第一章 过程检测技术基础

B (v1 v2 ) 2 (v2 v3 ) 2 (vn v1 ) 2
B 1 若 则可能含有变化的系统误差。 1 2A n
3.粗大误差
在对重复测量所得一组测量值进行数据处理之前, 首先应将 具有粗大误差的可疑数据找出来加以剔除。但绝对不能凭主观意 愿对数据任意进行取舍, 而是要有一定的根据。因此要对测量数 据进行必要的检验。
完整描述应包括：估计值（比值+误差）、测量单位、 不确定度等。
二、 测量方法
测量方法：实现被测量与标准量比较得出比值的方法。
测量方法分类
根据获得途径可分为直接测量、间接测量、组合测量； 根据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量、微差法测量； 根据被测量变化快慢可分为静态测量、动态测量； 根据测量的精度因素情况可分为等精度测量、非等精度测量；
3）准则检查法：
马利科夫判据：将残余误差前后各半分两组，若“Σ vi
前”与“Σ vi后”之差明显不为零，则可能含有线性系
统误差。
阿贝检验法则：检查残余误差是否偏离正态分布，若偏 离，则可能存在变化的系统误差。将测量值的残余误差 按测量顺序排列，设 A v 2 v 2 v 2 1 2 n
检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方 法、误差分类、测量结果的数据统计处
理，传感器的基本特性等。他们是检测
与转换技术的理论基础。
第一节 一、测量
测量的基本概念及方法
测量：以确定被测量值为目的的一系列操作。 将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测 量对标准量的倍数的一系列操作。
x n u
特点：可以获得比较高的测量精度, 但测量过程比较复杂, 费 时较长, 不适用于测量迅速变化的信号。

x
平衡式测量仪表： 如 ： 平衡式测量仪表 ： 电子电位差计： 电子电位差计：
∆U
图1-5电子电位差计示意图 电子电位差计示意图
六、测量仪表的基本性能及主要技术指标
1.精度：即仪表的示值与真值之间的一致。 精度：即仪表的示值与真值之间的一致。 精度
任何检测过程都存在着误差，因此在用检测仪表对过程参数进行检测时， 任何检测过程都存在着误差，因此在用检测仪表对过程参数进行检测时， 不仅需要知道仪表的指示值，还应该知道该指示值接近参数真实值的准确程度， 不仅需要知道仪表的指示值，还应该知道该指示值接近参数真实值的准确程度， 以便估计该仪表示值的误差大小。 以便估计该仪表示值的误差大小。所以我们就用仪表精度这个参量来描述仪表 示值接近真值的准确程度。 示值接近真值的准确程度。
二．测量过程
能量形式的一次或多次转换过程。 1. 能量形式的一次或多次转换过程。 2. 将被测参数与相应的测量单位进行比较的过程。 将被测参数与相应的测量单位进行比较的过程。 对此可用框图概述如下图1-1所示。 所示。 对此可用框图概述如下图 所示
图1-1 测量过程示意图
举例：1.玻璃水银温度计测量水温。 举例：1.玻璃水银温度计测量水温。 玻璃水银温度计测量水温
那么如何定义仪表的精度呢？一般人们习惯用仪表的基本误差的引 那么如何定义仪表的精度呢？ 用误差作为判断仪表精度等级的尺度。
（1）基本误差：仪表在规定条件下使用所存在的误差。它是由仪表本身的内部特 ） 基本误差： 仪表在规定条件下使用所存在的误差。 性和制作质量等方面的缺陷造成的。任何仪表都存在基本误差， 性和制作质量等方面的缺陷造成的。任何仪表都存在基本误差，只是其大小不 同而已。 同而已。 基本误差一般是由：非线性误差、变差、不完全平衡误差（ 基本误差一般是由：非线性误差、变差、不完全平衡误差（仪表可动部分的重 心与转轴不平衡） 刻度误差和调整误差等组成。 以上误差后面详讲） 心与转轴不平衡）、刻度误差和调整误差等组成。（以上误差后面详讲）（还 环境因素影响， 温度、湿度、振动、电源、电压、频率、电磁场等） 有：环境因素影响，如：温度、湿度、振动、电源、电压、频率、电磁场等）

在实际测量工作中，一定要从测量任务的具体情况出发， 经过具体分析后， 再确定选用哪种测量方法。
第1章 检测技术基础知识
2. 按测量方式分类
1）
在测量过程中，用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的 测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时标准 量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准。 在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值， 决 定被测量的数值。它以直接方式实现被测量与标准量的比较， 测量过程比较简单、迅速，但是测量结果的精度较低。这种测 量方法广泛用于工程测量中。
第1章 检测技术基础知识 3）
在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立 方程组才能得到最后结果，则称这样的测量为联立测量(也称 为组合测量)。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件， 才能获得一组联立方程所需要的数据。
联立测量的操作手续很复杂，花费时间很长，是一种特殊 的精密测量方法。它多适用于科学实验或特殊场合。
第1章 检测技术基础知识 1.2.2
1.
1）
在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算， 就能直接表示测量所需要的结果，称为直接测量。例如，用磁 电式电流表测量电路的支路电流，用弹簧管式压力表测量锅炉 压力等就为直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而迅速， 缺点是测量精度通常较低。这种测量方法是工程上大量采用的 方法。
第1章 检测技术基础知识 3. 网络化检测系统
总线和虚拟仪器的应用，使得组建集中和分布式测控系统 比较方便，可满足局部或分系统的测控要求，但仍然满足不了 远程和范围较大的检测与监控的需要。近十年来，随着网络技 术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网 络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测 系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步 取代相对封闭的集中和分散相结合的集散检测系统。又如，面 向Internet的网络化检测系统，利用Internet丰富的硬件和软 件资源，实现远程数据采集与控制、高档智能仪器的远程实时 调用及远程监测系统的故障诊断等功能；

分压比电路的计算公式如下：
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
Uo


360 Ui
直滑电位器式传感器
的输出电压Uo与滑动触点C 的位移量x成正比：
Uo

x L Ui
二、传感器分类
传感器的种类名目繁多，分类不尽相 同。常用的分类方法有：
１）按被测量分类：可分为位移、力、 力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、 流量、流速等传感器。
第一章 检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方法、 误差分类、测量结果的数据统计处理、测量 不确定度，以及传感器的基本特性等，是检 测技术的理论基础。
第一节 检测技术的基本概念及方法
静态测量
对缓慢变化的对 象进行测量亦属于静 态测量。
最高、最低 温度计
动态测量
地震测量 振动波形
便携式仪表
可以显示波形的 手持示波器
直接测量
电子卡尺
间接测量
对多个被测量进行测量，经过计算求得 被测量。
（阿基米德测量皇冠的比重）
接触式测量
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
离线测量
产品质量检验
在线测量
在流水线上，边加工， 边检验，可提高产品的一致 性和加工精度。
第二节 测量误差及分类
绝对误差：
2）按测量原理分类：可分为电阻、电 容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、 红外、光导纤维等传感器。
本教材采用哪一种分类法？
三、传感器基本特性
传感器的特性一般指输入、输出特性， 包括：灵敏度、分辨力、分辨率、线性度、
稳定度、电磁兼容性、可靠性等。
灵敏度 ：
灵敏度是指传感器在稳态下输出变 化值与输入变化值之比，用K 来表示：