第一章检测技术的基本概念

第一章 检测技术的基本概念

测量方法分类

可分为静态测量和动态测量、直接测量和间接测量、模拟式测量和数字式测量、接触式测量和非接触式测量、在线测量和离线测量。根据测量的具体手段来分，又可分为偏位式测量、零位式测量和微差式测量

测量误差及数据处理 1．什么是绝对误差？ 绝对误差是指测量值A x 与真实值A 0之间的差值，即 Δ＝A x －Ａ0 （1-1） 2．什么是相对误差？

相对误差用百分比的形式来表示，一般多取正值。

（1）示值相对误差x 用绝对误差与被测量A x 的百分比来表示，即

%100⨯∆

=

x

x A γ （1-2） （2）引用误差m 有时也称满度相对误差。它用测量仪表的绝对误差与仪器满度值A m 的百分比来表示的。即

%100m

⨯∆

=

A m γ （1-3） 3．什么是准确度等级？

上式中，当 取仪表的最大绝对误差值 m

时的引用误差常被用来确定仪表的准

确度等级S ，即

100m

m

⨯=

A ΔS （1-4） 根据给出的准确度等级S 及满度值A m ，可以推算出该仪表可能出现的最大绝对误差m 、示值相对误差等。 重要提示：

仪表的准确度在工程中也常称为“精度”，准确度等级习惯上称为精度等级

我国的模拟仪表通常分七种等级，如表1-1所示。我们可以从仪表的使用说明书上读得仪表的准确度等级，也可以从仪表面板上的标志判断出仪表的等级。从图1-4所示的电压表右侧，我们可以看到该仪表的准确度等级为2.5级，它表示对应仪表的

引用误差所不超过2.5％。

表1-1 仪表的准确度等级和基本误差

准确度等级0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 基本误差±0.1% ±0.2% ±0.5% ±1.0% ±1.5% ±2.5% ±5.0%

例题：

1. 已知被测电压的准确值为220V，请观察并计算图1-4所示的电压表上的准确度等级S、满度值A m、最大绝对误差Δm、示值A x、与220V正确值的误差Δ、示值相对误差x以及引用误差m。

2. 示值相对误差有没有可能小于引用误差？在仪表绝对误差不变的情况下，被测电压降为22V，示值相对误差x将变大了？还是变小了？

解：

1. 从图1-4可知，准确度等级S＝5.0级，满度值A m＝300V。

最大绝对误差Δm＝300V×5.0÷100＝15V，示值A x＝230V。

用更高级别的检验仪表测得被测电压（220V）与示值值的误差Δ＝10V，示值相对误差x＝4.3%。

引用误差m＝（10/300）×100%＝3.3%，小于出厂时所标定的5.0%。

2. 若绝对误差仍为10V，当示值A x为22V，示值相对误差

＝（10/22）×100%=45%。与测量220V时相比，示值相对误差大多啦

x

结论：

由上例得到的结论：在选用仪表时应兼顾准确度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上。

（二）测量误差的分类

1．粗大误差？

明显偏离真值的误差称为粗大误差。粗大误差主要是由于测量人员的粗心大意及电子测量仪器受到突然而强大的干扰所引起的。如测错、读错、记错、外界过电压尖峰干扰等造成的误差。

就数值大小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误差。当发现粗大误差时，应予以剔除。

2．系统误差？

图1-5 用超声波测距仪多次测量两座大楼之间距离的统计数据

如果先将图1-5中的粗大误差剔除，再将多次测量值取算术平均值，试算出两座大楼之间的距离为多少米？

还有哪些类似于图1-5分布规律的例子？

提示：例如某校男生的身高的分布，交流电源相电压的波动，以及用激光测量某桥梁

图1-8 能够将压力转换成位移的敏感元件——弹簧管

电位器式压力传感器示意图如图1-9所示。当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。电位器电阻的变化量反的变化。

在这个传感器中，弹簧管为敏感元件，它将压力转换成角位移α。电位器为传感元件，它将角位移转换为电参量——电阻的变化（ΔR）。

图1-9 电位器式压力传感器

a）原理示意图b）外形图

1-弹簧管（敏感元件）2－电位器（传感元件、测量转换电路）

3－电刷4－传动机构（齿轮-齿条）

图1-10 电位器式压力传感器原理框图

人们总是希望传感器的输入与输出的关系成正比，即

表的刻度均匀，在整个测量范围内具有相同的灵敏度。如果传感器的输入与输出的关