检测技术基础知识概述

1、传感器和检测技术包括温度传感器(热电偶、测温电阻体)，具有检测技术基本知识的力系传感器(电阻应变、压阻系、压电系、霍尔式)物理位置测量产水量测量(差压、容积、电磁、浮子、透平机、涡流计量表等)机械量类(自电感量、互感电动势类、涡流、 电容类)位移传感器(数控机床用查询密码盘、感应同步器等)新型传感器：光电类(光电管、光电倍增管、光电电阻、光电三极管、晶体管、光电池)光纤类； 医学超声类气敏、湿气敏、色敏等。 中心签名接口和检测电路：阻抗匹配、电桥、放大电路滤波器、调制解调电路采样保持、模拟计程仪/数字转换等电路噪声抑制等。第一章检测技术的基础知识、第一节检测技术概要(绪论)第二节检测的基本方法

2、第三节误差理论第四节检测系统的基本特性、第一节检测技术概要、1.1检测技术定义、例2 :检测技术定义检测技术：是以研究和操纵系统中的信息的提取、信息的变换和处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。1.2检查系统的一般构成分块图：输出用户针织面料、传感器：将测量的非电量转换为与其有对应关系且容易应用的物理量(通常为电量)的测量装置。 计测电路：可以将传感器输出的变量转换为电压和电流信号，在输出unicode针织面料的指示器上进行指示和记录，或者作为控制系统的检测和种子文件返回信号。 输出单位针织面料：定点老虎钳、记录仪、累加器、警示器、数据处理电路等。 1.3传感器的定义是，根据中华人民共和国

3、国家标准(GB7665-87 )传感器(Transducer/Sensor )规定的测量，可以按照一定的规则转换为可以输出的信号的去老虎钳和装置。 简单来说，是将测量的非电量转换为电量的装置。 传感器的构成：传感器：直接感觉到测量，输出与测量有关的物理量转换元件：传感器的输出通过其输入，转换为电量残奥表电路变换：上述电量残奥表在与基本电路变换网站数据库后，可以转换为电量输出，有1.4自动检测技术的发展趋势，(1)机器的性能，(2)机器的性能(2)开发新型传感器。 (3)研制传感器的新型传感器材料，采用新的加工技术。 (4)微电子学技术、微机技术、现场总线技术、仪器仪表和传感器的结合构成下一代智

4、能测试系统，使测量精度、自动化水平进一步提高。 (5)研究集成化、多功能化、知识二烯烃的传感器或测试系统。 1、应用于工业自动化专业，a )机械人、机械人的传感器旋转/移动位置传感器、力传感器、视觉感知传感器、听觉传感器、近距离传感器、触觉传感器、热传感器、嗅觉传感器。 1.5测试技术的工程应用，在各种自动控制系统中，测试环节发挥着系统感觉的作用，是其重要组成部分。 密歇根大学的机械人组装模型，广州中鸣数码机械狗，b) AGV汽车配送车，医学超声测距传感器，判断建筑物内人和物的位置的红外线颜色传感器的运动轨迹和AGV小车位置认识条查询密码传感器，商品识别。1.5测试技术的工程应用、香港理工AG

5、V模型、c )生产加工流程监测、1.5测试技术的工程应用、切削力传感器、加工噪声传感器、医学超声测距传感器、红外线接近开关传感器等。 在密歇根大学数字化工厂、1.5测试技术的工程应用、2、过程工业设备运行状态监测、电力、冶金、石油化学、化工等过程工业中，生产流水线设备的运行状态关系到整个生产流水线过程。 通常24小时建构在线监测系统。扬子石化50MW热电针织面料监测系统阳逻辑电厂300MW汽车用户针织面料监测系统荆门电厂200MW用户针织面料监测系统青山热电站生产信息实时查询系统沙角电厂生产信息实时查询系统宝钢30KW以上风机监测系统宝钢精轧机F2轧机网络监测系统宝钢冷连轧带振动纹监测系统武钢

6、风机状态监测系统1.5测试技术在工程应用、3、产品品质测量、汽车、工作母机等设备、电机、电机等零配件商品发货时，要进行其性能质量的测量和发货检查。 图为汽车发货检查原理的分块图，测量残奥仪包括润滑油温度、冷却水温度、燃料压力及发动机转速等。 通过对抽样汽车的测试，工程师可以知道产品品质。汽车扭矩测量、工作母机加工精度测量、1.5测试技术的工程应用、4、大楼的控制与安全防护、使建筑物成为安全、健康、舒适、温暖的生活、工作环境，保证了系统运行的经济性和管理的智能化。 大楼应用了入侵监测、空气监测、温度监测、自动电梯运行情况等多项测试技术。 图标是公司大楼自动化系统。 该系统分为电源管理、安全监视、

7、照明控制、空调控制、汽车停车管理、水/废水管理和电梯监视。 在1.5测试技术的工程应用、5、家庭和办公自动化、家电产品和办公自动化产品设计方面，人们大量应用了传感器和测试技术，提高了产品的性能和质量。 全自动洗衣机传感器：衣物重量传感器、衣物传感器、水温传感器、水质传感器、光透射率传感器(洗净度)物位传感器、电阻传感器(衣物干燥检测)。 指纹传感器、光透射率传感器、1.5测试技术的工程应用、5、其他应用、宇宙、农业、交通、医学、1.5测试技术的工程应用、鼠标：光电位移传感器、通用相机：CCD传感器、立体声3360医学超声传感器、麦克风3330 电脑声卡3:A/D卡D/A，软盘3360速度位置伺

8、服，6，在PC中的测试技术的应用，第二节检查的基本方法，2.1按测定手续分类1 .用于直接测定的预先决定的量测仪器和仪表，与测定的基准量直接比较，直接读取测定结果的方法。 2 .间接测量的物体本身很难测量，但是能够根据测量的物体和处于一定函数关系的其他量的测量结果求出所测量的数值的测量方法称为间接测量。 3 .如权利要求1所述的方法，其中，如果已测量多个组合测量，并且与其他量有一定的函数关系，该其他量可以通过测量直接或间接测量获得结果，则通过测量这些个量并求解函数关系联立方程式以获得所测量的数值的方法兼顾直接测量和间接测量。 2.1按照不同的测量方式进行分类和1 .偏差式测量在测量中，决定利用

9、仪表指针相对于刻度的第一次试行的位移(即偏差)进行测量的测量方法，称为偏差式测量。 这个测定方法的标准量测仪器不在仪表内。 仪表只有用标准量测仪器校准的标尺和刻度盘。 该测量方法工艺比较简单快捷，但测量结果精度低，因此广泛应用于工程测量。 2 .零测量通过平衡已知的基准量或抵消所测量的作用来在零量测仪器中检测系统的平衡状态并且确定所测量的值等于已知的基准量的方法被称为零测量。 用天平测量物体的质量是零式测量的典型例子。 该测量方法测量精度高，但测量速度慢，适用于实验室准确测量。 3 .微差式测量是综合零式测量和偏差式测量优点提出的测量方法。 基本思维方法在已知的基准量n的作用之前抵消所测量的x

10、的大部分作用，并假定剩馀部分，即，两者之间的差=x-N，并且使用偏差法来测量这个差。 该测量方法反应速度快，测量精度高，兼具零测量和偏差测量的优点。2.3按所测性质分类，1 .时域测量(暂态测量)主要是所测时间的变化规律。 2 .频率域测量(稳态测量)的主要目的是获取与所测量的频率的关系。 3 .数据结构域测定(逻辑量测定)主要用逻辑分析装置等设备对数字量和电路的逻辑状态进行测定。 4 .随机测量(统计测量)主要对各种噪声信号进行动态测量和统计分析。 第三节误差理论，3.1检验误差的基本概念误差公理真值是真值(约束真值)实际值(相对真值)标称值显示值(测量值)，3.2检验误差的分析，1 .显示

11、方法(1)分析显示值AX和被测量真值A0的差。 A=AX-A0式中： a是绝对误差，AX是显示值(测定值)，A0是所测定的真值，但该值一般难以得到，因此一般将所测定的真值替换为实际的值a。 即，绝对误差一般被表示为X=AX-A校正值：实际值a与显示值AX之间的差。 C=A-AX C是校正值，绝对值和绝对误差x相等，但符号相反。 即，C=-X=A-AX，注意：1.绝对误差是单位的某个量，其单位与测定值和实际值相同2 .绝对误差是带符号的量，其符号表示测定值和实际值的大小关系3 .测定值和实际值的偏差的程度和方向用绝对误差表示，但绝对误差表示测定质量的好坏(2)相对误差：用于说明测量精度的高低。

12、实际相对误差：绝对误差和实际值的百分比值。 表面值相对误差：绝对误差和表面值的百分比值。 全相对误差：设备范围内的最大绝对误差和测量设备全值的百分比值。 也称为满意度误差和引用误差。 满意度误差实际显示了仪表各量程内的绝对误差最大值。 例1 :某电压表S=1.5，显示了0-100V范围下的最大绝对误差。 解：该表中，0-100V范围内的上限值(计测满度值)为Xm=100V，S=1.5，因此，我国的电子测试仪的精度等级s按充满度相对误差分类，按大小分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0这7个等级。 如果某电压表S=0.5，则表示其精度等级为0.5级，即显示出该充满度的相对误差

13、不超过0.5%，即有书写习惯。 例2 :求出某1.0级电流计、满意度值Xm=100uA、测定值X1=100uA、X2=80uA、X3=20uA时的绝对误差和显示值相对误差。 解：绝对误差不随测量值而变化：显示值的相对误差因测量值而异：在同一范围内测量值越小，显示值的相对误差越大。 因此，用于测定的仪器的精度不是测定结果的精度，而一般来说，测定值的精度比仪器的精度低，在表示值和充满度值相等的情况下，两者相等。 测定时，为了减小误差，显示值尽量接近充满度值的值，一般来说，最好是充满度值的2/3以上。 例3 :测量100的温度，现在是0.5级，测量范围是0-300和1.0级，测量范围是0-100两种

14、测温仪，最好分析其测量效果。 (即，其显示值误差小) 0.5级测温仪有可能是最大的绝对误差：其显示值误差：相同的1.0级测温仪的最大绝对误差：显示值误差：2 .根据出现误差的法则进行分析(1)系统误差系统误差在一定的测定条件下，测定值中包含一定的不变或者根据一定的法则变化的误差其变化规则遵循某一已知函数。 这表示测定结果偏离了真值或实际值的程度，系统误差越小，测定越正确。 (2)随机误差随机误差也称为偶然误差，是由许多复杂因素微小变化的总和引起的误差。 其变化规律未知，表明了测量结果的分散性。 (3)所谓粗大误差粗大误差，是指在一定条件下测定结果从实际值有意偏离的误差。 3 .按误差源分析(1

15、)工具误差是由于测量工具本身的不完全引起的误差，主要包括读取误差、内部噪声引起的误差两方面。(2)所谓方法误差，是由于测量时方法不完全、所依据的理论不严格、测量的定义不明确等诸多因素而产生的误差，也称为理论误差。 (1)在所测量的时间变化率上的静态误差是指在所测量的时间变化很慢的过程中所测量的时间变化很慢或者几乎不变时的检验误差。 (2)动态误差是指在测定的时间变化快的过程中，由测定产生的附加误差。 (1)在使用条件下分析的基本误差是指测量系统在规定标准条件下使用时产生的误差。 (2)附加误差是指使用条件偏离规定的标准条件时，除基本误差外产生的附加误差。 6 .根据误差和被测定之间的关系，对(

16、1)值的误差进行分析，误差对被测定者来说是一定的值，不会根据被测定而变化。 (2)所谓累积误差，是指在测定系统整体中，误差值与测定的值成比例地变化的情况。 3.3误差的处理，1 .系统误差2 .随机误差3 .粗大误差，1 .系统误差，1 )系统误差的发现理论分析和计算实验比较法残差观察法残差核对法计算数据比较法，(1)根据理论分析和计算测量原理和使用方法，系统误差被不正确导入时，可以通过理论分析和计算方法进行修正。 (2)实验比较法实验比较法是改变系统误差发生条件进行不同条件测定，发现系统误差的方法，适用于发现一定的系统误差。 (3)残差误差观察法，是基于测定列的各残差误差的大小和符号的变化规

17、则来直接从误差数据或误差曲线图形中判断有无系统偏差的方法，主要适合于发现规则变化的系统偏差。 (4)残差检验法、发现渐进的系统误差的马尔可夫基准：以n次等的精度测定某个测定，按照测定的前后顺序求出测定值x1、x2、xn，将相应的残差设为v1、v2、vn。 分别合计前半部分和后半部分的数据的残差，取其差发现周期性的系统误差的行为基准：可以认为测定列中包含周期性的系统误差。 另外，在存在的情况下，设n为双位数，设k=n/2的n为奇数的情况下，进行k=(n 1)/2，在m接近零的情况下，如果没有渐进的系数差的m与残差vi同等或在其以上，则说明渐进的系数差。 (5)计算数据比较法，测量多组同量，得到许

18、多数据，用多组计算数据进行比较，如果没有系统误差，其比较结果应满足随机误差条件，否则被认为有系统误差。 任意两组结果之间不存在系统偏差的标志有：2 ) .系统偏差弱化和消除，从误差源中去除系统偏差引入修正值法替代法有限差分法补偿法对称观测法，2 .随机误差，1 ) .正态概率分布随机误差是以无法预料的方式变化的误差，但在一定条件下却是统计规则、数学公式、分布函数、数学期望、方差、正态概率分布随机绝对值相等的正误差和负误差出现的次数相等。 (2)单峰性。 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多。 (3)有界性。 在一定的测量条件下，随机误差的绝对值不超过一定的界限。 (4)偿还性。 随着测定次数的增加，随机误差的算术平均数值有变成零的倾向。2 ) .随机误差的评价指标，由于随机误差大部分表现为正态概率分布规律，具有统计意义，通常以正态分布曲线的两个残奥参数的算术平均数值和平方平均数误差为评价指标。 (1)算术平均数值(2)在标准离差、算术平均数值、测定次数为无限次的情况下，所有的测定值的算术平均数值都是真值，实际上无法进行无