资源描述
1材料与光材料与光电电物理学院物理学院测测控技控技术术与与仪仪器器12一、一、讨论讨论：“仪仪器器”与与“机器机器”的区的区别别、关系、关系 二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统三、三、检测检测系系统统的构成与分的构成与分类类四、四、检测检测系系统统的基本特性的基本特性1、静、静态态特性特性2、动态动态特性特性提提纲纲23讨讨 论论“仪仪器器”与与“机器机器”的区的区别别、关系、关系34讨讨 论论发发展展仪仪器器首首先先必必须须澄澄清清一一个个概概念念，“仪仪器器”不不是是“机机器器”。不不过过，人人们们经经常常认认为为仪仪器器只只是是机机械械，仪仪器器工工业业是机械工是机械工业业的一个的一个组组成部分。成部分。这这种概念或种概念或许许是由于国家把是由于国家把仪仪器工器工业归业归口机械部管理而口机械部管理而导导致的。致的。同同时时，在在学学科科上上，仪仪器器科科技技仅仅是是机机械械学学科科的的一一个个分分支支。由由此此，人人们们在在很很长长一一段段时时间间里里对对仪仪器器的的认认识识产产生生了了误误区，区，导导致致这这一一领领域域发发展展严严重滞后。重滞后。45讨讨 论论事事实实上上，仪仪器器与与机机器器有有很很大大差差异异。机机器器是是改改造造世世界界的的工工具具，以以认认识识世世界界为为基基础础；而而仪仪器器的的发发展展是是建建立立在在认认识识世界的基世界的基础础之上的。之上的。正正确确的的概概念念应应当当是是：仪仪器器是是认认识识世世界界的的工工具具，机机器器是是改改造造世世界界的的工工具具。仪仪器器是是认认识识未未知知世世界界的的科科学学工工具具，也也是控制生是控制生产过产过程的工具。程的工具。从从这这个角度看，个角度看，仪仪器属于信息技器属于信息技术术科学，它是科学，它是认识认识世界的原始信息数据的源世界的原始信息数据的源头头。56讨讨 论论我我们们应应当当把把仪仪器器和和机机器器放放到到同同等等地地位位上上，把把仪仪器器工工业业与与机机械械工工业业同同等等看看待待。仪仪器器是是机机械械学学、电电子子学学、光学、光学、计计算机技算机技术术、材料科学、物理学、化学、生物学等学科和先、材料科学、物理学、化学、生物学等学科和先进进技技术综术综合作用下的高技合作用下的高技术产术产物。物。67讨讨 论论 王王大大珩珩说说：“当当时时，一一机机部部成成立立了了仪仪器器仪仪表表工工业业总总局局管管理理制制造造业业。由由于于仪仪器器比比较较小小且且很很精精密密，在在产产值值上上无无法法与与机机械械工工业业比比高高低低，因因此此管管理理部部门门缺缺乏乏对对仪仪器器仪仪表表重重要要性性的的认认识识，进进而而影影响响了了国国家家仪仪器器仪仪表表事事业业的的发发展展。改改革革开开放放后后，一一机机部部解解散散，仪仪器器仪仪表表工工业业总总局局随随之之取取消消。近近些些年年，仪仪器器仪仪表表产产业业无无人人管管理理，原原有有的的企企业业协协作作体体系系也解散了。也解散了。”78讨讨 论论 仪仪器器仪仪表表的的内内涵涵较较之之以以往往发发生生了了很很大大变变化化。其其自自身身结结构构已已从从单单纯纯机机械械结结构构，发发展展成成为为集集传传感感技技术术、计计算算机机技技术术、电电子子技技术术等等多多种种高高新新技技术术于于一一身身的的系系统统，其其用用途途也也从从单单纯纯数数据据采采集集，发发展展为为集集数数据据采采集集、信信号号传传输输、信信号号处处理理以以及及控控制制于于一体的一体的测测控控过过程。程。特特别别是是进进入入2121世世纪纪以以来来，随随着着计计算算机机网网络络技技术术、软软件件技技术术、微微纳纳米米技技术术的的发发展展，测测控控技技术术呈呈现现出出虚虚拟拟化化、网网络络化化和和微型化的微型化的发发展展趋势趋势，从而使，从而使仪仪器器仪仪表学科的多学科交叉及多系表学科的多学科交叉及多系统统集成而形成的集成而形成的边缘边缘学科的属性越来越明学科的属性越来越明显显。89讨讨 论论 目目前前国国内内仪仪器器仪仪表表在在研研制制组组织织上上比比较较混混乱乱。种种类类不不少少，品品质质相相同同，缺缺乏乏先先进进的的技技术术内内涵涵。当当前前，我我国国的的科科技技事事业业正正处处于于一一个个新新的的机机遇遇期期，仪仪器器仪仪表表是是综综合合交交叉叉学学科科，振振兴兴仪仪器器仪仪表表事事业业需需要要充充分分发发挥挥各各方方面面的的积积极极性性，现现在在最最关关键键的是如何把不同行的是如何把不同行业业的的专专家家组织组织在一起，在一起，实现实现各个方面的各个方面的协协同作同作战战。910二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统 任何一个工任何一个工业业控制系控制系统统都必然要都必然要应应用一定的用一定的检测检测技技术术和相和相应应的的仪仪表表单单元。元。检测单检测单元完成元完成对对各种各种过过程参数的程参数的测测量，并量，并实现实现必要的数据必要的数据处处理；理；仪仪表表单单元元则则是是实实现现各各种种控控制制作作用用的的手手段段和和条条件件，它它将将检检测测得得到到的的数数据据进进行行运运算算处处理理，并并通通过过相相应应的的单单元元实实现现对对被控被控变变量的量的调节调节。随着新技随着新技术术的不断出的不断出现现，二者，二者趋趋向融合向融合,相相辅辅相成的，它相成的，它们们是控制系是控制系统统的重要基的重要基础础。1011二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统1、典型、典型仪仪表控制系表控制系统实统实例：例：用天然气做原料生用天然气做原料生产产合成氨的控制系合成氨的控制系统为统为例。例。需需对对天然气脱硫天然气脱硫处处理理在脱硫塔中在脱硫塔中进进行行 下下面面以以一一典典型型工工业业仪仪表表控控制制系系统统实实例例为为分分析析对对象象，给给出出常常规规检检测测仪仪表表系系统统的的组组成成及及结结构构,并并介介绍绍有有关关检检测测和和仪仪表相关技表相关技术术必需的基本要必需的基本要领领和名和名词术语词术语。1112二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统压压力力调节调节（PC）流量流量调节调节（FC）液位液位调节调节（LC）脱硫塔控制流程脱硫塔控制流程图图：1、典型、典型仪仪表控制系表控制系统实统实例：例：1213二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统压压力力调节调节控制（控制（PC）的）的单单参数控制子系参数控制子系统统介介绍绍：1、典型、典型仪仪表控制系表控制系统实统实例：例：1314二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统压压力力调节调节控制（控制（PC）的）的单单参数控制子系参数控制子系统统介介绍绍：1、典型、典型仪仪表控制系表控制系统实统实例：例：控制控制过过程：程：首先首先测测量量进进入脱硫塔的天然气入脱硫塔的天然气压压力，力，检测检测到的信号到的信号经经转换转换后，以后，以标标准信号制式准信号制式传输传输到到实现调节实现调节运算的运算的调节单调节单元；元；调节单调节单元在接受到元在接受到测测量信号后，即与量信号后，即与给给定定单单元的元的设设定定压压力力值进值进行比行比较较，并根据，并根据设设定的控制定的控制规规律律计计算出算出实现实现控制控制调节调节作用作用所需的控制信号；所需的控制信号；调节单调节单元元输输出的控制信号出的控制信号经执经执行行单单元元转换转换后，后，驱动驱动相相应应的的设备实现对设备实现对被控被控变变量的量的调节调节。1415二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统 流量流量调节调节控制控制（FCFC）的）的单单参数控制子系参数控制子系统统介介绍绍：流量流量变变送送单单元用于流量元用于流量检测检测信号信号转换转换和和传输传输;安全安全栅栅的增加的增加则则是是为为了了实现实现安全火花防爆特性。安全火花防爆特性。1、典型、典型仪仪表控制系表控制系统实统实例：例：1516二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统 小小结结1、典型、典型仪仪表控制系表控制系统实统实例：例：常常规规工工业检测仪业检测仪表控制系表控制系统统的构成基本相同，而与具体采用的的构成基本相同，而与具体采用的仪仪表表类类型无关。型无关。基本构成包括被控基本构成包括被控对对象、象、变变送器、送器、显显示示仪仪表、表、调节调节器、器、给给定器和定器和执执行器等。行器等。由于各控制子系由于各控制子系统统被控被控变变量的不同，各子系量的不同，各子系统统采用的采用的变变送器和送器和调节调节器的控制器的控制规规律因而有所不同。律因而有所不同。1617核心：被控（被核心：被控（被测测）对对象。象。基基础础：检测单检测单元。元。处处理：理：变变送，送，显显示，示，调节调节，执执行行典型工典型工业检测仪业检测仪表控制系表控制系统结统结构构图图二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统2、检测仪检测仪表控制系表控制系统结统结构分析：构分析：1718典型工典型工业检测仪业检测仪表控制系表控制系统结统结构构图图二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统2、检测仪检测仪表控制系表控制系统结统结构分析：构分析：说说明：明：闭环闭环回路控制系回路控制系统统，核心是被控，核心是被控(被被测测)对对象。象。检测单检测单元：元：实现实现控制控制调节调节作用的基作用的基础础，它完成，它完成对对所有被控所有被控变变量的直接量的直接测测量，包括温度、量，包括温度、压压力、流量、液位、成力、流量、液位、成分等分等1819典型工典型工业检测仪业检测仪表控制系表控制系统结统结构构图图二、二、检测仪检测仪表控制系表控制系统统2、检测仪检测仪表控制系表控制系统结统结构分析：构分析：.显显示示单单元：是控制系元：是控制系统统的附属的附属单单元元.调调节节单单元元：完完成成调调节节控控制制规规律律的的运运算算。它它将将变变送送器器传传输输来来的的测测量量信信号号与与给给定定值值进进行行比比较较，并并对对比比较较结结果果进进行行调调节节运算，以运算，以输输出作出作为为控制信号。控制信号。调节单调节单元采用的常元采用的常规规控制控制规规律包括位式律包括位式调节调节和和PID调节调节.执执行行单单元：元：实实施控制策略的施控制策略的执执行机构，有行机构，有电动电动、气、气动动、液、液动动等方式等方式19201.测量的基本要素被被测对测对象、象、测测量量仪仪器、器、测测量技量技术术、测测量人量人员员和和测测量量环环境境 检测检测系系统统的构成的构成2021检测检测系系统统的构成的构成2122检测检测系系统统构成构成信息信息获获取取转换转换显显示和示和处处理理（信号（信号检检出部分）出部分）（信号（信号变换变换部分）部分）（分析（分析处处理部分、通信接口及理部分、通信接口及总线总线）22231、信号、信号检检出部分出部分传传感器（感器（Sensor）-检检出功能的器件出功能的器件信号提取（被信号提取（被测测量）、量）、传输传输（信号（信号变换变换部分）部分）特点：特点：1）输输出量出量为电压为电压、电电流、流、频频率率2）输输出的出的电电信号一般信号一般较较微弱：微弱：电压电压-毫伏毫伏级级、微伏、微伏级级；电电流流-毫安毫安级级、纳纳安安级级3）输输出信号与噪声混出信号与噪声混杂杂在一起在一起-传传感器内部噪声感器内部噪声传传感器的信噪比小、感器的信噪比小、输输出信号弱出信号弱-信号淹没在噪声中信号淹没在噪声中4）传传感器的感器的输输出特性呈出特性呈线线性或非性或非线线性性选择选择：测测量精度要求、被量精度要求、被测测量量变变化范化范围围、被、被测对测对象所象所处处的的环环境条件境条件以及以及对传对传感器体感器体积积和整个和整个检测检测系系统统的成本等的限制的成本等的限制电电阻、阻、电电容、容、电电感感两种：数字量、模两种：数字量、模拟拟量量5）外界）外界环环境的境的变变化会影响化会影响传传感器的感器的输输出特性出特性检测检测系系统统中形式最多中形式最多样样、与被、与被测对测对象关象关联联最密切的部分最密切的部分23242、信号、信号变换变换部分部分检检出信号出信号适合于分析和适合于分析和处处理的信号理的信号信号信号调调理理电电路路阻抗阻抗变换变换-输输出阻抗很高出阻抗很高时时；电压电压/电电流（流（V/A）转换转换-需要需要电电流流输输出出时时；目的：目的：4）简简化后化后续续系系统统的的组组成成2）消除或抑制消除或抑制传传感器感器输输出量中的无用信号出量中的无用信号3）提高）提高测测量、分析的准确度量、分析的准确度信号放大信号放大-输输出信号微弱出信号微弱时时；噪声抑制噪声抑制-信号淹没在噪声中；信号淹没在噪声中；模模拟拟/数字（数字（A/D）转换转换-需要需要输输出数字信号出数字信号时时1）对传对传感器的感器的输输出量出量变换变换成易于成易于处处理或放大的量理或放大的量24253、分析、分析处处理部分理部分功能：管理不同系功能：管理不同系统统之之间间的数据、状的数据、状态态和控制信息的和控制信息的传输传输和交和交换换不断注入新内容不断注入新内容-检测检测系系统统的研究中心的研究中心通用通用标标准接口准接口-不同的系不同的系统统尤其是不同厂家的尤其是不同厂家的产产品能品能够够互互联联4、通信接口与、通信接口与总线总线部分部分计计算机系算机系统统-强强大大问题问题分析能力、复分析能力、复杂杂系系统统的的实时实时控制控制自自动动化、智能化化、智能化USB、IEEE-488、RS-232（串行）、并行（串行）、并行总线总线：传传送数字信号的公共通道送数字信号的公共通道-信号信号线线的集合的集合RS-232C、VXI、Centronics（并行）（并行）（硬件系（硬件系统统）（规规范、范、结结构形式）构形式）接口接口-分系分系统统和上位机之和上位机之间间/分系分系统统之之间间交交换换信息信息25261、感受件、感受件2、中、中间间件件3、显显示件示件被被测对测对象象传传感器感器基本基本转换电转换电路路测测量量电电路路计计算机算机A/D显显示、示、记录记录检测检测系系统统的构成的构成2627 检测检测系系统统的分的分类类检检测测仪仪表表的的分分类类方方法法很很多多，可可按按用用途途、被被测测参参数数、所所使使用用能能源源、信信号号传传输输方方式式、原原理理、结结构构等等分分类类，现现介介绍绍几几种常用的分种常用的分类类方法。方法。1、按用途分类 1）标准检测仪表：用于量纲传递和校验 2）实验室仪表：用于科学研究、实验 3）工程用仪表：用于工程实践，要求结构简单、牢固抗震，可靠性高，抗干扰能力强，环境适应能力强，精度满足要求即可27281 1）温度）温度测测量量仪仪表表2 2）压压力力测测量量仪仪表表3 3）流量）流量测测量量仪仪表表4 4）物位）物位测测量量仪仪表表5 5）机械量）机械量测测量量仪仪表表6 6）物性及成分）物性及成分测测量量仪仪表表2、按被、按被测测参数分参数分类类 检测检测系系统统的分的分类类28293、按所使用能源分、按所使用能源分类类1）气）气动仪动仪表：其能源表：其能源为压缩为压缩空气，信号空气，信号传输传输距离短，距离短，动态动态响响应应慢，但可靠性慢，但可靠性较较高。高。2）电动仪电动仪表：其能源表：其能源为电为电源，信号源，信号传输传输距离无限制，距离无限制，动态动态响响应应快，可靠性快，可靠性较较好，易于与好，易于与计计算机算机联结联结。3）液）液动仪动仪表：其能源表：其能源为为液液压压。检测检测系系统统的分的分类类29301）、开）、开环环式式检测检测系系统统2）、）、闭环闭环式式检测检测系系统统4、根据信号、根据信号传输传输的方向分的方向分类类 检测检测系系统统的分的分类类3031开开环测环测量与量与闭环测闭环测量量开开环测环测量：量：反反馈测馈测量：量：特点：特点：简单简单、直、直观观、明了；、明了；测测量精度不高量精度不高特点：精度高；复特点：精度高；复杂杂、成本高、要求高、成本高、要求高传传感器感器输输入量入量x输输出量出量y传传感器感器输输入量入量x输输出量出量y放大放大反响反响传传感器感器 检测检测系系统统的分的分类类31321、主、主动动式式2、被、被动动式式5、按、按检测过检测过程中是否向被程中是否向被测对测对象施加能量分象施加能量分类类 检测检测系系统统的分的分类类3233静静态态模型、静模型、静态态特性指特性指标标2、动态动态特性特性动态动态模型、模型、动态动态特性特性1、静静态态特性特性典型典型环节动态环节动态特性分析特性分析四、四、检测检测系系统统的基本特性的基本特性3334静静态态特性：特性：检测检测系系统统在被在被测测量量处处于于稳稳定状定状态态时时的的输输入入输输出关系出关系检测检测系系统统输输入量入量x输输出量出量y理想状理想状态态：实际实际状状态态：a-零点零点输输出出b-理理论论灵敏度灵敏度线线性关系性关系非非线线性关系性关系xyaO静静态态模型模型检测检测系系统统的静的静态态特性特性xy3435非非线线性原因性原因(结结构原理性原因除外构原理性原因除外)：误误差因素差因素检检 测测 系系 统统输输入入x输输入入y=f(x)温温度度湿湿度度压压力力冲冲击击振振动动磁磁场场电电场场摩摩擦擦间间隙隙松松动动迟迟滞滞蠕蠕变变变变形形老老化化外界干外界干扰扰检测检测系系统统的静的静态态特性特性3536检测检测系系统统的静的静态态特性特性测测量范量范围围、上下限及量程、上下限及量程测测量范量范围围：仪仪器按照器按照规规定的精度定的精度进进行行测测量的被量的被测变测变量量的范的范围围测测量下限：量下限：测测量范量范围围的最小的最小值值测测量上限：量上限：测测量范量范围围的最大的最大值值量程：量程：量程量程=测测量上限量上限值值-测测量下限量下限值值例：某温度例：某温度测测量量仪仪表的下限表的下限值值是是-50，上限，上限值为值为150，则则其其测测量范量范围围可表示可表示为为-50150，量程，量程为为2003637检测检测系系统统的静的静态态特性特性测测量范量范围围、上下限及量程、上下限及量程被被测对测对象象传传感器感器基本基本转换电转换电路路测测量量电电路路计计算机算机A/D3738检测检测系系统统的静的静态态特性特性零点迁移和量程迁移零点迁移和量程迁移在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程。X：被测变量值相对于量程的百分数Y：仪表指针位移或转角相对于标尺长度的百分数零点迁移和量程迁移示意零点迁移和量程迁移示意3839灵敏度灵敏度测测量系量系统统在在稳态稳态下下输输出量的增量与出量的增量与输输入量的增量之比入量的增量之比斜率：斜率：a.线线性性检测检测系系统统：灵敏度：灵敏度为为常数；常数；例：例：间间隙式平板隙式平板电电容容传传感器感器定定义义：b.非非线线性性检测检测系系统统：灵敏度：灵敏度为变为变数数说说明：明：(灵敏度系数灵敏度系数)(sensitivity)灵敏度灵敏度双曲双曲线线、非、非线线性性检测检测系系统统的静的静态态特性特性3940分辨力分辨力:能能够检测够检测出的被出的被测测量的最小量的最小变变化量化量2、分辨率、分辨率-是相是相对对数数值值：定定义义：1、分辨力、分辨力-是是绝对绝对数数值值，如，如0.01mm，0.1g，10ms，说说明：明：表征表征测测量系量系统统的分辨能力的分辨能力(resolution)能能检测检测的最小被的最小被测测量的量的变换变换量相量相对对于于满满量量程的百分数，如：程的百分数，如：0.1%,0.02%3、阈值阈值-在系在系统输统输入零点附近的分辨力入零点附近的分辨力检测检测系系统统的静的静态态特性特性4041检测检测系系统统的静的静态态特性特性纳纳米米压压痕痕仪仪4142检测检测系系统统的静的静态态特性特性纳纳米米压压痕痕仪仪4243检测检测系系统统的静的静态态特性特性纳纳米米压压痕痕仪仪1.1、载载荷力分辨率：荷力分辨率：3nNforceresolutionata1load1.2、可、可实现实现的最小的最小载载荷接触力：小于荷接触力：小于100nN1.3、可、可实现实现的最大的最大载载荷：大于等于荷：大于等于10mN1.4、位移分辨率：、位移分辨率：0.0004nm1.5、可、可实现实现的最小位移：小于的最小位移：小于0.2nm1.6、可、可实现实现的最大位移：的最大位移：204344检测检测系系统统的静的静态态特性特性4445检测检测系系统统的静的静态态特性特性纳纳米米压压痕痕仪仪4546检测检测系系统统的静的静态态特性特性讨论讨论：1 1、灵敏度和、灵敏度和仪仪表放大倍数的关系：表放大倍数的关系：2 2、灵敏度和分辨率的关系：、灵敏度和分辨率的关系：3 3、灵敏度的可、灵敏度的可传递传递性性 在在由由多多个个仪仪表表组组成成的的测测量量或或控控制制系系统统中中，灵灵敏敏度度具具有有可可传传递递性性。例例如如首首尾尾串串联联的的仪仪表表系系统统 即即前前一一个个仪仪表表的的输输出是后一个出是后一个仪仪表的表的输输入入 ，其，其总总灵敏度是各灵敏度是各仪仪表灵敏度的乘表灵敏度的乘积积。4647检测检测系系统统的静的静态态特性特性误误 差差绝对误绝对误差：差：绝对误绝对误差差=示示值值约约定真定真值值相相对误对误差：差：相相对误对误差（差（%）=绝对误绝对误差差/约约定真定真值值引用引用误误差：差：引用引用误误差（差（%）=绝对误绝对误差差/量程量程最大引用最大引用误误差：差：最大引用最大引用误误差（差（%）=最大最大绝对误绝对误差差/量程量程允允许误许误差：差：最大引用最大引用误误差差允允许误许误差差基本基本误误差差、附加附加误误差差、动态误动态误差差4748检测检测系系统统的静的静态态特性特性精确度精确度仪表的精确度通常是用允允许许的最大引用的最大引用误误差差去掉百分号后的数字来衡量精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高曲线1：实际实际上升曲上升曲线线曲线2：实际实际下降曲下降曲线线曲线1和2愈接近直线OA，则仪表的精度等级越高精度等精度等级级确定确定过过程示意程示意4849检测检测系系统统的静的静态态特性特性滞滞环环、死区和回差、死区和回差滞环：储能效应例如弹性变形、磁滞实际实际上升曲上升曲线线和和实际实际下降下降曲曲线线不重合不重合特性曲线形成环状。滞滞环环效效应应分析分析4950检测检测系系统统的静的静态态特性特性滞滞环环、死区和回差、死区和回差死区：死区效应，例如传动机构的摩擦和间隙实际上升曲线和实际下降曲线不重合仪仪表表输输入小到一定范入小到一定范围围后后不足以引起不足以引起输输出的任何出的任何变变化化死区效死区效应应分析分析5051检测检测系系统统的静的静态态特性特性滞滞环环、死区和回差、死区和回差综合效应：既有储能效应，也具有死区效应各种情况下，实际上升曲线和实际下降曲线间的差值称为回差回差综综合效合效应应分析分析5152回程回程误误差差检测检测系系统统在正行程和反行程的在正行程和反行程的输输入入输输出曲出曲线线不重合的程度不重合的程度相相对误对误差差 Hmax：正反行程：正反行程输输出出值值的最大偏差的最大偏差定定义义：亦称空程亦称空程误误差、滞后差、滞后(hysteresis)算法：算法：检测检测系系统统的静的静态态特性特性5253检测检测系系统统的静的静态态特性特性重复性和再重复性和再现现性性重复性：重复性：在同一工作条件下，同方向在同一工作条件下，同方向连续连续多次多次对对同一同一输输入入值进值进行行测测量所得的多个量所得的多个输输出出值值之之间间相互一致的程度相互一致的程度再再现现性：性：包括滞包括滞环环和死区，和死区，仪仪表表实际实际上升曲上升曲线线和和实际实际下下降曲降曲线线之之间间离散程度的表示，离散程度的表示，常取两种曲常取两种曲线线之之间间离散程度离散程度最大点的最大点的值值来表示来表示重复性和再重复性和再现现性性5354重复性重复性同一条件下，同一条件下，对对同一被同一被测测量，同一方向，多次重复量，同一方向，多次重复测测量，差异程度量，差异程度对对同一被同一被测测量量值值：各次：各次测测量数量数值值的偏差程度的偏差程度重复性是重复性是检测检测系系统统最基本的技最基本的技术术指指标标，是其他各，是其他各项项指指标标的前提和保的前提和保证证。测测量数据的分散性量数据的分散性重复性重复性误误差：随机差：随机误误差差标标准差准差：大，大，则则分散性大；反之亦然分散性大；反之亦然对对不同被不同被测测数数值值：各次：各次测测量曲量曲线线的偏差程度的偏差程度(repeatability)检测检测系系统统的静的静态态特性特性5455检测检测系系统统的静的静态态特性特性可靠性可靠性可靠度：可靠度：衡量衡量仪仪表能表能够够正常工作正常工作并并发挥发挥其功能其功能的程度的程度体体现现在在仪仪表表正常工作正常工作和和出出现现故障故障两个方面两个方面正常工作方面：平均无故障工作正常工作方面：平均无故障工作时间时间出出现现故障方面：平均故障修复故障方面：平均故障修复时间时间有效度：（有效度：（综综合性指合性指标标）5556线线性度性度:检测检测系系统输统输入入输输出曲出曲线线与理想直与理想直线线的偏离程度的偏离程度相相对误对误差差输输出出值值与理想直与理想直线线的最大偏差的最大偏差值值理理论满论满量程量程输输出出值值理想直理想直线线：亦称非亦称非线线性性误误差差定定义义:(non-linearity)表达式表达式:xy拟拟合直合直线线一般不存在或很一般不存在或很难获难获得准确得准确结结果果利用利用测测量数据，通量数据，通过计过计算算获获得得检测检测系系统统的静的静态态特性特性5657获获取取拟拟合直合直线线方法：方法：(c)最小二乘法最小二乘法：计计算：有算：有n个个测测量数据量数据:(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)，(n2)残差：残差：i=yi(a+bxi)残差平方和最小：残差平方和最小：2i=min使得正使得正负负行程的非行程的非线线性偏差相等且最小性偏差相等且最小(a)端点端点连线连线法：法：检测检测系系统输统输入入输输出曲出曲线线的两端点的两端点连线连线特点：特点：xy算法：算法：简单简单、方便，偏差大，与、方便，偏差大，与测测量量值值有关有关(b)最佳直最佳直线线法：法：精度最高，精度最高，计计算法（迭代、逐次逼近）算法（迭代、逐次逼近）算法：算法：特点：特点：算法：算法：特点：精度高特点：精度高xy简单实简单实用，三点作用，三点作图图法（两高一低法（两高一低/两低一高）两低一高）检测检测系系统统的静的静态态特性特性5758成成组传组传感器的感器的复合复合检测检测微机械量微机械量检测检测技技术术智能智能传传感器的感器的发发展展各种各种智能智能仪仪表表的出的出现现计计算机多媒体化的算机多媒体化的虚虚拟仪拟仪表表传传感器、感器、变变送器和送器和调节调节器的器的网网络络化化产产品品深深层变层变化：化：控制网控制网络络化，系化，系统统扁平化，扁平化，组织组织重构化，工作重构化，工作协调协调化化检测仪检测仪表技表技术发术发展展趋势趋势仪仪器器实实例例5859校准校准测测量一般有三种量一般有三种类类型型；1、检检定定(验证验证)被被测仪测仪器的性能：器的性能：2、调调整被整被测仪测仪器的响器的响应应；3、获获得被得被测仪测仪器的修正因子。器的修正因子。校准：校准：“按照明确的、由文件按照明确的、由文件规规定的步定的步骤进骤进行的一行的一组组操作。操作。人人们们通通过过这这组组操操作作把把用用一一台台仪仪器器进进行行测测量量的的结结果果和和用用更更准准确确的的仪仪器器或或标标准准进进行行测测量量的的结结果果进进行行比比较较，以以便便探探测测、报报告、或者通告、或者通过调过调整来消除被整来消除被测仪测仪器的器的误误差；差；其关其关键键的要求是校准的要求是校准测测量是可以溯源到国家量是可以溯源到国家标标准或其它可以接受的准或其它可以接受的标标准。准。校校准准5960测测量量标标准的准的传递传递自上而下逐自上而下逐级传递级传递 60
展开阅读全文