传感器与检测技术第一讲1课件

传感器与感器与检测技技术 第一章第一章 检测技技术的基本知的基本知识1精选课件概述概述测量方法量方法误差的基本概念差的基本概念2精选课件一、概述一、概述n检测技术的含义、作用和地位n检测系统的组成n检测技术的发展方向3精选课件（一）（一）检测技技术的含的含义、作用和地位、作用和地位q检测技技术的概念：的概念：检测技技术又称又称为测试技技术；是人是人们为了了对被被测对象所包含的信息象所包含的信息进行行定性的分析定性的分析和和定量的掌握定量的掌握所采取的一系列技所采取的一系列技术措施。措施。检测和控制是密不可分，和控制是密不可分，检测是控制的前提条件，是控制的前提条件，而控制又是而控制又是检测的目的。的目的。4精选课件q检测系系统的作用：的作用：A）检测技技术是是产品品检验和和质量控制的重要手段。量控制的重要手段。B）检测技技术在大型在大型设备安全安全经济运行运行监测中得到中得到广泛广泛应用。用。C）检测技技术和装置是自和装置是自动化系化系统中不可缺少的中不可缺少的组成部分。成部分。D）检测技技术的完善和的完善和发展推展推动着着现代科学技代科学技术的的进步。步。5精选课件（二）（二）检测系系统的的组成成n一个完整的一个完整的检测系系统或或检测装置通常由装置通常由传感器感器、测量量电路路和和显示示记录装置装置等部分等部分组成，分成，分别完成完成信息信息获取、取、转换、显示和示和处理等到功能。理等到功能。6精选课件n传感器：把被感器：把被测量量变换成成为另一种与之有另一种与之有确定确定对应关系，并且便于关系，并且便于测量的量的电量的装量的装置。置。n测量量电路：将路：将传感器的感器的输出信号出信号转换成易成易于于测量的量的电压或或电流信号。流信号。n显示示记录装置：是装置：是检测人人员和和检测系系统联系的主要系的主要环节，其作用是使人，其作用是使人们了解了解检测数数值的大小或的大小或变化的化的过程。常用的有程。常用的有模模拟显示、数字示、数字显示和示和图象象显示示三种。三种。n数据数据处理装置与理装置与执行机构：行机构：是利用微机技是利用微机技术，对被被测结果果进行行处理、运算、分析，理、运算、分析，对动态测试结果果进行行频谱、幅、幅值和能量和能量谱分析等。把它分析等。把它显示出来或示出来或驱动某些某些执行机行机构构动作，作，实现自自动控制目的。控制目的。7精选课件（三）检测技术的发展方向n新原理、新材料和新工艺所取得的成果产生了更多品质优良的新型传感器。n检测系统或检测装置由模拟式、数字式转换为智能化、远程监控方向发展。8精选课件二、二、测量方法量方法n测量的基本概念量的基本概念n测量方法量方法9精选课件（一）（一）测量的基本概念量的基本概念n用用实验的方法，借助于一定的的方法，借助于一定的仪器或器或设备，将被将被测量与同性量与同性质的的单位位标准量准量进行比行比较，确定被确定被测量量对标准量的倍数，从而准量的倍数，从而获得关得关于被于被测量的定量信息。量的定量信息。n测量量结果包括果包括数数值大小大小和和测量量单位位两部分两部分10精选课件（二）（二）测量方法量方法n实现测量量过程所采用的具体方法程所采用的具体方法，可分，可分为：按按实测几何量与被几何量与被测几何量的关系分：几何量的关系分：直接直接测量、量、间接接测量、量、组合合测量量 根据根据测量的精度情况分量的精度情况分类：等精度等精度测量、不等精度量、不等精度测量量按按获得得测量量值的方式可以分的方式可以分为：偏差式偏差式测量、零位式量、零位式测量和微差式量和微差式测量量11精选课件零位式零位式测量量n用已知的用已知的标准量去平衡或抵准量去平衡或抵消被消被测量的作用，并用指零量的作用，并用指零仪表来表来检测测量系量系统的平衡的平衡状状态，从而判定被，从而判定被测量量值等等于已知于已知标准量的方法称做零准量的方法称做零位式位式测量。量。用用电位差位差计测量未知量未知电压。n调节RP1，校准工作校准工作电流使流使其达到其达到标准准值，接入被，接入被测电压UX后，后，调整整RP的活的活动触点，使触点，使检流流计P回零，回零，A，D等等势。12精选课件三、三、误差的基本概念差的基本概念n测量量误差的概念差的概念n测量量误差的分差的分类n误差的差的处理及消除方法理及消除方法13精选课件 测量量误差概念差概念n在测量过程中，由于测量仪器、测量方法、测量条件及环境、人为的因素的影响，总是不可避免的存在测量误差。n测量结果与被测量的真值间的差值，称为测量误差。14精选课件测量量误差的分差的分类n按按误差表示方法分：差表示方法分：绝对误差、相差、相对误差差、引用、引用误差差n按按误差出差出现的的规律分律分:系系统误差、随机差、随机误差和粗大差和粗大误差差n按按误差与差与时间关系分：关系分：动态误差和静差和静态误差差15精选课件n绝对误差差：是是指指测量量值Ax与与被被测量量真真值A0之之间的差的差值，用，用 表示，即：表示，即：绝对误差差不不能能作作为衡衡量量测量量精精确确度度的的标准准。1、绝对误差差 (一）按一）按误差表示方法分：差表示方法分：16精选课件绝对误差不能作差不能作为衡量衡量测量精确度的量精确度的标准准n例如用一个例如用一个电压表表测量量200V电压，绝对误差差为+1V，而用另一个而用另一个电压表表测量量10V电压，绝对误差差为+0.5V，前者的前者的绝对误差差虽然大于后者，但然大于后者，但误差差值相相对于被于被测量量值却是后者大于前者，即两者的却是后者大于前者，即两者的测量精确量精确度相差度相差较大，大，为此人此人们引入了相引入了相对误差。差。按按误差表示方法分差表示方法分17精选课件n相相对误差：是指差：是指绝对误差差 与被与被测量真量真值X0的百分比的百分比，即：，即：相相对误差比差比绝对误差能更好地差能更好地说明明测量的精量的精确程度确程度 2、相、相对误差差按按误差表示方法分差表示方法分18精选课件n在上面的例子中：在上面的例子中：按按误差表示方法分差表示方法分19精选课件例题：用两种方法来测量L1=100mm的尺寸，其测量误差分别为1=10m，2=8m；再用第三种方法测量L2=80mm的尺寸，它的测量误差为3=7m。试比较其误差。按按误差表示方法分差表示方法分20精选课件结论：n对于相同的被相同的被测量量，绝对误差可以评定其测量精度的高低；n对于不同的被不同的被测量量，以及不同的物理量，绝对误差难以评定其测量精度的高低，而采用相对误差来评定。相相对误差比差比绝对误差能更好地差能更好地说明明测量的精确程度量的精确程度按按误差表示方法分差表示方法分21精选课件3、引用、引用误差差n引用引用误差差是以是以仪器器仪表某一刻度点的表某一刻度点的绝对误差差 与与仪表量程表量程L的比的比值，通常以百分数表示，即：，通常以百分数表示，即：n如如果果以以测量量仪表表整整个个量量程程中中，可可能能出出现的的绝对误差差最最大大值 m m代代替替 ，则可可得得到到最最大大引引用用误差差 0 0m m，即：即：n一般用最大引用一般用最大引用误差来确定差来确定测量量仪表的精度等表的精度等级 按按误差表示方法分差表示方法分22精选课件n工工业仪表常表常见的精度等的精度等级有有0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级、5.0级等等 n其相其相对误差可以根据差可以根据仪表允表允许的最大的最大绝对误差差和和仪表指示表指示值进行行计算。算。n例如，例如，2.0级的的仪表，量程表，量程为100，在使用，在使用时它的它的最大引用最大引用误差不超差不超过2.0%，也就是，也就是说，在整个量程内，它的在整个量程内，它的绝对误差最大差最大值为2.0。用它用它测量真量真值为80的的测量量值时，其，其相相对误差差最大最大为2.0/80100%=2.5%。按按误差表示方法分差表示方法分23精选课件系系系系统误统误差、随机差、随机差、随机差、随机误误差和粗大差和粗大差和粗大差和粗大误误差差差差n系系统误差：在相同条件下，多次重复差：在相同条件下，多次重复测量同一量同一量量时，其，其绝对值和符号保持不和符号保持不变，或在条件改，或在条件改变时，遵循某种，遵循某种规律律变化的化的误差称差称为系系统误差差。(二）按二）按误差出差出现的的规律分律分:1 1、系、系统误差差按对误差掌握程度分：已定系统误差未定系统误差按误差出现规律分：不变系统误差变化系统误差24精选课件n在在相相同同条条件件下下，多多次次测量量同同一一量量时，其其误差差的的大大小小和和符符号号以以不不可可预见的的方方式式变化，化，这种种误差称差称为随机随机误差。差。n随机随机误差是服从差是服从统计规律律n随随机机误差差体体现了了测量量结果果的的分分散散性性，通通常用精密度表征随机常用精密度表征随机误差的大小。差的大小。2 2、随机、随机误差差25精选课件n明明显歪曲歪曲测量量结果的果的误差称差称为粗大粗大误差，差，又称又称过失失误差。差。3 3、粗大、粗大误差差26精选课件动态误差和静差和静态误差差 n静静态误差差是是指指在在测量量过程程中中，被被测量量不不随随时间变化化或或随随时间变化化很很缓慢慢的的测量量误差差。以上所介以上所介绍的的测量量误差均属于静差均属于静态误差。差。2 2、动态误差差n在在被被测量量随随时间变化化过程程中中进行行测量量时所所产生的附加生的附加误差称差称为动态误差。差。（三）按被测量与时间关系分：1 1、静、静态误差差27精选课件误差的差的处理及消除方法理及消除方法 n随机随机误差的差的处理理n粗大粗大误差的判差的判别与坏与坏值的舍弃的舍弃n系系统误差的消除差的消除 28精选课件随机随机误差的差的处理理n在等精度在等精度测量情况下，得到量情况下，得到n个个测量量值x1、x2、xn，设只含有随机只含有随机误差差 1、2、n，这组测量量值或随机或随机误差都是随机事件，可以用差都是随机事件，可以用概率数理概率数理统计的方法来的方法来处理。理。n随机随机误差具有以下特征：差具有以下特征：对称性称性单峰性峰性有界性有界性抵抵偿性性29精选课件30精选课件n例题1：等精度测量某电阻10次，得到的测量值为：167.95、167.60、167.87、168.00、167.82、167.45、167.60、167.88、167.85、167.60，求测量结果。31精选课件32精选课件粗大粗大误差的判差的判别与坏与坏值的舍弃的舍弃n莱以特准莱以特准则（3 准准则）。）。n在在等等精精度度测量量情情况况下下，得得到到n个个测量量值x1、x2、xn，先先算算出出其其算算术平平均均值及及剩剩余余误差差（i=1，2，n），并并按按贝塞塞尔公公式式算算出出标准准误差差 ，若某个，若某个测量量值xa的剩余的剩余误差差va满足下式：足下式：n则认为xi是含有粗大是含有粗大误差的坏差的坏值，应予剔除。予剔除。33精选课件n例例题2：对某量某量进行行15次等精度次等精度测量，量，测得得值如表所列，如表所列，设这些些测得得值已消除系已消除系统误差，差，试判判别该测量量列中是否含有粗大列中是否含有粗大误差的差的测得得值。34精选课件35精选课件系系统误差的消除：差的消除：n在测量结果中进行修正；n消除产生系统误差的根源；n在测量系统中采用补偿措施；n实时反馈修正。36精选课件此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！