电气测试技术第一章 测量技术概述

1、第一章第一章 测量技术概述测量技术概述第一节第一节 测量的一般知识测量的一般知识 一、测量的基本概念测量量：身高、体重、温度、压力比较被测量Xn倍测量单位UX=n U结论：1、测量是一个比较比较过程 数值：符号、大小数值：符号、大小2、测量结果包含两个部分 3、没有测量单位的测量结果是没有意义的、没有测量单位的测量结果是没有意义的单位单位测量单位：cm、kg、 、N因此测量是：被测量X 测量单位U二、测量方法二、测量方法（一）直接测量：（一）直接测量：能直接得到被测量的数值 1、直接比较测量法：将被测量直接与已知其值的同类量进行比较 求出被测量如测电阻：1）读数；2）乘倍率2、微差测量法：将被

2、测量与其量值只有微小差别的已知量进行比较，测出这两个量值间的差值，从而确定被测量的测量方法。3、零位测量法：也称为平衡测量法或补偿测量法，通过调整一个或几个已知数值的量使之与被测量达到平衡，从而确定被测量的方法。Question:以上三种方法各自的优缺点？（二）间接测量：先对一个或几个与被测量有确定关系（二）间接测量：先对一个或几个与被测量有确定关系的量进行直接测量，然后通过代表该函数关系的公式、的量进行直接测量，然后通过代表该函数关系的公式、曲线、或表格求得被测量。曲线、或表格求得被测量。关键：找出函数关系 y=f(x)间接测量的缺点：测量和计算的工作量大；容易引入较大的误差。直接测量x 求

3、出y。如：测密度第二节第二节 误差理论基础误差理论基础 一、几个概念一、几个概念1）真值：绝对准确的理论值。二、误差的分类二、误差的分类测量结果 约定真值修正值（仪器）：C X X0 X X0=C+X 2）约定真值：与真值的差可仪忽略而可代替真值的值。3）误差：测量结果和被测量的约定真值之差。按表示方法对误差的分类1、绝对误差：X=XX02、相对误差（为何引入）： 100% 0XX3、引用误差：绝对误差除以仪表的量程%100%100%minmaxXXXXXm通常用最大引用误差来定义测量仪表的精度等级。通常用最大引用误差来定义测量仪表的精度等级。%100%mmmXXSS：仪表精度等级 m% ：最

4、大引用误差Xm ：仪表量程内出现的最大绝对误差 例：已知某一被测电压约10V，现有如下两块电压表：150V，0.5级；15V，2.5级。问选择哪块表测量误差较小？解：对表有 Xm1=Xm1S1150*0.50.75V 对表有 Xm2=Xm2S215*2.50.375V 因此应选用表合适。因此应选用表合适。结论：选用测量仪表时不能单纯考虑精度等级，还应考虑量结论：选用测量仪表时不能单纯考虑精度等级，还应考虑量程是否合适。程是否合适。 按性质对误差的分类1、随机误差：由各种随机因素造成的误差，可通过多次重复测量取平均值来减小。2、系统误差：是测量系统本身固有的，由其构造因素决定。产生的原因：零点未

5、校准、松弛、老化等。3、粗大误差：测量者粗心大意造成的，可通过多次重复测量来发现，进行数据处理时应将带有粗大误差的值予以剔除。对测量数据进行处理的步骤：对测量数据进行处理的步骤：1、剔除粗大误差、剔除粗大误差2、如果存在系统误差，则通过修正的方法进行处理、如果存在系统误差，则通过修正的方法进行处理3、求和取平均，以尽可能地减少随机误差、求和取平均，以尽可能地减少随机误差第三节第三节 传感器概述传感器概述 一、什么是传感器？一、什么是传感器？ 能感知某一物理量、化学量或生物量等的信息，并能将之转化为可加以利用的信息的装置。（广义） 将被测非电物理量转换为电量。（狭义）二、传感器的分类二、传感器的

6、分类1、按被测量分类：温度传感器、压力传感器、位移传感器等2、按工作原理分类：电阻式、电感式、电容式、压电式等3、按输出信号分类：模拟传感器、数字传感器三、传感器的组成三、传感器的组成非电量敏感元件转换元件辅助电源测量电路电量第四节第四节 传感器的特性传感器的特性 一、灵敏度一、灵敏度 广义的灵敏度，通常是指仪器、仪表对微小外加信号的敏感程度。广义的灵敏度，通常是指仪器、仪表对微小外加信号的敏感程度。 即衡量输出量随输入量变化的程度。对于灵敏度越高的传感器，在有相同即衡量输出量随输入量变化的程度。对于灵敏度越高的传感器，在有相同输入变化量时，输出变化量越大，因而能感知的变化量越小。输入变化量时

7、，输出变化量越大，因而能感知的变化量越小。v常用静态特性指标：灵敏度、精确度、测量范围、量程和线性度误差。常用静态特性指标：灵敏度、精确度、测量范围、量程和线性度误差。dxdy K xyK或x0ydydx图1.1.1 检测系统灵敏度传感器的灵敏度K K值通常是有量纲的值通常是有量纲的xy0y2y1s1s2s3图1.1.2 串联系统示意图3*2*1KKKK例：例：一压电式传感器的灵敏度K110pCMPa，连接灵敏度K2=0.2VpC的电放大器，读数仪表灵敏度K3=50格/，则该检测系统的灵敏度是多少？K1K2K3三、测量范围与量程三、测量范围与量程测量范围是由标定的精确度决定的。量程测量范围的上

8、限测量范围的下限yx0 xmaxymax(yL)max%100)(maxmaxyyLL四、线性度误差四、线性度误差LL的值越小，线性性越好二、精确度二、精确度工程上，根据传感器的最大引用误差来划分精度等级。y0Rmax2Rmax1Rmax1正行程的最大重复性偏差，Rmax2反行程的最大重复性偏差。迟滞、重复性迟滞、重复性几点注意：几点注意：1、灵敏度越高，能感知的被测量越小，测量的精度也越高，但测量范围会变窄，稳定性变差，且易受到噪声的干扰。2、我们总是希望传感器在测量范围内是线性的，但理想的线性不存在，仅为在满足检测精度前提下的近似。v传感器的动态特性传感器的动态特性传感器的传感器的动态动态特性决定了被测量的频率范围，必须在允特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真许频率范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有实际