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多媒体技术基础(第3版)
第16章错误检测和校正
林福宗
清华大学计算机科学与技术系
9月
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第16章错误检测和校正目录
ν ν 16.1 CRC错误检测原理与检测码
? 16.1.1 CRC错误检测原理
? 16.1.2 CD盘上的错误检测码16.2 RS编码和纠错算法
?
?
?
16.2.1 GF(2m)域
16.2.2 RS的编码算法
16.2.3 RS码的纠错算法
ν ν 16.3 CIRC纠错技术? 16.3.1交插技术
? 16.3.2交叉交插技术16.4 RSPC码
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第16章错误检测和校正——前言 ? 光盘存储器需要纠错
ν 由于光盘材料性能、 光盘制造技术水平、 驱动器性能和使
用不当等诸多原因, 从盘上读出的数据不可能完全正确
υ 据有关厂家的测试和统计, 一片未使用过的只读光盘, 其原
始误码率约为3×10 , 沾有指纹的盘的误码率约为6×10 ,
-4 -4
有伤痕的盘的误码率约为5×10
-3 ? 光盘存储器采用了三种错误检测和纠正措施
ν ν
ν 错误检测: 采用循环冗余码(cyclic redundancy code , CRC) 检测读出数据是否有错 错误校正: 采用里德－索洛蒙码(Reed-Solomon Code, RS) 进行纠错 交叉交插里德-索洛蒙码 (Cross Interleaved Reed-Solomon
Code , CIRC), 这个码的含义可理解为在用RS 编译码前
后, 对数据进行交插和交叉处理
16.1 CRC错误检测原理与检测码
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ν CRC错误检测原理
? 代码多项式
ν 在纠错编码代数中, 把以二进制数字表示的一
个数据系列看成一个多项式。例如, 二进制数
字序列10101111, 用多项式能够表示成
M (x) = a7x7 + a6x6 + a5x5 + a4x4 + a3x3 + a2x2 + a1x1 + a0x0
= x7 + x5 + x3 + x2 + x1 +1
式中, x表示代码的位置或某个二进制数位的位
i
置, 前面的系数a i表示码的值, 取值为0或1。M(x)
称为信息代码多项式
? 模2多项式代数运算规则
1x i +1x i = 0
-1x i =1x i
ν 模2多项式的加法和减法
υ 代码多项式的模2加法和模2减法运算所得的结果相
同, 因此可用加法来代替减法
模2多项式的除法用长除法
? 代码多项式的结构
ν 如果一个k位的二进制信息代码多项式为M(x) ,
增加(n－k)位的校验码后, 信息代码多项式在新的数据块中就表示成x n-k M(x), 见图16-1
图16-1 信息代码结构
光盘错误检测和校正 光盘、磁盘和磁带一类的数据记录媒体一样，由于盘的制作材料的性能、盘制造生产技术水平的限制、驱动器的性能以及使用不当等诸多原因，从盘上读出的数据不可能完全正确。据有关厂家的测试和统计，一片未使用过的只读光盘，某原始误码率约为3×10－4；沾有指纹的盘的误码率约为6×10－4；有伤痕的盘的误码率约为5×10－３。针对这种情况，激光盘存储器采用了功能强大的错误码检测和纠正措施。采用的具体对策归纳起来有三种： (1) 错误检测：采用CRC(Cyclic Redundancy Code)检测读出数据是否有错。 (2) 错误校正码：采用里德－索洛蒙码(Reed－Solomon Code)，简称为RS码，进行纠错。RS码被认为是性能很好的纠错码。 (3) 交叉交插里德－索洛蒙码CIRC(Cross Interleaved Reed－Solomon Code), 这个码的含义可理解为在用RS编译码前后，对数据进行交插处理和交叉处理。 对这些码的理论分析和计算有许多专著作了详尽的深入论述，对不需要开发纠错技术的读者仅需要了解错误检测和校正的一些基本概念即可。 1 .CRC错误检测原理 在纠错编码代数中，把以二进制数字表示的一个数据系列看成一个多项式。例如，二进制数字序列10101111，用多项式可以表示成： = 式中的表示代码的位置，或某个二进制数位的位置，前面的系数a i表示码的值。若a i 是一位二进制代码，则取值是0或1。称为信息代码多项式。 在模2多项式代数运算中定义的运算规则有： 例如，模2多项式的加法和减法：
从这两个例子中可以看到，对于模2运算来说，代码多项式的加法和减法运算所得的结果相同。所以在做代码多项式的减法时，可用做加法来代替做减法。 代码多项式的除法可按长除法做。例如： 如果一个k位的二进制信息代码多项式为，再增加(n－k)位的校验码，那么增加(n －k)位之后，信息代码多项式在新的数据块中就表示成，如图13-01所示。 图13-01 信息代码结构 如果用一个校验码生成多项式去除代码多项式，得到的商假定为，余 式为，则可写成
《检测与转换技术》试卷 一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 A 测量人员的粗心大意 B 检测装置的指示刻度不准 C 许多因素微小变化的总和 D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 A 大小与所取单位有关 B 量纲与被测量有关 C 不能反映误差的大小和方向 D 能反映测量工作的精细程度 3、3、某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是 A 1Kg B 10％ C D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 A 金属材料内部缺陷的检测B金属工件表面光洁度的测定 C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 A 变面积式电容传感器B变极距式电容传感器 C 变介质式电容传感器D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 A 用热电偶测量温度 B 用温度计测量温度 C 用铜热电阻测量温度 D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率 二、创新思考问题（每题10分，共20分）
1. 设计一种肺活量测量装置，并简述原理。（试考虑2种以上的传感器） 2. 检测液位一般可以采用哪几种方法（试考虑2种以上方法） 三、某全对称电桥接有阻值为100Ω、灵敏度为2的电阻应变片，若电桥工作电压为6伏，应变片承受2000×10－6的微应变力，试求：（15分） 1、单臂电桥的开路输出电压U0的大小 2、单臂电桥的非线性误差δf的大小 3、要进一步减小非线性误差，应采取什么措施 四、对容器中一溶液的浓度共测量15次，结果为： ，，，，，，，， ，，，，，，% 试判断并剔除异常值。（15分） 五、试用所学的传感器知识设计一家庭防盗报警装置。（画出示意图并说明工作原理）（20分）
思考与练习
第1章信号检测与转换技术概述 1.自动检测与转换系统的基本组成是什么？ 检测：通过各种科学的手段和方法获得客观事物的量值； 转换：通过各种技术手段把客观事物的大小转换成人们能够识别、存贮和传输的量值。 一个典型的检测与转换系统基本组成如下： 2.简述心电信号检测系统的基本组成及各部分功能。 通 道控制电路差动 放大 电路 滤波 限波 电路 光电 隔离 电路 通道 控制 电路 光电 隔离 电路 A/D 转换 电路 微机 接口 电路 信号地系统地 信号地系统地 控制 微机系 统(显 示、存 储、分 析) 远端数字系统有线或无线数字通信 信号地
3.简述工业检测技术涉及的主要物理量有哪些？ 工业检测技术涉及主要内容包括： 热工量：温度、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位等。 机械量：直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）等。 几何量：长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等。 物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）；气体的化学成分、浓度；液体的粘度、浊度、透明度；物体的颜色等。 状态量：工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）。 电工量：电压、电流、电功率、电阻、电感、电容、频率、磁场强度、磁通密度等。 4.传感器的基本组成是什么？简述各部分主要功能。 敏感元件（如：弹簧管、波纹管、膜盒、膜片）能直接感受被测量，并将被测非电量信号按一定对应关系转换为易于转换为电信号的另一种非电量的元件。 传感元件能将敏感元件输出的非电信号或直接将被测非电量信号转换成电量信号的元件。 转换电路将传感元件输出的电量信号转换为便于显示、处理、传输的有用电信号的电路。 5.检测仪表和检测系统的技术性能有哪些？有什么含义？如何测量或计算？ ①量程 max min B x x =- ②误差 绝对误差
传感器习题集及答案 第01章检测与传感器基础 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3 简述传感器主要发展趋势 1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。 1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 1.4答： 静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。1.5答： L 1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度， 2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。 γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 3）线性度L 4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。 1.6传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ ω；阻尼系数ξ。 1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n
第13章错误检测和校正 光盘、磁盘和磁带一类的数据记录媒体一样，由于盘的制作材料的性能、盘制造生产技术水平的限制、驱动器的性能以及使用不当等诸多原因，从盘上读出的数据不可能完全正确。据有关厂家的测试和统计，一片未使用过的只读光盘，其原始误码率约为3×10－4；沾有指纹的盘的误码率约为6×10－4；有伤痕的盘的误码率约为5×10－３。针对这种情况，激光盘存储器采用了功能强大的错误码检测和纠正措施。采用的具体对策归纳起来有三种： (1) 错误检测：采用CRC(Cyclic Redundancy Code)检测读出数据是否有错。 (2) 错误校正码：采用里德－索洛蒙码(Reed－Solomon Code)，简称为RS 码，进行纠错。RS码被认为是性能很好的纠错码。 (3) 交叉交插里德－索洛蒙码CIRC(Cross Interleaved Reed－Solomon Code), 这个码的含义可理解为在用RS编译码前后，对数据进行交插处理和交叉处理。 对这些码的理论分析和计算有许多专著作了详尽的深入论述，对不需要开发纠错技术的读者仅需要了解错误检测和校正的一些基本概念即可。 13.1 CRC错误检测原理 在纠错编码代数中，把以二进制数字表示的一个数据系列看成一个多项式。例如，二进制数字序列10101111，用多项式可以表示成： M(x) = a 7x7 + a 6 x6 + a 5 x5 + a 4 x4 + a 3 x3 + a 2 x2 + a 1 x1 + a x0 = x7 + x6 + x5 + x4 + x3 + x2 + x1 + 1 式中的x i表示代码的位置，或某个二进制数位的位置，x i前面的系数a i表示码的值。若a i是一位二进制代码，则取值是0或1。M(x)称为信息代码多项式。 在模2多项式代数运算中定义的运算规则有： 1x i + 1x i = 0 -1x i = 1x i 例如，模2多项式的加法和减法： 从这两个例子中可以看到，对于模2运算来说，代码多项式的加法和减法运算所得的结果相同。所以在做代码多项式的减法时，可用做加法来代替做减法。
《检测与转换技术》试卷 ?一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 ??? A 测量人员的粗心大意 ??? B 检测装置的指示刻度不准 ??? C 许多因素微小变化的总和 ??? D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 ?? A 大小与所取单位有关 ?? B 量纲与被测量有关 ?? C 不能反映误差的大小和方向 ?? D 能反映测量工作的精细程度 3、3、某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是 A 1Kg B 10％ C 0.1Kg D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 ? A 金属材料内部缺陷的检测 B金属工件表面光洁度的测定 ? C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 ? A 变面积式电容传感器 B变极距式电容传感器 ? C 变介质式电容传感器 D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 ? A 用热电偶测量温度 ? B 用温度计测量温度 ? C 用铜热电阻测量温度 ? D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 ? A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 ? C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率
自动检测与转换技术题库 (含答案) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第一章检测技术的基础知识 （本文档适合电气工程类专业同学朋友们，希望能帮到你们） 一、填空题 1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。 2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。 3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。 4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值 2/3 的区域。 5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。 6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。 7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被 测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。（因为U≥2/3Umax） 8、有一温度计，它的量程范围为0～200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最 大误差为 1℃，当测量100℃时的示值相对误差为 1% 。 9、传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，它的作用是将非电量转换成 与之具有一定关系的电量。 10、传感器一般由敏感元件和转换元件两部分组成。 11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为 60 mv/mm 。 二、选择题 1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。 A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元 2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。 A．转换元件 B．敏感元件 C．转换电路 D．嵌入式微处理器
绪论
本课介绍非电量的检测。 三、自动检测系统的组成 （1）系统框图：将系统中的主要功能或电路的名称画在方框内，按信号的流程，将几个方框用箭头联系起来，有时还可以在箭头上方标出信号的名称。在产品说明书、科技论文中，利用框图可以较简明、清晰地说明系统的构成及工作原理。 对具体的检测系统或传感器而言，必须将框图中的各项内容赋以具体的内容。 图0-1 自动检测系统原理框图 图0-6 人体信息接受过程框图与自动检测系统框图比较 通过PPT，介绍方框图的画法： 1．洗衣机；2．家用或中央空调；3．电饭煲；4．电冰箱5．电视机的框图举例。 （2）传感器（Transducer）指一个能将被测的非电量变换成电量的器件（演示教具，发散性课堂讨论）。 （3）信号调理电路信号调理电路包括放大（或衰减）电路、滤波电路、隔离电路等。其中的放大电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的电压、电流或频率信号等，以推动后级的显示器、数据处理装置及执行机构。 （4）显示器目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。模拟量是指连续变化量。模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示读数的，常见的有毫伏表、微安表、模拟光柱等。 数字显示目前多采用发光二极管（LED）和液晶（LCD）等，以数字的形式来显示读数。前者亮度高、耐震动、可适应较宽的温度范围；后者耗电省、集成度高。目前还研制出了带背光板的LCD，便于在夜间观看LCD的内容。 图像显示是用CRT或点阵LCD来显示读数或被测参数的变化曲线、图表或彩色图等
第一章检测技术的基本概念
引用误差所不超过2.5％。 表1-1 仪表的准确度等级和基本误差 准确度等 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 级 基本误差±0.1% ±0.2% ±0.5% ±1.0% ±1.5% ±2.5% ±5.0% 例题： 1. 已知被测电压的准确值为220V，请观察并计算图1-4所示的电压表上的准确度等级S、满度值A m、最大绝对误差Δm、示值A x、与220V正确值的误差Δ、示值相对误差γx以及引用误差γm。 2. 示值相对误差有没有可能小于引用误差？在仪表绝对误差不变的情况下，被测电压降为22V，示值相对误差γx将变大了？还是变小了？ 解： 1. 从图1-4可知，准确度等级S＝5.0级，满度值A m＝300V。 最大绝对误差Δm＝300V×5.0÷100＝15V，示值A x＝230V。 用更高级别的检验仪表测得被测电压（220V）与示值值的误差Δ＝10V，示值相对误差γx＝4.3%。 引用误差γm＝（10/300）×100%＝3.3%，小于出厂时所标定的5.0%。 2. 若绝对误差?仍为10V，当示值A x为22V，示值相对误差 γx＝（10/22）×100%=45% 。与测量220V时相比，示值相对误差大多啦
自动检测与转换技术教学大纲 课程名称：自动检测与转换技术学时：48学时 课程性质：专业基础课学分：3 教材：《自动检测与转换技术》电子工业出版社 一、课程的性质、地位和任务 自动检测与转换技术是普通中等职业教育机电技术应用、电气运行与控制、数控技术应用、汽车电子技术应用等专业的专业课程。中职学生通过本课程的学习，可以获得误差概念、传感器、自动检测工程应用及抗干扰技术等方面的基本知识和基本技能。 本大纲涉及到的误差理论是为测量各种物理量打好理论基础；传感器部分主要涉及各种非电量的测量，也涉及某些电量的测量，但主要是弥补电工知识中未讲到的新技术和新方法；工程项目应用实例是为学生提供部分真实案例；自动检测的综合应用是培养学生的综合应用能力；抗干扰技术是为学生提供测控系统在恶劣环境中工作的行之有效的方法和经验。 由于传感器技术发展较快，本大纲删去了陈旧、过时的传感器内容；考虑到普通中等职业教育的的性质，压缩了理论推导和复杂的计算，突出了工程应用，并增加了新技术、新工艺、新材料、新方法，使学生毕业后能更快地适应工作岗位要求并具有分析问题、解决问题的能力。 二、课程内容和基本要求 本课程分为检测基本概念、传感器原理及应用和自动检测技术综合应用等几部分。（带“*”的内容需根据专业方向而做删减） 第1章检测技术的基础知识 1.1 测量的基本概念 1.2 测量误差及其分类* 1.3 测量误差的分析与处理* 1.4 传感器及其基本特性 第2章电阻式传感器 2.1 弹性敏感元件 2.2 电位式传感器
2.3 电阻应变式传感器 2.4 电阻应变式传感器的应用 2.5 压阻式传感器 第3章变磁阻式传感器 3.1 自感式传感器* 3.2 变压器式传感器* 3.3 电涡流传感器 3.4 变磁阻式传感器的应用 第4章电容式传感器 4.1 电容式传感器工作原理 4.2 测量电路 * 4.3 实际中存在的问题及其解决办法* 4.4 电容式传感器的应用 第5章热电偶传感器 5.1 热电偶工作原理 5.2 热电偶的材料、结构及种类 5.3 热电偶的冷端补偿* 5.4 热电偶测温线路* 5.5 热电阻* 第6章光电式传感器 6.1 光电效应及光电器件 6.2 红外传感器 6.3 光电式传感器应用举例 6.4 光电开关和光电断续器 第7章霍尔传感器 7.1 霍尔元件工作原理 7.2 霍尔元件的基本结构和主要特性参数7.3 霍尔元件的测量电路及补偿* 7.4 霍尔集成电路 *
检测与转换技术总结 一、传感器概述 1.传感器的定义： 能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，与计算机、通讯并称现代信息技术的三大支柱。通 常由敏感元件和转换元件组成。 2.传感器的分类 (1)按外界输入的信号变换为电信号采用的效应分类: 物理传感器、化学传感器、生物传感器。 (2)按能量的传递方式分类： 有源传感器、无源传感器。 (3)按被测量对象分类: 速度(加速度),力(力矩、压力），流速，液位，温度，湿度，光，电压，电流，浓度，气体成分，位移等传感器。 (4)按工作原理分类: 电阻式、电容式、电感式、涡流式、光电式、应变式、压电式、热电式。 3.传感器的发展趋势 （1）固态化趋向 （2）集成化和多功能化趋向 （3）图象化趋向和智能化趋向
二、检测技术基础 1.测量和误差的定义 测量：采用各种手段将被测量与同类标准量进行比较，从而确定出被测量大小的方法。 误差：测量结果与被测量真值的差别。 2.测量方法的分类 （1）根据获得测量结果的方法不同 ①直接测量： 在仪表上直接读出被测量的大小而无须经过任何运算。简单、迅速但精度差。 ②间接测量： 首先测出与被测量有确定函数关系的物理量，再经过函数运算求出被测量的大小。 ③组合测量： 又称“联立测量”，即被测物理量必须经过求解联立方程才能导出结果。 （2）根据测量条件相同与否 ①等精度测量： 在测量过程中，影响测量误差的各种因素不改变。 ②不等精度测量： 改变测量条件的测量。
（3）根据是否接触被测对象 ①接触测量：如测速发电机、体温计测温。 ②非接触测量：如光电检测测转速、红外测温。 （4）根据测量对象是否随时间变化 ①静态测量：如测倾角。 ②动态测量：如测汽车速度。 3.平均值 （1）算术平均值： （2）几何平均值： （3）均方根平均值： 4.检测装置的性能 （1）基本性能 ①精度： a.精密度：在相同条件下，对同一个量进行重复测量时，这些测量值之间的相互接近程度（离散程度）； b.准确度：表示测量仪器指示值对真值的偏离程度； c.精确度：它是精密度和准确度的综合反映。 ② 稳定性： a.零点漂移：在一定条件下，保持输入信号不变，输出信号随时间而变化； b.灵敏度变化：灵敏度随时间延长而下降。 n x n x x x n i i n x ∑=- =+?++= 1 21n n G x x x x ????=21n x x x x n u 2 2 22 1+?++=
本文汇总了ENVI FLAASH大气校正模块中常见的错误，并给出解决方法，分为两部分：运行错误和结果错误。前面是错误提示及说明，后面是错误解释及解决方法。 FLAASH对输入数据类型有以下几个要求： 1、波段范围：卫星图像：400－2500nm，航空图像：860nm-1135nm。如果要执行水汽反演，光谱分辨率<=15nm，且至少包含以下波段范围中的一个： ??●1050-1210 nm ??●770-870 nm ??●870-1020 nm 2、像元值类型：经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（μW）/（cm2*nm*sr）。 3、数据类型：浮点型（Floating Point）、32位无符号整型（Long Integer）、16位无符号和有符号整型（Integer、Unsigned Int)，但是最终会在导入数据时通过Scale Factor转成浮点型的辐射亮度（μW）/（cm2*nm*sr）。 4、文件类型：ENVI标准栅格格式文件，BIP或者BIL储存结构。 5、中心波长：数据头文件中（或者单独的一个文本文件）包含中心波长（wavelenth）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM），这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（Edit Header）。 运行错误 1.Unable to write to this file.File or directory is invalid or unavailable。 没有设置输出反射率文件名。 解决方法是单击Output Reflectance File按钮，选择反射率数据输出目录及文件名，或者直接手动输入。 2.ACC Error：convert7
湖南科技大学潇湘学院 《检测与转换技术》课程设计任务书 系电气工程 专业电气工程及其自动化 班级一班 学号1254010103 姓名余波军 指导教师沈红远
一.环境监测目的 环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。具体可归纳为: （1）根据环境质量标准，评价环境质量。 （2）根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据。 （3）收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。 （4）为保护人类健康、保护环境、合理使用自然资源、制订环境法规、标准、规划等服务。 （一）按监测目的分类 1、监视性监测（又称为例行监测或常规监测） 对指定的有关项目进行定期的、长时间的监测，以确定环境质量及污染源状况、评价控制措施的效果，衡量环境标准实施情况和环境保护工作的进展。这是监测工作中量最大面最广的工作。 监视性监测包括对污染源的监督监测（污染物浓度、排放总量、污染趋势等）和环境质量监测（所在地区的空气、水质、噪声、固体废物等监督监测）。 2、特定目的监测（又称为特例监测或应急监测） 根据特定的目的可分为以下四种： （1）污染事故监测：在发生污染事故时进行应急监测，以确定污染物扩散方向、速度和危及范围，为控制污染提供依据。这类监测常采用流动监测（车、船等）、简易监测、低空航测、遥感等手段。 （2）仲裁监测：主要针对污染事故纠纷、环境法执行过程中所产生的矛盾进行监测。仲裁监测应由国家指定的具有权威的部门进行，以提供具有法律责任的数据（公证数据），供执法部门、司法部门仲裁。 （3）考核验证监测：包括人员考核、方法验证和污染治理项目竣工时的验收监测。 （4）咨询服务监测：为政府部门、科研机构、生产单位所提供的服务性监测。例如建设新企业应进行环境影响评价，需要按评价要求进行监测。 3、研究性监测（又称科研监测） 研究性监测是针对特定目的科学研究而进行的高层次的监测。例如环境本底的监测及研究；有毒有害物质对从业人员的影响研究；为监测工作本身服务的科研工作的监测，如统一方法、标准分析方法的研究、标准物质的研制等。这类研究往往要求多学科合作进行。 （二）按监测介质对象分类 可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测、热监测、光监测、卫生（病源体、病毒、寄生虫等）监测等。文章由华晨仪器整理。
《检测与转换技术》复习思考题 一、误差理论： 1、 仪表精度的指标有哪些？ 检测装置的精度包括精密度、准确度和精确度三个内容。 1．精密度 在相同条件下，对同一个量进行重复测量时，这些测量值之间的相互接近程度即分散程度，它反映了随机误差的大小。 2．准确度 它表承测量仪器指示值对真值的偏离程度，它反映了系统误差的大小。 3．精确度 它是精密度和准确度的综合反映，它反映了系统综合误差的大小，并且常用测量误差的相对值表示。 2、 什么叫随机误差，它与哪个精度指标有关？随机误差的概率分布是什么分布？这种分布具有什么特 性？ 随机误差: 在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均按不可确定方式变化，没有确定的变化规律，但随即误差在多次测量的总体上符合统计规律，因此可以通过统计学的方法来研究这些误差并估计其影响。 随机误差与精密度有关。 随机误差在实践中最常见的误差分布是正态分布。 正态分布随机误差有如下性质： 11） 对称性：正负误差出现的机会相同 22） 单峰性：误差为0出现机会最多 33） 有界性：随机误差绝对值不会超过一定限度 44） 抵偿性：相同条件下，测量次数n →∞，正负误差出现的机会相同，误差代数和为0 3、 测量过程的要素有哪些？ 测量过程有三要素 1、测量单位 2、测量方法 3、测量仪器 4、 简述传感器的静态特性性能指标及其各自的意义？ 静态指标：被测量稳定，变化缓慢（灵敏度，线性度，重复性） 灵敏度：是指传感器在稳态下输出变化与输入变化之比，用K 表示。即K=dy/dx ≈Δy/Δx 式中 x —输入量 y —输出量。 线性度：又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合曲线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比，它可用下式表示，且多取其正直 γL =ΔLmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔLmax —最大非线性误差 y max -y min —输出范围 重复性：概率正态分布 （以下是课本的，以上面课件的三个为重） 分辨率：是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量纲的数。 迟滞误差：又称为回差或变差，是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。可用下式表示： γH =ΔHmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔHmax —最大迟滞偏差 y max -y min —输出范围 1) -(1 0lim 2 1 =+++∞→n n n δδδΛ
单项选择题> 1、以下哪种测量仪器的分辨率是和灵敏度有关的？（） A .数字天平； B.数字式电流表； C.指针式电流表； D.数字式电压表。 2、下列属于动态测量的是( )？ A.压力； B.加速度； C.重量； D.距离。 3、小赵和小杨分别用同一游标卡尺在相同条件下测量一钢管的内径大小，两人分别测量五次所得结果如下表，已知钢管内径的真实值为5.00cm，试问下列四种说法哪种正确：（） A.对钢管测量为：直接、等精度、静态测量；小杨精密度低，准确度高。 B.对钢管测量为：间接、非等精度、动态测量；小杨精密度低，准确度高。 C.对钢管测量为：直接、非等精度、静态测量；小杨精密度高，准确度低。 D.对钢管测量为：直接、等精度、静态测量；小杨精密度高，准确度低。 平均值 3测量次数 51 4 2 5.024小赵5.045.035.015.025.02测量结果5.0845.085.095.085.09小杨5.08 4、以下什么传感器适合精度高、可靠性好的温度测量?（） A.热敏电阻； B.铜热电阻； C.铂热电阻； D.热电偶。 5、对于下面哪种传感器我们在应用时要考虑其不等位电势的补偿?（） A.霍尔传感器； B.热电阻传感器； C.涡流传感器； D.热电温度传感器。 6、下列传感器中哪一个不是进行物理效应的传感器（）？ A .光敏传感器； B.声敏传感器； C.热敏传感器； D.味敏传感器。 7、在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，下列哪种接法可以得到最大灵敏度输出。（） A.单臂电桥； B.差动电桥； C.双差动电桥； D.相对臂电桥。 8、下面哪种电路主要是为了远距离传输？( ) A.频率－电压变换； B.电流－电压变换； C.数模变换； D.电压－电流变换。 9、测量不能直接接触的高温物体温度，可采用( )温度传感器。 A.热电偶； B.亮度式； C.半导体三极管； D.半导体二极管。 下列哪种热敏电阻适合做温度升高电阻值降低的温度补偿元件（）？、10 A. NTC型热敏电阻； B.PTC型热敏电阻； C. CTR型热敏电阻。 11、电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为( )的输出。 A.电阻； B.电容； C.电压； D.电荷。
第一章作业答案 2-3何谓真空度某点的真空度为×105Pa ，其绝对压力和相对压力分别是多少 答：绝对压力比大气压小的那部分数值为真空度。 绝对压力=大气压力—真空度=×105Pa 相对压力=—真空度=—×105Pa 2-5在图2-12中，液压缸直径150D mm =，活塞直径100d mm =，负载50000F N =。若不计油液自重及活塞或缸体重量，求a) 、b)两种情况下的液压缸内部的油液压力。 解：a)列活塞受力平衡式： 柱pA F =，则MPa d F A F p 6622 1037.6101004 500004?=??=== -ππ柱 b) 列缸体受力平衡式： 缸环pA pA F =+，则MPa d F A F p 6622 1037.6101004 50000 4A -?=??=== -ππ环缸 2-6如图2-13所示的液压装置中，已知120d mm =，250d mm =，180D mm =， 2130D mm =，130/min q L =。求1υ、2υ和2q 各是多少 解：s m A q v /106.0) 2080(4 601030223 1 11=-?? ?= =-π 在大小缸活塞之间，根据连续性方程可知： 22 22 1 14 4D v D v π π = 则有：s m v /04.0106.0130802 2 2=?= 第三章作业答案 3-9 图3-20中，若不计管路压力损失，试确定如图所示各工况下，泵的工作压力p （压力表的读数）各为多少（已知图c 中节流阀的压差为Δp ） 答：0=p ；A F p = ；p p ?=；0=p 3-11 某液压泵的工作压力为5MPa ，转速为1450r/min ，排量为40mL/r ，容积效率为，总效率为，求泵的实际输出功率和驱动该泵所用电动机的功率。 解：W pVn pq P V o 449593.0104060 1450 10566=?????===-η 第四章作业答案
第一章 检测与转换技术的理论基础 1—1．试把误差按表示方法、按出现的规律、按来源和按使用条件分类。 解： 误差按表示方法可分为：绝对误差、相对误差、容许误差。 误差按出现的规律可分为：系统误差（系差）、随机误差（随差）、粗大误差。 误差按来源可分为：工具误差、方法误差。 误差按使用条件可分为：基本误差、附加误差。 1—2．正态分布的随机误差有何特点？ 解：正态分布随机误差除具有对称性、抵偿性、单峰性及有界性等特点外，还应注意以下几点： （1）标准误差σ越小，精密度指数h 越大，正态分布曲线越陡，则小误差的概率密度越大；相对于大误差而言，小误差出现的概率也越大，这意味着测量值越集中，测量精密度越高。 （2）取0/)(d =δδd f ，可得峰值点的坐标为： （3）取0/)(d 22=δδd f 可得到正太分布曲线上拐点的坐标f R 为： （4） {}1)(,-p -==+∞∞?+∞ ∞δδd f ，说明随机误差在),(-+∞∞区间取值的概率为 1。 1—3．测得某物质中铁的含量为： 1. 52，1. 46，1．61，1．54，1. 55．1.49，1.68．1. 46．1.83，1.50．1.56[单位略)。试用σ3准则和格拉布斯准则检查测量列中有否坏值(取α＝0.05)。 解：作变换，令i i y 1.50x =-，并列表计算如下： 题1—3表
按照σ3准则计算： 据公式??? ???????? ??--=∑∑==2112111?n i i n i i y y n n σ得标准偏差： 首先按照拉依达准则判别。其鉴别值为1?30.324σ =，没有一个值的残余误差超过1?3σ ，即： 故初步检查这组测量数据没有粗差及坏值。 其次按格拉布斯准则复查。据书中表1-3查得格拉布斯的判别系数 g(,) 2.23n α=(α=0.05)，其鉴别值为g(,) 2.230.1080.241n ασ=?=，重点检查第9个测量值9y (或9x )，有98v y y =-①0.2660.241=>。 故知，9v 为粗差，第9个测量值为坏值，应予舍弃。舍弃后应进一步进 行检查计算 按拉依达准则：2?0.63σ =无一坏值。按拉依达准则复查: g(,) 2.18(10,0.05)n n αα===，故鉴别值为2?g(,) 2.180.210.459n ασ =?=。检查各个测量值，所有残余误差均小于鉴别值，即y y -=i i v ②0.459<，故己无坏值。 至此，粗差判别结束，全部测量值中仅9x 为坏值，应予舍弃。 1—4. 通过电阻R 的电流I 产生的热量Rt I Q 224.0=，式中t 为通过电流持续的时间。已知I 与R 测定的相对误差为1％，t 测定的相对误差为5％，求Q 的相对误差是多少?
摘要：针对一些恶劣的电磁环境对随机存储器（RAM）电路误码影响的情况，根据纠错编码的基本原理，提出简单实用的能检查两位错误并自动纠正一位错误的EDAC算法；通过VHDL语言编程设计，由FPGA器件来实现，并给出仿真结果。 关键词：错误检测与纠正（EDAC）汉明距离FPGAVHDL 引言 在一些电磁环境比较恶劣的情况下，一些大规模集成电路常常会受到干扰，导致不能正常工作。特别是像RAM这种利用双稳态进行存储的器件，往往会在强干扰下发生翻转，使原来存储的0变为1，或者1变为0，造成的后果往往是很严重的。例如导致一些控制程序跑飞，存储的关键数据出错等等。现在，随着芯片集成度的增加，发生错误的可能性也在增大。在一些特定的应用中，这已经成为一个不能忽视的问题。例如在空间电子应用领域，单粒子翻转效应就成为困扰设计师的一个难题。 在这种情况下，我们可以采用错误检测与纠正EDAC（ErrorDetectionAndCorrection）电路来有效地减少或避免这种情况的出现。根据检错、纠错的原理，主要思想是在数据写入时，根据写入的数据生成一定位数的校验码，与相应的数据一起保存起来；当读出时，同时也将校验码读出，进行判决。如果出现一位错误则自动纠正，将正确的数据送出，并同时将改正以后的数据回写覆盖原来错误的数据；如果出现两位错误则产生中断报告，通知CPU进行异常处理。所有这一切动作都是靠硬件设计自动完成的，具有实时性和自动完成的特点。通过这样的EDAC电路，能大大提高系统的抗干扰能力，从而提高系统的可靠性。 当然，有一些现成的集成电路芯片可以完成上述功能，如74系列的74630芯片等。但由于嵌入式系统中，往往由于集成化的需要，要将这样的功能集成到FPGA中去实现，因此采用VHDL语言进行设计具有灵活性和通用性的特点。 1检错与纠错原理 首先来看看检错和纠错的基本原理。进行差错控制的基本思想是在信息码组中以一定规则加入不同方式的冗余码，以便在信息读出的时候依靠多余的监督码或校验码来发现或自动纠正错误。 针对误码发生的特点，即错误发生的随机性和小概率性，它几乎总是随机地影响某个字节中的某一位（bit），因此，如果能够设计自动纠正一位错误，而检测两位错误的编码方式，就可以大大的提高系统的可靠性。 现在我们以16位的CPU数据总线为例，假定信息源的位数为16，要构造一种能够纠正一位错误，检查两位错误的编码方式。根据纠错定理，需要设计最小汉明距离≥4的码组。我们可以采用线形分组码，利用线性分组码的概念可以构造六位监督码，它们由如下线性关系产生：
20XX年自动检测与转换技术复习重点 一，简答题 1，传感器由哪几部分组成？各部分的作用？（P9）20XX年4月 由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成。 敏感元件：将被测量转换为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量。测量转换电路：将传感元件输出的电量转换为易处理的电压、电流或频率量。 2，传感器有哪些基本特性？（P11） 灵敏性，分辨力，线性度，稳定性，电磁兼容性，可靠性 3，什么是灵敏度与分辨率？两者有什么关系？（P11） 灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化量之比。将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率。分辨力指传感器能检出被测信号的最小变化量。前者都是有量纲的，后者是没有量纲的。灵敏度越大，分辨率越好。 4，单臂电桥测量电路为何采用三线连接？（P25） 为了消除和减小引线电阻的影响。三线连接时，引线的电阻分别被串入电桥相邻两臂上，引线的长度变化不会影响电桥平衡，所以可以避免因连接导线电阻受环境影响引起的测量误差。 5，列举热敏电阻的应用？（P30） 热敏电阻测温，用于温度补偿，用于温度控制及过热保护 6，零点残余电压产生的原因？减小零点残余电压的方式？（P50）2007，04 零点残余电压产生原因： 1．差动电感二个线圈的电气参数、几何尺寸、磁路参数不完全对称。 2．存在寄生参数。如线圈间的寄生电容等。 3．电源电压含有高次谐波。 4．励磁电流太大使磁路的磁化曲线存在非线性。 减小零点残余电压的方法通常有哪些？ (1) 提高框架和线圈的对称性； (2) 尽量采用正弦波作为激励源； (3) 正确选择磁路材料，同时适当减小线圈的励磁电流，使衔铁工作在磁化曲线的线性区； (4) 在线圈上并联阻容移相网络，补偿相位误差； (5) 采用相敏检波电路。 7，什么是电涡流效应？什么是集肤效应？（P60） 电涡流效应：金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感应电流产生。这种电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的涡流状感应电流为电涡流。 集肤效应：导体置于交变磁场中时，导体产生电涡流，电涡流在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而是只集中在金属导体的表面，这种现象就叫集肤效应。 8，常见的接近开关有哪几类？其应用对象是什么？（P70） 主要有：自感式、差动变压器式；电涡流式；电容式；磁性干簧开关；霍尔式
第一章检测技术的基础知识 1、一般测量方法有哪几种分类方法？ 按测量手段分类、按测量方式分类 2、相对误差分为哪几种具体误差表示？ 实际相对误差、示指相对误差、引用相对误差 3、什么是仪表的基本误差？它与仪表的精度等级有何关系？ 最大引用误差又称为满度（引用）相对误差，是仪表的基本误差形式，故也常称之为仪表的基本误差。 基本误差去掉（%）后的数值定义为仪表的精度等级。 4、按误差表现的规律把测量误差划分哪几种误差？ 系统误差、随机误差、粗大误差、缓变误差 5、简述正态分布的随机误差具有的4个特征。 对称性、单峰性、有界性、抵偿性 6、什么是传感器？简述传感器的组成？ 传感器就是能够感觉外界信息，并能够按一定规律将这些信息转换成可用的输出信号的器件或装置。 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。 7、什么是传感器的静态特性？简述传感器的静态特性的主要指标。 传感器的静态特性是指传感器输入信号处于稳定状态时，其输出与输入之间呈现的关系。表示为： 主要指标有：精确度、稳定性、灵敏度、线性度、迟滞和可靠性 8、现有一只量程为0 ～600℃，准确度为1.5级的温度传感器，用来测量锅炉的蒸汽温度。 若要求测量误差不超过5℃，试问：此传感器能否满足要求？如不能满足，应选用多少等级的？ 9、某量程为400V、1.5级的电压表，当测量值分别为300V、200V、100V时，求测量值得 最大绝对误差和示指相对误差。 10、欲测量220V电压，要求测量示值相对误差不大于5%，若选用量程为250V的电压 表其准确度等级应该选多少？ 第二章电阻式传感器 1、简述常用的几种弹性敏感元件名称。 弹性圆柱、悬臂梁、薄壁圆筒、弹簧管、膜片、波纹管 2、简述丝式应变片的组成和常用规格。 敏感栅、基底和盖片、黏结剂、引线。规格120兆欧 3、什么是金属的电阻应变效应？什么是圧阻效应？ 电阻应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化。 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为圧阻效应。 第三章变磁阻式传感器 1、简述变磁阻式传感器的分类。 自感式传感器、变压器式传感器、电涡流式传感器 2、什么是涡流效应？涡流传感器分哪几类？电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测 量？ 金属导体被置于变化着的磁场中，或在磁场中运动，导体内就会产生感应电流，该感应电流被称为电涡流或涡流，这种现象被称为涡流效应。