自动检测技术第3版第1章基础知识

第一章 检测技术的基本概念 考核知识点和考核要求：1、领会：测量的基本概念及测量方法，测量结果的数据统计及处理2、掌握：测量误差及分类，传感器及其基本特性3、熟练掌握：绝对误差和相对误差的计算，仪表的精度等级 第一节 测量的基本概念与方法 1）根据测量是否随时间变化：静态测量。

例如：激光干涉仪对建筑物的缓慢沉降做长期监测是静态测量 动态测量。

例如：光导纤维陀螺仪测量火箭飞行速度、方向是动态测量 2）根据测量的手段不同：直接测量：直接读取被测量的测量结果。

例如：磁电式仪表测量电流电压、离子敏MOS 场效应管晶体测量PH 值和甜度间接测量：对与被测量有确定函数关系的量进行直接测量，再代入函数关系式计算测量量。

例如：测量物体密度3）根据测量结果的显示方式：模拟式测量和数字式测量（其中：数字式测量比模拟式测量精度要高） 4）根据是否是在生产过程中或流水线上测量：在线测量。

例如：自动化机床边加工边测量，在实际中大多采用在线测量方式 离线测量5）根据测量的具体手段：偏位式测量：被测量作用于仪表内部的比较装置，使该比较装置产生偏移量，直接以仪表的偏移量表示被测量的测量方式（直接用偏移量的大小表示测量量）。

例如：弹簧秤测量物体质量，高斯计测量磁场强度。

特点：简单迅速但精度低。

易产生灵敏度漂移和零点漂移零位式测量：被测量与仪表内部的标准量比较，当系统达到平衡时，用已知标准量的值决定被测量的值（标准量的值为测量量的值）。

例如：天平测量物体质量，平衡式电桥测量电阻值。

特点：精度高但平衡复杂。

微差式测量：预先使被测量与测量装置内部的标准量取得平衡，当被测量有微小变化时，测量装置失去平衡，偏位式仪表指示出变化部分的数值（先平衡再有微量变化时）。

例如：天平测量化学药品，钢板厚度测量。

特点：上述两者的综合 第二节 测量误差及分类1.真值：是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。

分类：1）理论真值（例：三角形的内角之和为180°）2）约定真值（例：标准条件下，水的三相点为273.16K ，金的凝固点为1064.18℃）3）相对真值（例：凡精度高一级或几级的仪表的误差是精度低的仪表误差的1/3以下时，则精度高的仪表的测量值可认为是相对真值）2.测量误差：测量值与真值之间的差值 根据其特征不同：1）绝对误差：是指测量值A x 与真实值A 0之间的差值，即Δ＝A x －Ａ0 2）相对误差：反应测量值偏离真值程度的大小实际相对误差A γ:绝对误差Δ与被测量的真值Ａ0的百分比， %1000⨯∆=A Aγ示值（标称）相对误差x γ：绝对误差∆与被测量A x 的百分比，%100⨯∆=xxA γ满度（引用）相对误差m γ：绝对误差∆与仪器满度值A m 的百分比，%100m⨯∆=A mγ3. 准确度等级S ：当∆ 取仪表的最大绝对误差值∆m 时，满度相对误差常被用来确定仪表的准确度等级，100mm⨯=A ΔS 注意：仪表的准确度在工程中也常称为“精度”，准确度等级习惯上称为精度等级。

自动检测技术及应用教案章节：第一章自动检测技术概述教学目标：1. 了解自动检测技术的定义、作用和分类。

2. 掌握常见自动检测技术的原理和应用。

3. 理解自动检测技术在工程实践中的应用价值。

教学内容：1. 自动检测技术的定义和作用2. 自动检测技术的分类3. 常见自动检测技术及其原理4. 自动检测技术在工程实践中的应用案例教学过程：1. 引入：通过生活中常见的自动检测实例，如自动门、自动感应灯等，引发学生对自动检测技术的兴趣。

2. 讲解：详细讲解自动检测技术的定义、作用和分类。

3. 示范：通过示例演示常见自动检测技术的原理和应用。

4. 实践：让学生参与实际操作，体验自动检测技术的工作原理和应用效果。

5. 讨论：引导学生思考自动检测技术在工程实践中的应用价值，并提出问题引导学生深入思考。

教学评价：1. 学生能准确回答自动检测技术的定义、作用和分类。

2. 学生能理解常见自动检测技术的原理和应用。

3. 学生能认识到自动检测技术在工程实践中的应用价值。

教案章节：第二章传感器技术基础教学目标：1. 了解传感器的定义、作用和分类。

2. 掌握常见传感器的原理和应用。

3. 理解传感器在自动检测系统中的重要性。

教学内容：1. 传感器的定义和作用2. 传感器的分类3. 常见传感器的原理和应用4. 传感器在自动检测系统中的重要性教学过程：1. 引入：通过生活中的传感器实例，如温度计、光敏电阻等，引发学生对传感器的兴趣。

2. 讲解：详细讲解传感器的定义、作用和分类。

3. 示范：通过示例演示常见传感器的原理和应用。

4. 实践：让学生参与实际操作，体验传感器的工作原理和应用效果。

5. 讨论：引导学生思考传感器在自动检测系统中的重要性，并提出问题引导学生深入思考。

教学评价：1. 学生能准确回答传感器的定义、作用和分类。

2. 学生能理解常见传感器的原理和应用。

教案章节：第三章信号处理与分析教学目标：1. 了解信号处理的定义、作用和分类。

第一章检测技术的基础知识一、填空题1．传感器一般由、和三部分组成。

（敏感元件；转换元件；转换电路）2．传感器中的敏感元件是指被测量，并输出与被测量的元件。

（直接感受；成确定关系的其它量）3．传感器中转换元件是指感受由输出的、与被测量成确定关系的，然后输出的元件。

（敏感元件；另一种非电量；电量）4、直接测量方法中，又分、 和。

（零位法 偏差法 微差法）5、零位法是指与在比较仪器中进行 ，让仪器指零机构 ，从而确定被测量等于。

该方法精度。

（被测量 已知标准量 比较 达到平衡/指零 已知标准量 较高）6、偏差法是指测量仪表用相对于 ，直接指出被测量的大小。

该法测量精度一般不高。

（指针、表盘上刻度线位移）7、微差法是和的组合。

先将被测量与一个进行 ，不足部分再用测出。

（零位法 偏差法 已知标准量 比较 偏差法）9、测量仪表的精确度简称 ，是和的总和，以测量误差的来表示。

（精度 精密度 准确度 相对值）10、显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。

（最小变化） 2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。

（静态特性；动态特性）3．传感器静态特性的主要技术指标包括、、、、和。

（线性度；灵敏度；灵敏度阈；迟滞；重复性）5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的与输出。

（最大偏差；满度值之比）6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下，与之比。

线性传感器的灵敏度是个。

（输出变化量；输入变化量；常数）7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间，曲线。

（输入-输出；不重合程度）8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续所得输出-输入特性曲线。

（重复测量；不一致程度/重复程度）9．传感器变换的被测量的数值处在状态时，传感器的的关系称传感器的静态特性。

（稳定；输入-输出）二、单项选择题1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为 C 级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于 0.9%，应购买 B 级的压力表。

思考题与习题解 马西秦第一章、思考题与习题1、检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。

答：1、检测系统由：传感器、测量电路、显示记录装置三部分组成。

2、传感器部分的作用：是把被测量变换成另一种与之有确定的对应关系，并且便于测量的量的装置。

测量电路部分的作用：是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。

显示记录装置部分的作用：是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。

2、非电量的电测法有哪些优点?答：P33、测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法?如何进行?答：1）、采用微差式测量 ；2）、微差式测量是综合零位式测量和偏差式测量的优点而提出的一种测量方法。

基本思路是：将被测量x的大部分作用先与已知标准量N的作用相抵消，剩余部分即两者差值Δ=x-N。

这个差值 再用偏差法测量。

微差式测量中：总是设法使差值Δ很小，因此可选用高灵敏度的偏差式仪表测量之。

即使差值的测量精度不高，但最终结果仍可达到较高的精度。

例如：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，输出电压U。

可表示为U0=U+ ΔU，其中ΔU是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。

如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U。

的要求，因此对ΔU这个小量造成的U0的变化就很难测准。

当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是采用如图1-3所示的微差式测量。

微差式测量：⑴、微差式测量电路图中；①、使用了高灵敏度电压表：毫伏表和电位差计；②、Rr和E分别表示稳压电源的内阻和电动势；③、RL表示稳压电源的负载；④、E1、R1和Rw表示电位差计的参数。

⑵、微差式测量过程①、在测量前调整R1，使电位差计工作电流I1为标准值。

②、然后使稳压电压负载电阻RL为额定值，调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。

③、正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL的值，负载变动所引起的稳压电压输出电压U0的微小波动值ΔU即可由毫伏表指示出来。

第一章检测技术的基础知识一、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）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3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。

今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。

A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。

今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。

A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。

A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级6．在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。

这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的Ｃ左右为宜。