《自动检测技术及应用》第1章 检测技术的基础知识

检测过程：信号来源,信号处理,信号
显示,信号输出。
2、测量方法 从不同的角度，测量方法有不同的分类。
1）直接测量与间接测量
2）模拟量测量与数字量测量 3）静态测量与动态测量 4）接触式测量与非接触式测量 5）开环测量与闭环测量
6）零位法，偏差法，微差法
零位法：
利用指零机构的作用，使被测量与已知标准 量两者达到平衡，根据指零机构示值为零来确 定被测量等于已知标准量。 例如：天平
i 1
n
方均根合成法：当各环节误差的大小和方向都不
能确切掌握时:
m 2 3 ...... n
2 1 2 2
2
例 3 ：某传感器在测量过程出现了以下误差情 况，敏感元件的测量误差为±4% ，转换电路环 节中出现的误差为±3% ，仪表的指示环节出现
ห้องสมุดไป่ตู้
的误差为±1% ，请问此测量过程中出现的总误
Axmax、Axmin——测量范围的上、下限值；
S ——精度等级，无“%”号的数值。
仪表的允许误差 指在规定的正常情况下允许的相对百分数误
差的最大值。即：γ m=± S%。
仪表的分辨率 分辨率显示仪表能够检测到被测量最小变化量。 一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格数 的一半。数字式仪表的分辨率规定为最后一位的 数字。
LX=LB+ΔL
微差法测量示意图
思考：
人体称重秤、磅秤和天平分别属于何种检 测方法？
偏差法，微差法，零位法
§1.2
测量误差及分类
1、误差的表达方式 绝对误差 某量值的测量值 Ax 与真值 A0 之间的差为绝对 误差Δ Δ=Ax-Ao
1) 实际相对误差 2）示值相对误差 3）引用相对误差
相对误差
1）实际相对误差 绝对误差Δ 与被测量的真值A0之比，并用百 分数表示：
2）示值相对误差 因测量值与真值相近，则用测量值Ax代替真值 A0 ：
3）引用相对误差（满度相对误差） 为了合理的评价仪表的测量质量引入了引用 误差。
引用误差γm就是用被测量的绝对误差Δ 与测
量仪表的上限（满度）值Am的百分比之值：
思考：
某采购员分别在三家商店购买100kg大米，
10kg苹果，1kg巧克力，发现均缺少0.5kg，
差为多大？
解： 由题意可知r1=±4% ,r2=±3%,r3=±1% 1) 用绝对值合成法计算测量总误差
8%
2）用方均根合成法计算测量总误差
由上例子的计算合成总误差的方法可看出：
用方均根合成法估算测量的总误差较为合理。
值得注意的是，在整个测量系统的一个或几个
环节的精度较高，对提高整个测量系统的总的精
若第 i个环节的引用相对误差为 ri时，则输出端 的引用相对误差的关系rm与ri之间的关系，可用 以下两种方法来求得：
绝对值合成法：此法认为各环节误差同时出现
正值或同时出现负值。则总的合成静态误差为
每个环节误差的绝对值之和。
即：
m i ( 1 2 3 ...... n )
采购员对哪家商店的意见最大？是何原因？
示值相对误差
2、测量误差的分类 特点与性质 系统误差 随机误差 粗大误差 （应剔除） 静态误差 测量速度
动态误差
3、测量仪表的精确度与分辨率
精确度：反映测量结果与真值接近程度的量，简
称精度；也是衡量测量仪表优良程度的指标。
与精度有关的指标为：精密度，准确度和精度等 级
度末必是有效的 , 反而还会提高了测量系统的成 本，造成资源浪费，而应该是努力提高误差最大 的某个环节的测量精度，以达到最佳的性价比。
休 息
§1.4
传感器及其基本特性
一、传感器的定义及组成 1、定义 （Sensor）
能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出 信号的器件或装置。（GB7665—87） 它是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定 对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。 输入量是物理量、化学量和生物量。 输出量主要是电量。（电量最便于传输、转换、处理 及显示）
系统误差的统计特征 系统误差是固定的或服从一定函数规律的误差。 下图为各种系统误差变化曲线。
粗大误差的判别准则 测量过程中可能存在的粗大误差，必须从测量 结果中剔除。判别粗大误差采用3σ准则。
3
若在测量中发现有大于 3σ 的残余误差的测量值即应 予以剔除。
2、测量系统静态误差的合成
一个测量系统有多个环节组成时：
精密度 测量仪表指示值不一致程度的量。 不一致程度越小，仪表能显示的有效值位数 越多，精密度越高。
准确度 仪表指示值有规律地偏离真值的程度。
射击举例：
仪表的精密度和准确度都高，其精确度才高。
仪表精确度等级： 仪表在规定工作条件下，其最大绝对允许误差值
对仪表测量范围的百分数绝对值：
Δ
max——最大绝对允许误差值；
第1章

检测技术的基础知识
本章主要内容：
本章主要介绍测量的基本概念；测量方法； 误差定义及表示法；误差分类及处理；测量仪 表精确度与分辨率；测量结果的数据统计与处 理； 传感器的定义、分类、静特性及技术指标和 传感器中的弹性敏感元件等内容。

§1.1
1、测量
测量的基本概念
定义：确定被测对象的属性和量值为目的的全部 操作。 全部操作 检测器具：传感器,检测仪器,检测装 置,检测系统；
1、测量结果的数据分析 随机误差的统计特征
随机误差以不可预定的方式出现，没有明确的规律， 但就误差的整体而言，具有统计规律——正态分布。
集中性 随机误差的 统计特征 对称性 有界性
在工程测量中，一般用下式表示存在随机误差 时的测量结果：
Δ x表示测量值的误差范围，工程上常表示为：
一般n 略大于 10次
例1：某台测温仪表的测温范围是200～700℃， 而该仪表的最大绝对误差为＋4℃，试确定该仪 表的允许误差与精度等级。
则数值：S＝0.8 但国家规定的精度没有0.8级仪表，而仪 表的允许误差不允许超过该仪表的精度等 级的百分数，故这台测温仪表的精度等级 为1.0级。
§1.3 测量结果的数据分析及处理
特点：测量精度高，但平衡复杂。
偏差法：
利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位 移直接表示被测量的大小。
例如：弹簧秤
特点：测量过程简单，较通用。
微差法
零位法和偏差法的结合。 是将被测量与已知的标准量相比较，取得差值后， 再用偏差法测得该差值。 微差法测量综合了偏差法和零位法测量的优点。
特点：精度较高，测 量较简单