城市轨道交通传感器与检测技术（第二版）绪论下

城市轨道交通传感器与检测技术（第二版）绪论(下）

21.4检测技术的内容

31.5自动检测技术的构成

自动检测系统或检测装置通常由电源、传感器、信号处理电路、显示记录装置、传输通道等几部分组成，有时还有数据处理仪器及执行机构等部分，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。41.6传感器和检测技术的发展

提高与改善传感器的技术性能开展基础理论研究传感器的集成化传感器的智能化传感器的网络化传感器的微型化

测量误差及消除方法§1.761）测量误差

定义：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、环境因素以及外界干扰的存在，使得测量过程会影响被测对象的原有状态，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.误差的一些基本概念72）真值

一个量严格定义的理论值通常叫理论真值。常用约定真值或相对真值来代替理论真值。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，利用当今最高科学技术复现的这些实物单位基准。

相对真值：如果高一级检测仪器误差仅为低一级检测仪器误差的1/3～1/10，则认为前者是后者的相对真值。1.误差的一些基本概念83）标称值

计量或测量器具上标注的量值。4）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。1.误差的一些基本概念92.误差的几种表示方法1）绝对误差

定义：检测系统的指示值X与被测量的真值X0之间的代数差值称为检测系统测量值的绝对误差，表示为:X0可以是约定真值也可以是相对真值

绝对误差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单位。【例】用某电压表测量电压，电压表的示值为226V，查该表的检定证书，得知该电压表在220V附近的误差为5V，被测电压的修正值为－5V，则修正后的测量结果为226+(－5V)=221V。测得值真值绝对误差二.误差的几种表示方法2.误差的几种表示方法112）相对误差

定义：检测系统测量值（即示值）的绝对误差与被测参量真值的比值，称之为检测系统测量（示值）的相对误差，常用百分数表示：

二.误差的几种表示方法

一般来说相对误差值越小，其测量精度就越高。相对误差是一个量纲为一的量。2.误差的几种表示方法12用1μm测长仪测量0.01m长的工件，其绝对误差0.0006m，但用来测量1m长的工件，其绝对误差为0.0105m。前者的相对误差为

后者的相对误差为用绝对误差不便于比较不同量值、不同单位、不同物理量等的准确度。绝对误差和相对误差的比较二.误差的几种表示方法2.误差的几种表示方法

例1：用指针式万用表的10V量程测量一只1.5V干电池的电压，示值如图所示，问：选择该量程合理吗？例2：用2.5V量程测量同一只1.5V干电池的电压，与上图比较，问示值相对误差哪一个大？153）引用误差 定义：检测系统指示值的绝对误差与系统量程

L之比值，称为检测系统测量值的引用误差。引用误差通常以百分数表示:二.误差的几种表示方法2.误差的几种表示方法

4）最大引用误差

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，由符号，可表示：（2-6）

最大引用误差是检测系统的基本误差，是检测系统的最主要质量指标，能很好地表征检测系统的测量精确度。二.误差的几种表示方法2.误差的几种表示方法5）精度等级

取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标志，也即|△x|，精度等级用符号G表示。

0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级，是我国工业检测仪器（系统）常用精度等级。检测仪器（系统）的精度等级按选大不选小的原则套用标准化精度等级值。三.检测仪器的精度等级与容许误差2.误差的几种表示方法

例3:

量程为0～1000V的数字电压表，如果其整个量程中最大绝对误差为1.05V，则有

由于0.105不是标准化精度等级值，因此该仪器需要就近套用标准化精度等级值。0.105位于0.1级和0.2级之间，尽管该值与0.1更为接近，但按选大不选小的原则该数字电压表的精度等级G应为0.2级。三.检测仪器的精度等级与容许误差2.误差的几种表示方法

仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈高。例如：0.5级的仪表精度优于1.0级仪表，而劣于0.2级仪表。

值得注意的是：

精度等级高低仅说明该检测仪表的引用误差最大值的大小，它决不意味着该仪表某次实际测量中出现的具体误差值是多少。三.检测仪器的精度等级与容许误差2.误差的几种表示方法例4: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的D表。请问选用哪种规格的电压表进行测量所产生的测量误差较小?[解]：根据（2-6）式，分别用四种表进行测量可能产生的最大绝对误差如下：三.检测仪器的精度等级与容许误差2.误差的几种表示方法A表：B表：C表：D表：

VVVV

四者比较，通常选用A表进行测量所产生的测量误差较小。2.1.3检测仪器的精度等级与容许误差2.误差的几种表示方法

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G有关，而且与所选仪表的量程有关。

通常量程L和测量值X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量程。

三.检测仪器的精度等级与容许误差23按误差的性质(或出现的规律)分类系统误差：测量误差不变或按规律变化随机误差：测量误差的大小与符号均无规律变化

粗大误差：显然与事实不相符的误差

3.误差的分类及消除方法24

1.系统误差用天平计量物体质量时，砝码的质量偏差用千分表读数时，表盘安装偏心引起的示值误差刻线尺的温度变化引起的示值误差在相同条件下，多次重复测量同一被测参量时，其测量误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化，这种测量误差称为系统误差。误差值恒定不变的又称为定值系统误差，误差值变化的则称为变值系统误差。定义特征误差的绝对值和符号保持不变，或者在条件改变时，按某一确定规律变化的误差。

系统误差是有规律性的，因此可以通过实验的方法或引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。夏天摆钟变慢的原因是什么？

1.系统误差26在相同条件下多次重复测量同一被测参量时，测量误差的大小与符号均无规律变化，这类误差称为随机误差。

定义特征在相同测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。产生原因实验条件的偶然性微小变化，如温度波动、噪声干扰、电磁场微变、电源电压的随机起伏、地面振动等。

2.随机误差随机误差的正态分布规律长度相对测量值次数统计

随机事件与随机误差有区别，并不一定符合正态分布规律。

彩票摇奖（无规律可循，不可预测）29指明显超出统计规律预期值的误差。定义产生原因某些偶尔突发性的异常因素或疏忽所致。测量方法不当或错误，测量操作疏忽和失误（如未按规程操作、读错读数或单位、记录或计算错误等）测量条件的突然变化（如电源电压突然增高或降低、雷电干扰、机械冲击和振动等）。

由于该误差很大，明显歪曲了测量结果。故应按照一定的准则进行判别，将含有粗大误差的测量数据（称为坏值或异常值）予以剔除。

3.粗大误差问：下列误差属于哪类误差？（1）用一块普通万用表测量同一电压，重复测量20次后所得结果的误差。（2）观测者抄写记录时错写了数据造成的误差。（3）在流量测量中，流体温度、压力偏离设计值造成的流量误差。随机误差粗大误差系统误差1）准确度（正确度）对同一被测量进行多次测量，测量值偏离被测量真值的程度称为测量的准确度。它反映系统误差的影响，系统误差越小，准确度越高。

4.测量精度2）精密度：对同一被测量进行多次测量，测量值重复一致的程度，或者说测量值分布的密集程度，称为测量的精密度。它反映随机误差的影响，随机误差越小，精密度越高。

4.测量精度3）精确度精密度与准确度的综合指标称为精确度，或称精度。它反映