复试科目课件检测技术第1章绪论

检测技术及仪表电信学院先进控制技术研究所课程介绍(1)课程说明自动化系的必修课考核方式1、平时成绩30%3、期末考试70%计划学时56

学时课程介绍(2)教材

十五国家规划教材《自动检测技术与装置》.张宏建等.化学工业出版社.参考书1、自动化仪表与过程控制.施仁等.电子工业出版社.2003.32、自动检测技术及仪表控制系统.张毅等.化学工业出版社.2005,3课程介绍(3)0401040204031馆309(1)2006秋季授课情况040404050406教员信息(1)姓名:张志君办公室:创新园大厦

A0726电话:84706007-3726课程内容组成测量误差的理论基础2检测仪表、显示仪表、检测系统设计方法4检测技术与检测元件33检测技术与检测仪表基础31任务及要求本课程的任务是通过本课程的学习使学生系统地了解掌握自动检测的基础理论、基本方法、及相关知识；较全面的掌握信息的采集、变换、分析、显示、等应用技术；掌握工业过程主要参数的检测原理及实现方法；任务及要求熟悉各类仪表的工作原理、特点、技术指标和使用要求；根据需要能够制定正确的检测方案，设计检测系统，合理选择、正确使用各种检测仪表。第1章检测技术基础检测仪表的基本概念2测量误差的理论基础33检测技术的基本概念311.1检测技术概述1．检测与测量的概念检测主要包括检验和测量两方面的含义:检验是分辨出被测参数量值所归属的某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或现象是否存在。测量是检测技术的组成部分．测量得到的是定量的结果。2.检测过程

检测就是人们借助于专门工具，通过试验和对试验数据的分析、计算求得被测量的值的过程。或者说：检测就是为了取得任一未知参数值而进行的全部工作

1.1检测技术概述一个完整的检测过程一般包括:信息的提取、信号的转换存储与传检、信号的分析处理以及信号的显示记录检测可分为两个过程：(1).能量形式的转换过程；(2).把被测未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并用数字表示这个倍数的过程。测量单位：国际单位制（SI）1.1检测技术概述3.检测技术的作用与意义（1）产品检验和质量控制的重要手段（2）在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用（3）自动化系统中不可缺少的组成部分（4）检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步

1.1检测技术概述4.检测系统的组成现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多，用途、性能千差万别，但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测所示。1.1检测技术概述(1)．传感器传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置。它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定规律将其转换成一个相应的便于传递的输出信号。传感器通常由敏感元件和转换部分组成：其中，敏感元件为传感器直接感受被测参量变化的部分，转换部分的作用通常是将敏感元件的输出转换为便于传输和后续环节处理的电信号。1.1检测技术概述通常检测仪器、检测系统设计师对传感器有如下要求；(a)精确性传感器的输出信号必须准确地反应其输入量，即被测量的变化。因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系；

(b)稳定性传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度而变化，受外界其他因素的干扰影响也应很小，重复性要好；

(c)灵敏度即要求被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。1.1检测技术概述(2)．信号调理

信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续环节处理或显示。由于信号中往往夹杂着50HZ工频等噪声电压，故其信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。对信号调理电路的一般要求是：

(a)能准确转换、稳定放大、可靠地传翰信号

(b)信嗓比高，抗干扰性能要好。1.1检测技术概述(3)．数据采集数据采集(系统)在检测系统中的作用是对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息，同时以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。数据采集系统通常以各类模拟(A／D)转换器为核心．辅以模拟多路开关、采样保持器、输入缓冲器、输出锁存器等。1.1检测技术概述(4)．信号处理信号处理模块是现代检测仪表、检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人的大脑相类似。现代检测仪表、检测系统中的信号处理模块通常以各种型号的单片机、微处理器为核心来构建，对高频倍号和复杂信号的处理有时需增加数据传输和运算速度快、处理精度高的专用高速数据处理器(DSP)(digitalsignalprocessing)或直接采用工业控制计算机。1.1检测技术概述(5)．信号显示显示器是检测系统与人联系的主要环节之一，显示器一般可分为模拟式、数字式和屏幕式三种。

(a)模拟式显示又称指示式显示。被测参量数值大小由光指示器或指针在标尺上的相对位置来表示。用有形的指针位移模拟无形的检测量是较方便、直观的。结构简单、价格低廉、显示直观的特点。1.1检测技术概述(b)数字式显示以数字形式直接显示出被测参量数值的大小。能有效地克服读数的主观误差，(相对指示式仪表)可提高显示和读数的精度，还能方便地与计算机连接并进行数据传输。

(c)屏幕显示实际上是一种类似电视显示方法，具有形象性和易于读数的优点，又能同时在同一屏幕上显示一个被测量或多个被测量的(大量数据式)变化曲线，有利于对它们进行比较、分析。1.1检测技术概述

(6).信号输出在许多情况下，检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的瞬时值后,除送显示器进行实时显示外，通常还需把测量值及时传送给控制计算机、可编程控制器(PLC)或其他执行器、打印机、记录仪等，从而构成闭环控制系统或实现打印(记录)输出。检测仪表和检测系统的信号输出通常有4—20mADC的电流信号，经D／A转换和放大后的模拟电压、开关量、脉宽调制PWM、串行数字通信和并行数字输出等多种形式，需根据测控系统的具体要求确定。1.1检测技术概述(7)．输入设备输入设备是操作人员和检测仪表或检测系统联系的另一主要环节，用于输入设置参数，下达有关命令等。最常用的输入设备是各种键盘、条码阅读器等。近年来，随着工业自动化、办公自动化和信息化程度的不断提高，通过网络或各种通信总线利用其他计算机或数字化智能终端，实现远程信息和数据输入的方式愈来愈普通。1.1检测技术概述最后，值得一提的是，以上七个部分不是所有的检测系统(仪表)都具备的，而且对有些简单的检测系统，其各环节之间的界线也不是十分清楚，需根据具体情况进行分析。1.1检测技术概述5.检测仪表的分类检测仪表按照技术特点或使用范围的不同有各种分类方法。①按被测参数分类每个检测系统一般被用来测量某个特定的参数，这些被测参数的不向，检测仪表可分为：机械参数、电气参数、过程参数等。1.1检测技术概述机械参数有质量、位移、力等。电气参数有电压、电流、功率等。过程参数有温度、压力、流量、物位、成分等。所以就可以称电压检测系统、温度检测系统、流量检测系统等。②按仪表对被测参数的响应形式分类可分为连续式检测仪表和开关式检测仪表。如水银温度计、电饭煲保温是利用开关时温度仪表实现的。1.1检测技术概述③按仪表中使用的能源和主要信息的类型分类可分为机械式仪表、电式仪表、气式仪表和光式仪表。机械式仪表一般不需要使用外部能源，通常利用敏感元件的位移带动仪表的传动机构，使指针产生偏转，通过仪表盘上的刻度显示被测参数的大小。这种仪表一般安装在现场，属就地显示式仪表。1.1检测技术概述电动式仪表用电源作为仪表能源，其输出信号也是电信号。由于电动式仪表所需电源容易取得，输出信号易于传输和显示，因此这类检测仪表获得了广泛的使用。气动式仪表多用压缩空气作为仪表的能源和信号的传递。由于仪表中没有使用电源，这类仪表可以使用在周围环境有易燃易爆气体或粉尘的场所。但是用压缩空气传递信号，滞后比较大。传输距离受到限制。1.1检测技术概述

光电式仪表是近年来发展起来的一种新型检测仪表，它的信号传递的速度非常快，不仅具有良好的抗干扰和绝缘隔离能力，且易于实现仪表的信号处理、信号隔离、信号传输和信号显示。1.1检测技术概述④按仪表是否具有远传功能分类可分为就地显示仪表和远传式仪表。⑤按仪表信号的输出（显示）形式分类可分为模拟式仪表和数字式仪表。⑥按仪表应用的场所分类可分为普通型仪表、隔爆型仪表及本安型仪表。⑦按仪表的结构方式分类可分为开环结构仪表和闭环结构仪表。1.1检测技术概述开环结构仪表由若干个环节串联组成，如图

所示。1.1检测技术概述总的传递函数为各环节传递函数之积总的误差为各环节相对误差之和1.1检测技术概述开环式的仪表一般结构较为简单、稳定性好，但测量误差较大，特别是当组成仪表的环节较多时，其准确度较低。闭环结构仪表也称为平衡变换式仪表，由正向通道和反馈通道组成，如图所示。1.1检测技术概述设正向传递函数为一阶滞后环节，即1.1检测技术概述则可以推得式中为反馈通道的总传递函数。1.1检测技术概述由式可知，闭环结构仪表的放大倍数和时间常数皆为开环结构仪表的当足够大时，总放大倍数（静态）为闭环结构仪表相对开环结构仪表要复杂一些，稳定性较差；但反应速度快，线性好，准确度高。1.2检测系统误差基础

1．测量误差的定义

测量是一个变换、放大、比较、显示、读数等环节的综合过程。由于检测系统(仪表)不可能绝对精确，测量原理的局限、测量方法的不尽完善、环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等，也使得测量结果不能准确地反映被测量的真值而存在一定的偏差，这个偏差就是测量误差。

1.2检测系统误差基础2．真值

一个量严格定义的理论值通常叫理论真值，如三角形三内角和为180o等。许多且由于理论真值在实际工作中难以获得，常用约定真值或相对真值来代替理论真值。(1)约定真值根据国际计量委员会通过并发布的各种物理参量单位的定义，利用当今最先进科学技术复现这些实物单位基准

1.2检测系统误差基础

(2)相对真值如果高一级检测仪器(计量器具)的误差仅为低一级检测仪器误差的1/3~1/10，则可认为前者是后者的相对真值。例如，高精度石英钟的计时误差通常比普通机械闹钟的计时误差小1~2个数量级以上，因此高精度的石英钟可视为普通机械闹钟的相对真值。1.2检测系统误差基础(3)示值

检测仪器(或系统)指示或显示(被测参量)的数值叫示值，也叫测量值或读数。由于传感器不可能绝对精确，信号调理、模拟转换不可避免地存在误差，加上测量时环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等，都可使得示值与实际值存在偏差。1.2检测系统误差基础3误差的表示方法

检测系统(仪器)的基本误差通常有以下几种表示形式；

1）．绝对误差检测系统的测量值(即示值)X与被测量的真值X0之间的代数差值△x称为检测系统测量值的绝对误差，即△x=x一x0式中，真值x0可为约定真值，也可是由高精度标准器所测得的相对真值。绝对误差△x说明了系统示值偏离真值的大小，其值可正可负，具有和被测量相同的量纲1.2检测系统误差基础

2）．相对误差检测系统测量值(即示值)的绝对误差Δx与被测参量真值x0的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ，常用百分数表示，即1.2检测系统误差基础3）．引用误差引用误差是指绝对误差与仪表的量程L之比，以百分数表示、1.2检测系统误差基础4）．最大引用误差(或满度最大引用误差)在规定的工作条件下，当被测量平稳增加或减少时，在检测系统全量程所有测量值引用误差(绝对值)的最大者，或者说所有测量值中最大绝对误差(绝对值)与量程的比值的百分数，称为该系统的最大引用误差，用符号qmax表示1.3仪表的性能指标测量范围、上下限每个用于测量的仪表都有测量范围，它是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。量程仪表的量程可以用来表示其测量范围的大小，是其测量上限值与下限值的代数差，使用下限与上限可完全表示仪表的测量范围，也可确定其量程。量程＝测量上限值-测量下限值

1.3仪表的性能指标如一个温度测量仪表的下限值是-50℃，上限值是150℃，则其测量范围可表示为-50~150℃量程为150－（-50）=200℃由此可见，给出仪表的测量范围便知其上下限及量程，反之只给出仪表的量程，却无法确定其上下限及测量范围。1.3仪表的性能指标（1）仪表精度（准确度）仪表的精度是按等级划分的，它与仪表的允许误差有关。根据仪表的允许误差，去掉“士”号及％号后剩下的数值，就可以确定仪表的精度等级。1.3仪表的性能指标例题某台测温仪表的测温范围为100℃～600C，校验该表时得到的最大绝对误差为士6℃，试确定该仪表的精度等级。解：这台仪表的最大引用误差为1.2%而该仪表的最大引用误差超过了1.0级仪表的允许误差（士1.0%)，所以这台仪表的等级精度为1.5级。1.3仪表的性能指标按仪表工业规定，仪表的精确度化分成若干等级，简称精度等级，如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级等。等级的数字越小，精度越高。例：若某仪表的最大引用误差为0.4%，则该仪表属于0.5级表。仪表合格条件：1.3仪表的性能指标（2）灵敏度和分辨率仪表对被测参数变化的灵敏程度，常以在被测参数改变时，经过足够时间仪表示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比：串联仪表系统，灵敏度具有可传递性。（乘积）分辨率（灵敏限）仪表能响应和分辨的最小输入量，又成为仪表的灵敏限。通常仪表的灵敏度高，分辨率也高1.3仪表的性能指标（3）变差：由于死区和滞环的存在，仪表在整个量程内上升和下降时形成不重合的特性曲线，即在相同的被测量值时仪表的输出值是不相等的，这二者之间的差为“变差”。

L为仪表量程1.3仪表的性能指标变差产生的原因：例：传动机构间存在间隙和摩擦力，弹性元件的弹性滞后，磁性材料的滞环等。一般规定仪表的变差不能超过仪表的允许误差

（4）线性度它是衡量检测仪表实际输人一输出特性偏离线性的程度，用非线性误差来表示，它是实际值与理论值之间的绝对误差的最大值与仪表量程比的百分数，即1.3仪表的性能指标（5）稳定性在工作条件保持恒定时，仪表输出值在一段时间内随机变动量的大小称为时间稳定性；而仪表在规定的使用条件内某个条件的变化对仪表输出的影响称为使用条件变化稳定性。1.3仪表的性能指标（6）重复性：

指仪表在同一工作条件下，按同一方向被测量增加和减少，连续多次重复测量，被测量按同一方向变化得到的多条特性曲线之间不重合的程度1.3仪表的性能指标（7）可靠性：是衡量产品是否经久耐用的一种综合性质量指标。仪表的可靠性用有效度（可使用性）来表示。定义为：平均无故障工作时间（MTBF）是仪表在相邻两次故障间隔内有效工作时的平均时间，1.3仪表的性能指标

(8）动态特性检测仪表的动态特性是指在动态测量时，随时间变化的输出量与输人量之间的关系。常见的检测仪表多为零阶、一阶或二阶系统。零阶系统的传递函数其中，K为静态灵敏度。说明输出量与输入量成确定比例关系，没有时间滞后。。1.3仪表的性能指标一阶系统的传递函数为式中为一阶系统的时间常数。图给出了一阶系统的阶跃响应曲线。可以看出时间常数越小，系统响应越快，动态误差越小1.3仪表的性能指标例题例

。被测电压实际值约为21.7v，现有四种电压表；1.5级、量程为0—30v的A表；1.5级、量程为0—50v的B表；1.0级、量程为0—50V的C表；0.2级、量程为0-360v表。请问选用哪种规格的电压表进行测量产生的测量误差较小？解：分别用四种表进行测量可能产生的最大绝对误差如下：四者比较，通常选用A表进行测量所产生的测量误差较小。由上例不难看出，检测仪表产生的测量误差不仅与所选仪表精度等级有关，而且与所选仪表的量程有关。通常量程L和测量值相差愈小，测量准确度较高。所以，在选择仪表时，应选择测量值尽可能接近的仪表零点迁移、量程迁移零点和量程

仪表测量范围的另一种表示方法是给出仪表的零点即测量下限值及仪表的量程。由前面的分析可知，只要仪表的零点和量程确定了，其测量范围也就确定了。因而这是一种更为常用的表示方式。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，为此可以对仪表进行零点和量程的调整。通常将零点的变化称为零点迁移，而量程的变化则称为量程迁移。量程迁移改变灵敏度；零点迁移不改变灵敏度零点迁移、量程迁移输入(被测量)输出0100%100%零点迁移量程迁移1.4误差的产生原因与分类研究误差的目的主要有三个方面：其一是为了认识误差的性质和特点，分析误差产生的原因．在一定条件下尽量减小或消除误差；其二是根据测量精度的要求，合理选择测量仪器和测量方法，以便得到较为理想的测量结果；其三是正确处理测量数据，使之能在一定条件下得到更接近于真值的数据。1.4误差的产生原因与分类1.误差的产生原因①由被测对象本身引起的误差②因检测理论的假定产生的误差③检测系统各环节所使用的材料性能和制造技术引起的误差④组成检测系统各环节的传递特性方面产生的误差⑤检测系统各环节动力源的变化引起的误差⑥检测系统器件特性变化引起的误差⑦检测环境引起的误差⑧检测方法误差⑨检测人员造成的误差1.4误差的产生原因与分类2.误差的分类按误差来源：装置误差、环境误差、方法误差、人员误差按特性规律：系统误差、随机误差、粗大误差①系统误差（Systemerror）----有规律可循系统误差是指在同一条件下多次重复测量同一量值时，其误差的绝对值和符号保持不变或按某一确定的规律变化的误差。其中前者称为恒定系统误差，后者称为变值系统误差。系统误差表明了一个测量结果偏离真值或实际值的程度。系统误差越小，测量就越准确。所以还经常用准确度一词来表征系统误差的大小。1.4误差的产生原因与分类系统误差的产生原因包括测量原理或测量方法的不完善、标准量值的不准确、仪表本身的缺陷、环境条件变化等引起的误差。可以通过理论分析/实验验证找出原因和规律从而达到减少/消除误差的目的②随机误差（Randomerror）随机误差又称偶然误差，是指在同一条件下多次重复测量同一量值时，其误差的绝对值和符号以不可预知的方式变化，即具有随机性的误差。随机误差是由很多变化规律未知的复杂因素的微小变化引起的，例如温度、湿度及电源的电压值均不停地围绕各自的平均值起伏变化等。这些互不相关的独立因素是人们不能控制的，而且分析比较困难。但是，随机误差具有随机变量的一切特点，在一定的条件下服从统计规律。因此，通过多次测量后，对其总和可以用统计规律来描述，从而在理论上估计它对测量结果的影响。

1.4误差的产生原因与分类随机误差的特征因许多不确定性因素而随机发生引起的具有偶然性（不明确、无规律）可以利用概率和统计方法处理（无法消除/修正）随机误差表现了测量结果的分散性。在误差理论中，经常用精密度一词来表征随机误差的大小。所谓精密度是表示测量值重复一致的程度，是一个定性的概念。随机误差越小，测量结果的精密度愈高。如果一个测量结果的随机误差和系统误差均很小，则表明测量即精密又准确，简称精确。1.4误差的产生原因与分类③粗大误差（Abnormalerror）检测系统各组成环节发生异常和故障等引起异常误差---混为系统误差和偶然误差---测量结果失去意义分离---防止3.随机误差的估计和统计处理估计与处理方法：随机误差具有随机变量的一切特点，它的概率分布通常服从一定的统计规律。利用数理统计的方法，研究其分布范围及其分布规律，估计随机误差的影响。注意：对随机误差的分析讨论中假定系统误差已被减小到可忽略不计的程度。随机误差的估计和统计处理随机误差的估计和统计处理①随机误差分析随机误差的分布规律假定对某个被测参量进行等精度重复测量n次，其测量示值分别为x1、x2、…，xi、…，xm、则各次测量的测量误差，即随机误差(假定已消除系统误差)分别为式中，x0为真值。以偏差幅值（有正负）为横坐标，以偏差出现的次数为纵坐标作图。可得右图。图中σ为分布函数的标准差

随机误差的估计和统计处理

随机误差统计特性：有界性即各个随机误差的绝对值(幅度)均不超过一定的界限；单峰性即绝对值(幅度)小的随机误差出现的概率大；对称性等值而符号相反的随机误差出现的概率接近相等；抵偿性当等精度重复测量次数n→∞时，所有测量值的随机误差的代数和为零，即提示：在等精度重复测量次数足够大时，其算术平均值就是其真值较理想的替代值。随机误差的估计和统计处理随机误差描述上述性质十分符合正态分布的基本假定，因此可以认为随机误差基本符合正态分布规律。满足下列正态分布规律描述式。式中：X0:真值或约定真值σ：方差，离散特征参数。其大小影响分布曲线的形状。

:算术平均值随机误差的估计和统计处理对概率密度方程积分，由积分运算结果得到不同标准差时出现的概率为：（如右图）：正态分布的随机误差在±σ范围内出现的概率为68.3%，出现在±2σ范围内的概率为95.4%，出现在±3σ范围内的概率为99.7%，

因此，可以确定正态分布的随机误差的极限值为3σ。则有：若已知测量仪表的最大系统误差为B，测量范围为A，则可以确定该仪表的最大相对百分误差为据此可以确定仪表的精度等级随机误差的估计和统计处理②随机误差处理对一项精密测量任务的重复测量数据的处理过程如下：在测量前应尽可能地消除系统误差，在此基础上将一列等精度测量的读数xi按测量的先后次序列成表格，注意：估读数据时最多只能估读一位数字；计算算术平均值

确定位数时，应保证剩余误差能有二至三位数字；计算剩余误差列表于相应的xi旁；检查∑△i=0的条件是否满足，若不满足则说明计算算术平均值时有误差，应复查；计算和均方根误差σ,依次列表于旁；检查有无大于3σ的值，若有，应怀疑可能是疏忽误差，并检查该次测量过程有无差错，如有，应抛弃该次测量数据，并从b项重新开始。随机误差的估计和统计处理例：某实验室的溶液温度测量数据如表1所示测量数据整理表随机误差的估计和统计处理消除疏忽误差（＞3σ=0.099）。消除第8个测量数据。3σⅡ=0.048仪表测量结果满足：t=20.411℃±0.048℃系统误差的判定、估计4）系统误差的判定与估计①系统误差的判定系统误差的特点：有规律性，服从一定函数规律的误差，系统误差一般可通过实验和分析研究确定并加以消除。系统误差的判定

系统误差常见关系1恒值系统误差2线性系统误差3周期性系统误差4组合系统误差系统误差的确定a恒值系统误差确定实验比对法对于不随时间变化的恒差型系统误差，通常可以采用通过实验比对的方法发现和确定。（可分为标准器件法和标准仪器法）标准件法：（以电阻测量为例）检测仪器对高精度精密标准电阻器进行重复多次测量，测量值与标准电阻器的阻值的差值大小均稳定不变，该差值即可作为此检测仪器在该示值点的系统误差值。其相反数，即为此测量点的修正值。系统误差的判定、估计标准表法：把精度等级高于被检定仪器两档以上的同类高精度仪器作为标准表，与被检定检测仪器同时、或依次对被测对象进行重复测量，把标准表示值视为相对真值，若被检定检测仪器示值与标准表示值之差大小稳定不变，则将该差值作为此检测仪器在该示值点的系统误差，其相反数即为此检测仪器在此点的修正值。

注意：检测系统工作环境或被测参量数值发生改变，其测量系统误差往往也从一个固定值变化成另一个确定值。对这类检测系统需要通过逐个改变外界测量条件，来发现和确定仪器在其允许的不同工况条件下的系统误差。系统误差的判定、估计b.变值系统误差确定变差系统误差是指按某种确定规律变化的测量系统误差。对此可采用残差观察法或利用某些判断准则来发现，并确定是否存在变差系统误差。主要方法有：残差观察法当系统误差比随机误差大时，通过残差分析可以发现该误差是否为按某种规律变化的变差系统误差。通常的做法是把一系列等精度重复测量值及其残差按测量时的先后次序分别列表，仔细观察和分析各测量数据残差值的大小和符号的变化情况，如果发现残差序列呈有规律递增或递减，且残差序列减去其中值后的新数列在以中值为原点的数轴上呈正负对称分布，则说明测量存在累进性的线性系统误差；如果发现偏差序列呈有规律交替重复变化，则说明测量存在周期性系统误差。系统误差的判定、估计马利科夫准则马利科夫准则适用于判断、发现和确定线性系统误差。操作方法：同一条件下顺序重复测量得到一组测量值xi，求出它们相应的残差vi将这些残差序列以中间值v。为界分为前后两组，分别求和，然后把两组残差和相减，。若结果D近似等于零，说明测量中不含线性系统误差；若明显不为零(且大于vi)，则表明这组测量中存在线性系统误差。系统误差的判定、估计阿贝一赫梅特准则适用于发现和确定周期性系统误差操作方法：同一条件下测量得到的一组测量值xi按序排列，求出相应残差值vi，按下式计算：若有下式成立，则表明测量值中（系统）存在周期性系统误差系统误差的估计误差合成：误差合成的基本任务就是从各分项误差对所研究的被测量误差总和的估计A.系统误差描述设检测原理的函数转换关系如下：式中y为检测输出；x为被测量；u1、u2、……um为检测系统的各种参量和外界因素。当被测量x没有变化(△x=0)，而各参量有△u1、△u2

、……、△um

变化时，引起的检测误差△y。有 系统误差的估计上式右端按泰勒级数展开时，取第一项略去后面的高次项得：其相对误差：此式即为系统误差的表达式系统误差的估计P22页例2已知:R2，R3，

RN

分别100Ω，1000Ω，100Ω

，RX被测电阻各电阻的系统误差分别为ΔR2=0.1Ω,ΔR3=1Ω,ΔRn=0.01Ω试估计该电桥的系统误差ΔRX系统误差的估计1.5处理系统误差的一般方法处理系统误差的一般方法p251）分析系统误差产生的原因2）引入修正值进行校正找出规律---修正值3）检测方法上消除或减小测量方法---避免出现系统误差---实际测量中，采取有效的测量方法---现有仪器设备取得更好的效果（提高测量准确度）处理系统误差的一般方法a.计算修正法事先计算出或给出系统误差的关系式，并利用其对测量值进行修正的方法。例：电功率测量计算式：W=IU电压U恒定时，电功率W与电流I是单值函数关系。测量过程中，电压U发生波动，则电功率W的测量值将会产生误差，补偿计算如下：设：电压值由U0变为U1，则当电压为U0时，W0=IU0；当电压为U1时，则W’=IU1=I(U。+△U)=W+△W；△W:计算修正值。计算修正式：W=W0+I△U处理系统误差的一般方法B比较法测量（标准量比较法）基本思想：用准确度较高的，不含或含很小系统误差的检测装置与被测量进行完全或部分比较，以消除或减少测量中的系统误差。主要方法：零示法，微差法零示法：原理图：调节滑动电阻，检流计G指示为零时，被测电压Vx与R两段的标准电压VR相同。注意：电路中电阻R的精度与均匀度可能会给测量带来一定的误差。处理系统误差的一般方法微差法（总量比较，微量测量）原理图：特点：应用多个高准确度固定电阻取代滑线电阻；

仅对未知电压与标准电压的差值进行测量；

使用方便，灵活性较好；

对使用的电压毫伏表精度要求不高。类似方法：电位差计应用处理系统误差的一般方法c.差动（差分结构）法原理：利用结构上的对称性使测量信号反对称的发生作用，干扰信号或影响对称的发生，从而加强特定信号值而排除干扰。是检测仪表的基本结构之一。例：差动电容位移测量原理图：平衡位置：C10=C20,i10=i20,测量：干扰量：u,f,y干扰对策：由于同时、等量作用于两个绕组，影响相互抵消。处理系统误差的一般方法d.相互抵消法原理：将影响因素信号同时引入敏感元件的正负端，消除干扰影响。例：密闭容器液位测量利用差压变送器测量密闭容器液位，

P1=Hρ+P2由于差压连结，所以差