测试与传感检测技术知识点(精华)

课程内容与考核要求

（注：涉及计算和复杂原理见课本）

第1章绪论

领会：直接比较法的基本概念：直接比较法无须经过函数关系计算，直接通过测量仪器得到被测量值。

间接比较法的基本概念：间接比较法利用仪器仪表把待测物理量的变化换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变

测量和测试的概念及区别：

测量是被动的、静态的、较孤立的记录性操作，其重要性在于它提供了系统所要求

的和实际所取得的结果之间的一种比较。

测试是主动的、涉及过程动态的、系统的记录与分析的操作，通过试验得到的试验

数据成为研究对象的重要依据。

2. 测试基本原理及过程

识记：电测法的基本概念：将非电量先转换为电量，然后用各种电测仪表和装置乃至计算机对电信号进行处理和分析。

电测法的优点：测试范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快，特别适于动态测试。

领会：典型非电量电测法测量的工作过程：

识记：物理性（物性型）传感器的基本概念：

物理型传感器依据机敏材料本身的物性随被测量的变化来实现信号转换的装置。

智能化传感器的组成：

测量电路、微处理器、传感器。

第2章测试系统的基本特性

一、考核知识点与考核要求

识记：测试系统的概念:

所谓测试系统是指为完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的

物理装置的总体。

理想测试系统的特性：迭加性、比例特性、微分特性、积分特性和频率不变性。（P8）领会：测试系统组成的基本概念：

根据测试的内容、目的和要求等的不同，测试系统的组成可能会有很大差别。

（P7）

2. 测试系统的静态特性

识记：测试系统静态特性的定义：

测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。

测试系统的静态传递方程：

( 测试系统处于静态测试时，输入和输出的各阶导数均为零。)

测试系统静态特性的主要定量指标：

精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移、死区。（Ｐ10－13）

随机误差：在相同条件下，多次重复测量同一个量时，其绝对值和符号变化无常，但随着测量次数的增加又符合统计规律的误差。（既不能用实验方法消去，也不能修正。多次重复测量时，随机误差的统计特性多服从正态分布。）

产生原因：测量过程中各种相关因素的微小变化的相互迭加。

粗大误差：是一种明显歪曲实验结果的误差。(根据检验方法的某些准则判断哪个测量值是坏值，在误差分析时将其剔除。)

产生原因：操作不当、疏忽大意、环境条件突然变化。

表述精确度、精密度、准确度的概念和区别：

精确度（精度）：是指由测试系统的输出所反映的测量结果和被测参量的真值相符合的程度，综合反映系统误差和随机误差。

式中，Δmax为满量程内的最大可能误差；A为最大量程。

精密度：是精度的组成部分，它表示多次重复测量中，测量值彼此之间的重复性或分散性大小的程度。（精密度反映随机误差的大小，随机误差愈小，测量值就愈密集，

重复性愈好，精密度愈高。）

准确度：表示多次重复测量中，测量平均值与真值接近的程度。（准确度反映系统误差的大小，系统误差愈小，测量的平均值就愈接近真值，正确度愈高。）

3. 测试系统的动态特性

%

100

max

⨯

∆

=

A

精度等级

识记：测试系统动态特性的定义：

测试系统的动态特性是指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。

（系统的动态响应特性一般通过描述系统的传递函数、频率响应函数及脉冲响应函数等数学模型来进行研究。）

系统传递函数的定义：

当线性系统的初始条件为零，即在考察时刻以前，其输入量、输出量及其各阶导数

均为零，且测试系统的输入x(t)和输入y(t)在t>0时均满足狄利克雷条件，则定义输出y(t)的拉普拉斯变换Y （s ）与输入x （t ）的拉普拉斯变换Ｘ（s ）之比为系统的传递函数，并记为Ｈ（s ），即

式中，s 称为拉普拉斯算子；a n ,a n-1,...,a 1,a 0和b m ,b m-1,...b 1,b 0 是由测试系统的

物理参数决定的常数。

动态特性参数：系统无阻尼固有频率n ω、系统阻尼率ξ、系统的

响应振荡

频率d ω、最大超调量max M 。 领会：表述系统传递函数的主要特点：

① 传递函数与微分方程有直接联系。

② 传递函数与微分方程一样，只反映系统（元件）中输出信号与输入信号之间的变化规律，不反映原来物理系统（元件） 的实际结构，即对于许多物理性质截然不同的系统（元件），可以具有相同形式的传递函数。

③ 传递函数是复变量s 的有理真分式函数，即m ≤n 且所有系 数均为实数。（这是由系统的物理性质决定的。）

④ 传递函数只与系统（元件）本身内部结构参数有关，而与输入信号无关。（传递函数只表征系统（元件）本身的特性。）

表述频率特性函数的物理意义：

频率特性反映了系统的内在性质，与外界因素无关，即当系统结构参数给定，频率

特性ω变换的规律也随之确定。频率特性描述了在不同频率下系统（或元件）传递正弦信号的能力。（在测量系统频率响应函数时，必须在系统响应达到稳态时才能测量。）

第3章 传感器及其应用

一、考核知识点与考核要求

应变效应及压阻效应概念：（P31-33）

应变效应：所谓“应变效应”是指金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象。

压阻效应：所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率随之发生变化的现象。

半导体应变片的工作原理：压阻效应 铂电阻和铜电阻的优缺点： 铂电阻：

优点：测量较高温度、性能稳定、复现性好。 缺点：电阻温度系数较小，价格昂贵。 铜电阻：

优点：物理和化学性能稳定、热阻特性基本成线性关系、测量精度高、成本低。 缺点：易氧化，不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。 光敏电阻传感器的工作原理：内光电效应（或光电效应） 湿敏电阻传感器的工作原理及种类：

原理：利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致阻值发生变化。 种类：氧化锂湿敏电阻、有机高分子膜湿敏电阻。 （优点：灵敏度高。缺点：线性度和产品的互换性差。）

3. 电容传感器

变极距型电容传感器的工作原理及应用：

原理：保持A 与ε不变，通过改变δ，改变极板间的电容量，达 到将被测参数转

换成电容量变化的目的。

应用：测量位移等。 涡流效应：

（当金属平面置于交变磁场中时，就会产生感应电流，这种电流在金属平面内是闭合的，称为涡流。）

电涡流的产生必然消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这种现

象称为涡流效应。

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