合。
先将被测量与一个进行 ，不足部分再用测出。
（零位法 偏差法 已知标准量 比较 偏差法）9、测量仪表的精确度简称 ，是和的总和，以测量误差的来表示。
（精度 精密度 准确度 相对值）10、显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。
（最小变化） 2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。
（静态特性；动态特性）3．传感器静态特性的主要技术指标包括、、、、和。
（线性度；灵敏度；灵敏度阈；迟滞；重复性）5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的与输出。
（最大偏差；满度值之比）6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下，与之比。
线性传感器的灵敏度是个。
（输出变化量；输入变化量；常数）7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间，曲线。
（输入-输出；不重合程度）8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续所得输出-输入特性曲线。
（重复测量；不一致程度/重复程度）9．传感器变换的被测量的数值处在状态时，传感器的的关系称传感器的静态特性。
（稳定；输入-输出）二、单项选择题1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为 C 级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于 0.9%，应购买 B 级的压力表。
1检测技术基础知识-概述
主要测量被测量随时间的变化规律。
2.频域测量（稳态测量）
主要目的是获取待测量与频率之间的关系。
3.数据域测量（逻辑量测量）
主要是用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑状
态进行测量。
4.随机测量（统计测量）
主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。
1.5 xm m xm 100 1.5V 100
可见：同一量程内，测得值越小，示值相对误差 越大。因此测量中所用仪表的准确度并不是测量 结果的准确度，一般测得值的准确度是低于仪表 的准确度，在示值和满度值相等时两者才相等。 例2：某1.0级电流表，满度值Xm=100uA，求测量值 测量时，为减小误差，示值应尽量接近满度值， 一般也不小于满度值的2/3为宜。 X1=100uA，X2=80uA，X3=20uA时的绝对误差和示值
小依次划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七级。 如某电压 表S=0.5，即表明它的准确度等级为0.5级，也就是它的满度相对 误差不超过0.5%，即 m 0.5% ，习惯上写成 m 0.5%。
例1：某电压表S=1.5，试标出它在0-100V量程中的最
大绝对误差。 解：该表在0-100V量程内上限值（仪表满度值）为 Xm=100V，而S=1.5，所以
第三节 误差理论
3.1 测量误差的基本概念
误差公理 真值 指定真值（约定真值） 实际值（相对真值） 标称值 示值（测量值）
3.2 测量误差的分析
1.按表示方法分析 （1）绝对误差：示值AX与被测量真值A0之间的差值。
Δ A=AX-A0 式中： Δ A为绝对误差，AX为示值（测量值）， A0为被测量的真值，但该值一般很难得到，所以 一般用实际值A来代替被测量的真值。即绝对误差一般表 示为Δ X=AX-A 修正值：实际值A与示值AX之间的差值。 C=A-AX C为修正值，其绝对值和绝对误差Δ X相等，但符号相反。 即： C= -Δ X =A-AX
自动检测技术及应用》教案
《自动检测技术及应用》教案第一章：自动检测技术概述1.1 教学目标了解自动检测技术的定义、分类及发展历程。
掌握自动检测技术的基本原理和应用领域。
1.2 教学内容自动检测技术的定义和分类。
自动检测技术的发展历程。
自动检测技术的基本原理。
自动检测技术的应用领域。
1.3 教学方法讲授法：讲解自动检测技术的定义、分类及发展历程。
案例分析法：分析自动检测技术在实际应用中的例子。
1.4 教学资源教材：《自动检测技术及应用》。
课件：自动检测技术的发展历程、应用领域等。
1.5 教学评价课堂问答：了解学生对自动检测技术定义、分类的掌握情况。
第二章：温度检测技术2.1 教学目标了解温度检测技术的定义、分类及原理。
掌握温度检测技术在实际应用中的例子。
2.2 教学内容温度检测技术的定义和分类。
温度检测技术的基本原理。
温度检测技术在实际应用中的例子。
2.3 教学方法讲授法：讲解温度检测技术的定义、分类及原理。
案例分析法：分析温度检测技术在实际应用中的例子。
2.4 教学资源教材：《自动检测技术及应用》。
课件：温度检测技术的原理、实际应用等。
2.5 教学评价课堂问答：了解学生对温度检测技术定义、分类的掌握情况。
课后作业：要求学生分析一个温度检测技术在实际应用中的例子。
第三章：压力检测技术3.1 教学目标了解压力检测技术的定义、分类及原理。
掌握压力检测技术在实际应用中的例子。
3.2 教学内容压力检测技术的定义和分类。
压力检测技术的基本原理。
压力检测技术在实际应用中的例子。
3.3 教学方法讲授法：讲解压力检测技术的定义、分类及原理。
案例分析法：分析压力检测技术在实际应用中的例子。
3.4 教学资源教材：《自动检测技术及应用》。
课件：压力检测技术的原理、实际应用等。
3.5 教学评价课堂问答：了解学生对压力检测技术定义、分类的掌握情况。
课后作业：要求学生分析一个压力检测技术在实际应用中的例子。
第四章：流量检测技术4.1 教学目标了解流量检测技术的定义、分类及原理。
自动检测技术题库
第一章检测技术的基础知识一、填空题1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。
2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。
3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。
4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。
5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。
6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。
7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。
（因为U≥2/3Umax）二、选择题1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。
A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。
A．转换元件B．敏感元件C．转换电路D．嵌入式微处理器3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。
今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。
A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。
今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。
A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。
A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级6．在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的Ｃ左右为宜。
检测技术基础知识
精度是反映检测仪器的综合指标，精度 高必须做到准确度高、精密度也高，也就是说 必须使系统误差和随机误差都小。 2.按被测参量与时间的关系分类 按被测参量与时间的关系可分为静态误差 和动态误差两大类。习惯上，在被测参量不随 时间变化时所测得的误差称为静态误差；在被 参测量随时间变化过程中进行测量时所产生的 附加误差称为动态误差。
X X0 x 100% 100% X0 X0
(1.4)
用相对误差通常比其绝对误差能更好地说明不同 测量的精确程度，一般来说相对误差值小，其测量 精度就高；相对误差本身没有量纲。
在评价检测系统的精度或不同的测量质量时， 利用相对误差作为衡量标准有时也不很准确。故 用下面的引用误差的概念来评价测量的质量更为 方便。
max
xmax L 100% 1.05 100% 0.105% 1000
任何符合计量规范的检测仪器（系统） 都满足
max G %
2.容许误差
（1.7）
容许误差是指检测仪器在规定使用 条件下可能产生的最大误差范围，它也是 衡量检测仪器的最重要的质量指标之一。
（1）工作误差 工作误差是指检测仪器（系统）在规定工作 条件下正常工作时可能产生的最大误差。
(2)马利科夫准则 马利科夫准则适用于判断、发现和确定线 性系统误差。此准则的实际操作方法是将在同 一条件下顺序重复测量得到的一组测量值 X1、X 2、„、X n 按序排列，并根据（1-8）式
1 n vi X i X i X i X n i 1
（1-8）
式中 X i ——第次测量值； ——测量次数； X ——全部n次测量值的算术平均值， 简称测量均值； i ——第次测量的残差。 求出它们相应的残差 1， 2，„， i，„， n , 并将这些残差序列以中间 k 为界分为前 后两组分别求和，然后把两组残差和相 减，即
自动检测技术及应用》教案
自动检测技术及应用第一章：自动检测技术概述1.1 教学目标1. 了解自动检测技术的基本概念、原理和分类。
2. 掌握自动检测技术在工程应用中的重要性。
3. 理解自动检测技术的发展趋势。
1.2 教学内容1. 自动检测技术的定义与原理2. 自动检测技术的分类及特点3. 自动检测技术在工程应用中的案例分析4. 自动检测技术的发展趋势1.3 教学方法1. 讲授法：讲解自动检测技术的基本概念、原理和分类。
2. 案例分析法：分析自动检测技术在工程应用中的实际案例。
3. 讨论法：引导学生思考自动检测技术的发展趋势。
1.4 教学资源1. 教材：自动检测技术及应用。
2. 多媒体课件：图片、视频等。
1.5 教学过程1. 引入：介绍自动检测技术在现代工程中的重要性。
2. 讲解：讲解自动检测技术的定义与原理。
3. 案例分析：分析自动检测技术在工程应用中的案例。
4. 讨论：探讨自动检测技术的发展趋势。
5. 总结：回顾本节课的重点内容。
第二章：传感器技术2.1 教学目标1. 了解传感器的基本概念、分类和性能指标。
2. 掌握常见传感器的原理及应用。
3. 了解传感器信号处理方法。
2.2 教学内容1. 传感器的基本概念与分类2. 传感器的性能指标3. 常见传感器的原理及应用4. 传感器信号处理方法2.3 教学方法1. 讲授法：讲解传感器的基本概念、分类和性能指标。
2. 实例讲解法：介绍常见传感器的原理及应用。
3. 讨论法：分析传感器信号处理方法。
2.4 教学资源1. 教材：自动检测技术及应用。
2. 多媒体课件：图片、视频等。
2.5 教学过程1. 引入：介绍传感器在自动检测技术中的重要性。
2. 讲解：讲解传感器的基本概念与分类。
3. 实例讲解：介绍常见传感器的原理及应用。
4. 讨论：分析传感器信号处理方法。
5. 总结：回顾本节课的重点内容。
第三章：自动检测系统的设计与实现3.1 教学目标1. 掌握自动检测系统的设计步骤。
2. 了解自动检测系统的组成及功能。
自动检测技术及应用(复习要点及公式)
《自动检测与转换技术》 本书学习特点：(1) 理清理论和应用之间的关系（题型：选择20个，填充15个，判断5个，简答30分，计算5题30分）熟悉以前的考卷，难度和风格基本和以前考卷相似。
着重理论基础，应用也离不开基础，精力要放在基本知识点，应用实例不要花太多时间。
(2) 重要的知识点要背，否则将无法做简答题，重要的知识点会在考卷中反复出现，可能是简答，也可能是选择。
(3) 力争把计算题拿满分(30分)题型和以前不会有太大变化，所用公式基本相同，但所求量和已知量会有所不同。
第一章 检测技术的基本概念 ——1个计算题、1个简答题以及基本概念知识点1、测量的方法 P5 ①按手段分：直接测量、间接测量； ②按是否随时间变化分：静态测量(缓慢变化) 、动态测量(快速变化)；③按显示方式分 模拟测量、数字测量 (07.04填)偏位式测量——如：弹簧秤P6 测量的具体手段 零位式测量——如：天平、用平衡式电桥来测量电阻值均属零位式测量微差式测量——如：核辐射钢板测厚仪知识点2、测量误差 P8 （计算题一定有）(1) 绝对误差 △＝A x －A 0 A x 为测量值 A 0为真值(2) 相对误差 a 、实际相对误差 γA ＝△/A 0×100%b 、示值相对误差 γx ＝△/A x ×100%c 、满度相对误差 γm ＝△/A m ×100% A m 为量程 A m ＝A max －A min用于判断仪表准确度等级精确度 s ＝│△m /A m │×100P8 * 我国模拟仪表有7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级，其他等级是没有的P9 例1-1 例1-2 看懂又例：有三台仪表，量程为0～600℃，精度等级2.5级、2.0级、1.5级（仅作例题，实际无2.0级仪表）现需测量500℃左右温度，要求其相对误差不超过2.5%，应选哪只仪表合理？ (07.04计)解：实际允许误差 △＝500×2.5%＝12. 5℃ 2.5级仪表最大误差 △1＝600×2.5%＝15℃2.0级仪表最大误差 △2＝600×2.0%＝12℃ 1.5级仪表最大误差 △3＝600×1.5%＝9℃ 选用2.0级仪表较为合理又例：有一仪表测量范围为0～500℃，重新校验时，发现其最大绝对误差为6℃，问这只仪表可定几级？ (07.04选) (07.04计)解：γm ＝△/A m ×100%＝6/500×100%＝1.2% 该仪表应定为1.5级* P9 (选/判)选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上，选仪表量程为实际值的1.5倍。
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理论真值： 理论上存在、计算推导出来，如三角形内角和180°。 理论真值： 理论上存在、计算推导出来，如三角形内角和 ° 约定真值： 国际上公认的最高基准值。 基准米,定义米是 定义米是1／ 约定真值： 国际上公认的最高基准值。如：基准米 定义米是 ／ 299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。 秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。 秒的时间间隔内光在真空中行程的长度 相对真值： 利用高一等级精度 高一等级精度的仪器或装置的测量结果作为近似真值 相对真值： 利用高一等级精度的仪器或装置的测量结果作为近似真值 标准仪器的测量标准差< 标准仪器的测量标准差 1/3 测量系统标准差→
性质：有规律，可再现，可以预测。 性质：有规律，可再现，可以预测。 原因：原理误差、方法误差、环境误差、使用误差。 原因：原理误差、方法误差、环境误差、使用误差。
刘玉长
处理：理论分析、实验验证→ 修正。 处理：理论分析、实验验证→ 修正。
(2)随机误差 随机误差(random error)：指在实际条件下多 随机误差 次测量同一个量时，如果误差的绝对值和符号以 不可预定方式变化的误差，它反映了测量结果的 分散性，可用“精密度”的概念来表征。
一、检测
检测即测量，是为准确获取表征被测对象 特征的某些参数的定量信息，利用专门的技术工 具，运用适当的实验方法，将被测量与同种性质 的标准量(即单位量)进行比较，确定被测量对标 准量的倍数，找到被测量数值大小的过程。
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二、检测的基本方法
检测方法是实现检测过程所采用的具体方 法。根据检测仪表与被测对象的特点，检测方法 主要有以下几种： (1)接触式与非接触式 接触式与非接触式; 接触式与非接触式 (2)直接、间接与组合测量 直接、 直接 间接与组合测量； (3)偏差式、零位式与微差式测量。 偏差式、 偏差式 零位式与微差式测量。 还有其他的分类(如根据物理量、检测原理)。 刘玉长
(一)测量范围与量程
测量范围:指在正常工作条件下，检测系统或仪 测量范围 表能够测量的被测量值的总范围，测量范围用 下限值ymin至上限值ymax来表示，即ymin～ ymax。 测量量程:为测量范围上限与下限的代数差，即 测量量程 yFS=ymax-ymin
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(二)准确度
定义：准确度也称精确度， 定义：准确度也称精确度，是指测量结果与实际值
第Байду номын сангаас节 测量误差及处理方法
在测量过程中，由于测量方法的差异性， 测量工具准确性，观测者的主观性、外界条件的 变化及某些偶然因素等的影响，使得被测量的测 量结果与客观真值之间总存在一定的差值，这种 差值称为测量误差。
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一、测量误差
(一) 测量误差的表示方法 一
1、绝对误差∆ 被测量的测量值(xi)与真值(x0)之差。即 ∆=xi- x0
机 械 量 测 量 与 仪 表
成 分 分 析 仪 表
显 示 仪 表
新 型 检 测 技 术 与 仪 表
第一章 自动检测技术基础
本章介绍自动检测技术、仪表的基 本概念与有关测量误差及处理的基本原 理与方法。 第一节 自动检测的基本概念 第二节 测量误差及处理方法 第三节 测量不确定度
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第一节 自动检测的基本概念
(二) 变送器
其作用是将敏感元件输出信号变换成既保 存原始信号全部信息又更易于处理、传输及测量 的变量，因此要求变换器能准确稳定的实现信号 的传输、放大和转化。
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(三) 显示(记录)仪表
也称二次仪表，其将测量信息转变成人感 官所能接受的形式，是实现人机对话的主要环节。 显示仪表可实现瞬时或累积量显示，越限和极限 报警，测量信息记录，数据自动处理，甚至参量 调节功能。一般有模拟显示、数字显示与屏幕显 示三种形式。
性质： 性质： 对称性 正态分布 单峰性 有界性 抵偿性
原因：装置误差、环境误差、 原因：装置误差、环境误差、使用误差 处理：统计分析、计算处理→ 处理：统计分析、计算处理→ 减小
当测量次数足 够多时， 够多时，其算 术平均值趋于0 术平均值趋于
绝对值相等的正负误差出现的次数相等 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多 偶然误差绝对值不会超过一定程度
准确度等级(精度等级)
国际法制计量组织(OIML)建议书No.34推荐， 仪表的准确度等级采用以下数字： (1,1.5,1.6,2,2.5,3,4,5,6)×10n ,n=1,0,-1,-2,-3等 上述数列中禁止在一个系列中同时选用 1.5×10n和1.6×10n，3×10n也只有证明必要和合 理时才采用。 我国自动化仪表精度等级【GB/T13283-2008】 有0.01、0.02、(0.03)、(0.05)、0.1、0.2、0.25、 (0.3)、(0.4)、0.5、1.0、1.5、(2.0)、2.5、4.0、5.0 等级别(括号内的精确度等级不推荐采用)。 一般科学实验用的仪表精度等级在0.05级以 上；工业检测用仪表多在0.1~5.0级，其中校验用 的标准表多为0.1或0.2级，现场用多为0.5~5.0级。 刘玉长
五、检测仪表的主要性能指标
静态性能指标: 静态性能指标 不必考虑仪表输入量与输出量之间的动态 关系而只需考虑静态关系，联系输入量与输出量 之间的关系式中不含有时间变量。 动态性能指标: 动态性能指标 是测量仪表在动态工作过程中所呈现出的 特性，其反映测量仪表对随时间变化的被测量所 响应的性能，通常采用时域特性 频域特性 时域特性与频域特性 时域特性 频域特性等来 表征。 以下仅介绍静态性能指标。 以下仅介绍静态性能指标。 刘玉长
y
∆R δR = × 100% yFS
∆R
yFS
x 0 X
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(六)分辨力 六 分辨力
分辨力是指仪器能检出和显示被测信号的 最小变化量，是有量纲的数。分辨率是指仪器分 辨力除以仪表的量程。 对数字仪表而言，如果没有其他附加说明， 一般认为该表的最后一位所表示的数值就是它的 分辨力。分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。 而最大示值的倒数为数字表的分辨率。例如， 3½位表的最大示值为1999，则分辨率为： 1/1999≈1/2000=0.0005= 0.05% 即万分之五。 刘玉长
三、检测仪表的组成
检测仪表是实现检测过程的物质手段，是 测量方法的具体化，它将被测量经过一次或多次 的信号或能量形式的转换，再由仪表指针、数字 或图像等显示出量值，从而实现被测量的检测。
被测 对象 物理量 显示、记 录装置
传感器 电量
变送器
电量/数字量
检测仪表的组成框图
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(一) 传感器
传感器也称敏感元件，一次元件，其作用 是感受被测量的变化并产生一个与被测量呈某种 函数关系的输出信号。 传感器分类：根据被测量性质分为机械量 传感器、热工量传感器、化学量传感器及生物量 传感器等；根据输出量性质分为无源电参量型传 感器(如电阻式传感器、电容式传感器、电感式 传感器等)与发电型传感器(如热电偶传感器、光 电传感器、压电传感器等)。 刘玉长
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(3) 粗大误差 abnormal error )： 粗大误差( 指由于错误的读取示值，错误的测量方法 等所造成，明显歪曲了测量结果的误差。这种测 量值一般称为坏值或异常值，应根据一定的规则 加以判断后剔除。 性质：偶然出现，误差很大，异常数据， 性质：偶然出现，误差很大，异常数据， 与有用数据混在一起。 与有用数据混在一起。 原因：装置误差、使用误差。 原因：装置误差、使用误差。 处理：判断、剔除。 处理：判断、剔除。
检
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定。
2、相对误差
相对误差是指被测量的绝对误差与约定值 的百分比，通常有三种表示方式： (1)实际相对误差：约定值为被测量的真值。 δ实=∆/x0 ×100% (2) (2)给出值相对误差：约定值可选“测量值”、 “标称值”、“实验值”、“示值”、“刻度值” 等。 δ给=∆/x ×100% (3)引用误差：约定值为仪表量程yFS。 δ引=∆/ yFS ×100% 刘玉长
变差 = y上行 − y下行 yFS
max
× 100%
刘玉长
∆ Hmax = × 100% yFS
(五)重复性 重复性
重复性指在测量装置在同一工作环境，被 测对象参量不变的条件下，输入量按同一方向 做多次（三次以上）全量程变化时，输入输出 特性曲线的一致程度。用输入输出特性曲线间 最大偏差值∆R与量程yFS之比百分数来表示，如 图。
例1：某压力表的量程为10MPa，测量值的允许 误差为0.03MPa，则仪表的准确度等级为？ 解： 0.03/10×100%=0.3% 因为我国的自动化仪表精度等级中不推荐 采用0.3级仪表，所以仪表的准确度等级应为0.5 级。
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(三) 线性度
仪表实测输入输出特性 曲线与理想线性输入输出特 性曲线的偏离程度(如图)。用 实际输入输出特性曲线与理 想输入输出特性曲线间最大 偏差值Δm与量程yFS之比百 分数来表示，如图。
《自动检测和过程控制》 (第4版) 电子课件
刘玉长
上篇 自动检测
自动检测技术主要介绍工业过程控制中温度、 自动检测技术主要介绍工业过程控制中温度、 温度 压力、流量、物位、成分、机械量等的检测原 压力、流量、物位、成分、机械量等的检测原 方法与检测仪表。内容如下： 理、方法与检测仪表。内容如下： 检 测 技 术 基 础 刘玉长 温 度 检 测 与 仪 表 压 力 检 测 与 仪 表 流 量 测 量 与 仪 表 物 位 检 测 仪 表
相一致的程度，是测量的一个基本特征。 相一致的程度，是测量的一个基本特征。
∆max 仪表的允许误差 × 100% = × 100% 准确度 = 仪表的量程 yFS
∆max—仪表所允许的误差界限，即允许误差；
yFS —仪表量程。 通常用准确度(精度)等级来表示仪表的准 确度，其值为准确度去掉“±符号”及“%”后 的数字再经过圆整取较大的约定值。 刘玉长