自动检测技术第一章 知识点.doc

第一章 检测技术的基本概念考核知识点和考核要求：1、领会：测量的基本概念及测量方法，测量结果的数据统计及处理2、掌握：测量误差及分类，传感器及其基本特性3、熟练掌握：绝对误差和相对误差的计算，仪表的精度等级第一节 测量的基本概念与方法1）根据测量是否随时间变化：静态测量。例如：激光干涉仪对建筑物的缓慢沉降做长期监测是静态测量动态测量。例如：光导纤维陀螺仪测量火箭飞行速度、方向是动态测量2）根据测量的手段不同：直接测量：直接读取被测量的测量结果。例如：磁电式仪表测量电流电压、离子敏MOS场效应管晶体测量PH值和甜度间接测量：对与被测量有确定函数关系的量进行直接测量，再代入函数关系式计算测量量。例如：测量物体密度3）根据测量结果的显示方式：模拟式测量和数字式测量（其中：数字式测量比模拟式测量精度要高）4）根据是否是在生产过程中或流水线上测量：在线测量。例如：自动化机床边加工边测量，在实际中大多采用在线测量方式离线测量5）根据测量的具体手段：偏位式测量：被测量作用于仪表内部的比较装置，使该比较装置产生偏移量，直接以仪表的偏移量表示被测量的测量方式（直接用偏移量的大小表示测量量）。例如：弹簧秤测量物体质量，高斯计测量磁场强度。特点：简单迅速但精度低。易产生灵敏度漂移和零点漂移零位式测量：被测量与仪表内部的标准量比较，当系统达到平衡时，用已知标准量的值决定被测量的值（标准量的值为测量量的值）。例如：天平测量物体质量，平衡式电桥测量电阻值。特点：精度高但平衡复杂。微差式测量：预先使被测量与测量装置内部的标准量取得平衡，当被测量有微小变化时，测量装置失去平衡，偏位式仪表指示出变化部分的数值（先平衡再有微量变化时）。例如：天平测量化学药品，钢板厚度测量。特点：上述两者的综合第二节 测量误差及分类1.真值：是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。分类：1）理论真值（例：三角形的内角之和为180）2）约定真值（例：标准条件下，水的三相点为273.16K，金的凝固点为1064.18）3）相对真值（例：凡精度高一级或几级的仪表的误差是精度低的仪表误差的1/3以下时，则精度高的仪表的测量值可认为是相对真值）2.测量误差：测量值与真值之间的差值根据其特征不同：1）绝对误差：是指测量值Ax与真实值A0之间的差值，即Ax02）相对误差：反应测量值偏离真值程度的大小实际相对误差:绝对误差与被测量的真值0的百分比， 示值（标称）相对误差：绝对误差D与被测量Ax的百分比，满度（引用）相对误差：绝对误差D与仪器满度值Am的百分比，3. 准确度等级S：当D 取仪表的最大绝对误差值Dm时，满度相对误差常被用来确定仪表的准确度等级，注意：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：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。等级数值越低，仪表精度越高，价格越昂贵。在选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满刻度值的2/3以上。4.根据误差产生的原因和类型的不同1）粗大（过失）误差：明显偏离真值的误差。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（装置）误差：误差的数值固定或按一定规律变化。按其特点分为恒值误差（刻度盘分度差错、刻度盘移动而使仪表指针晃动产生误差）和变值误差（环境温度、湿度波动、电源电压下降、电子元件老化、机械零件变形移位、仪表零点漂移）。3）随机（偶然）误差：在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预见的方式变化。随机误差服从统计规律，通过增加测量次数，减小随机误差（例：某校男生的身高）。第三节 测量结果的数据统计处理1.随机误差的统计特性：集中性、对称性、有界性2.算术平均值： 残差： 方均根误差： 算术平均值的方均根误差： 随机误差的测量结果：（服从准则）3.测量系统静态误差的合成1）绝对值合成法 2）方均根合成法 第四节 传感器及其基本特性1.传感器：一种测量为目的，以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、偏于处理的另一种物理量的测量器件。2.传感器的组成及作用：敏感元件（将被测量转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量）、传感元件（将敏感元件转换的非电量转换为电参量）、测量转换电路（将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量）3.传感器的基本特性：一般是指输入输出特性，可分为静态特性和动态特性1）灵敏度：传感器在稳定状态下输出变化值与输入变化值之比，用K来表示，有量纲值。即2）分辨力：传感器能检出被测信号的最小变化量。一般可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力，但分辨力的数值要小于仪表的最大绝对误差。有量纲值。3）分辨率：将分辨力除以仪表的满度量就是该仪表的分辨率。无量纲值。4）线性度：又称为非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比。5）迟滞：是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。迟滞会引起重复性、分辨力变差，或造成测量盲区，一般希望迟滞越小越好。6）稳定性：包括稳定度（指仪表在所有条件都恒定不变的情况下，在规定的时间内能维持其示值不变的能力。一般以仪表的示值变化量和时间的长短之比来表示）和环境影响量（有两个因素构成：零漂和灵敏度漂移）。7）电磁兼容性EMC：是指电磁兼容性，即电子设备在规定的电磁干扰环境中能正常工作，而且也不干扰其他设备的能力。8）可靠性：是反映检测系统在规