八检测及检测系统

- 1 - 酒泉职业技术学院《信息检测与控制》学习领域教案 NO： 18 班 级 13机电、13电气 周 次 时 间 节 次

复习提问 1.湿敏传感器有哪几类？ 2.湿敏传感器的工作原理是什么？ 3.湿敏传感器是线性的吗？必须经过什么处理？

学习情境 检测与检测系统

课程内容 测量误差的处理 课时 2

学习目标 1.掌握测量的基本概念及常用的测量方法。 2.掌握误差的基本概念及几种测量误差的表示。 3.掌握测量误差的分类及处理方法。

主要内容（*重点、难点） 教学设计与组织

重点：常用的测量方法及测量误差的处理方法

难点：测量误差的处理方法

【教学设计】

1.提问 2.引入新课 3.讲授新课 4.课堂小结 5.布置作业 【教学组织】 分析法、讲授法、举例法

教学地点 教学仪器设备 教学楼402；教学楼301； 教学及参考资料 练习与习题 《传感器与检测技术》 学习情境八 检测与检测系统 任务一：测量误差的处理 一、测量的概念及方法 （一）测量的概念 早期的定义：研究地球的形状和大小，确定地面点的坐标的学科。 当前的定义：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。 更为一般的定义：测量是利用合适的工具，确定某个给定对象在某个给定属性上的量的 - 2 -

程序或过程）。作为测量结果的量通常用数值表示。该数值是在一个给定的量纲或尺度系统下，由属性的量和 测量单位的比值决定的。 （二）测量的四个要素 1.测量对象 主要指几何量，包括长度、角度、表面粗糙度以及形位误差等。由于几何量的特点是种类繁多，形状又各式各样，因此对于他们的特性，被测参数的定义，以及标准等都必须加以研究和熟悉，以便进行测量。 2.计量单位 3.测量方法 指在进行测量时所用的按类叙述的一组操作逻辑次序。对几何量的测量而言，则是根据被测参数的特点，如公差值、大小、轻重、材质、数量等，并分析研究该参数与其他参数的关系，最后确定对该参数如何进行测量的操作方法。 4.测量的准确度 指测量结果与真值的一致程度。由于任何测量过程总不可避免地会出现测量误差，误差大说明测量结果离真值远，准确度低。因此，准确度和误差是两个相对的概念。由于存在测量误差，任何测量结果都是以一近似值来表示。 （三）测量步骤 测量的步骤包括了比较、示差、平衡和读数四个步骤。 （四）测量方法 1.按照测量手续分类 直接测量：无需对被测量与其他实测量进行一定函数关系的辅助计算而直接得到被测量值得测量。 间接测量：通过直接测量与被测参数有已知函数关系的其他量而得到该被测参数量值的测量。 联立测量：被测量与多个元素有关，必须经过求解联立方程才能得到最后的结果。 2.按照测量方式分类 按测量方式分类有偏差法、零位法、微差法。 二、测量误差的分析基础 （一）测量误差的基本概念 1.真值：确定的时间、地点和状态下，被测量表现出来的实际大小。 真值客观存在，又是未知的。 2.测量误差：检测结果与被测量的了客观真值之间的差值。 3.标称值：计量或测量器具上标注的量值。 4.市值：测量值。测量仪器给出货提供的量值。 5.精确度（精度）：测量结果与真值的一致程度。是测量结果中系统误差与随机误差的综合。 6.重复性：在相同条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的一致性。 7.误差公理：一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学实验的过程之中。 - 3 -

（二）测量误差的表示方法 绝对误差：绝对误差=测得值-真值。 相对误差：绝对误差与被测量的真值之比值称为相对误差。 引用误差：绝对误差与仪表量程比值的百分数。 最大引用误差：最大绝对误差与仪表量程比值的百分数。 三、测量误差的分类 （一）按误差出现的规律分类 按照误差的性质和特点，误差分为系统误差、随机误差、和粗大误差。 1.系统误差 在同一测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差。 产生原因：测量仪器、量具本身制造、安装或使用不当造成的。 2.随机误差 在同一测量条件下，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称为随机误差。 产生原因：周围环境的随机因素引起。 3.粗大误差 超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差。 产生原因：外界重大干扰或仪器故障或人为因素造成的。 几个概念： 准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度 精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。随机误差的大小表明测量结果重复一致的程度，及分散性，用精密度表示。 精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度。 （二）按被测量与时间的关系分类 按被测量与时间的关系分类，可分为静态误差和动态误差。 四、测量误差的处理 （一）系统误差的处理 1.从产生误差的根源上消除系统误差 2.用修正方法消除系统误差 3.不变系统误差消除法，包括代替法、抵消法、交换法 4.线性系统误差消除法，采用对称法 5.自动消除系统误差，在系统中采取补偿措施。 （二）随机误差的处理 随机误差的大小，对单次测量具有随机性，但多次重复测量时具有以下特性： （1）绝对值相等的正误差和负误差出现的次数相等，这称为误差的对称性。 （2）绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多，这称为误差的单峰性。 （3）在一定的测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限，这称为误差的有 - 4 -

界性。 （4）随着测量次数的增加，随机误差的算术平均值趋向于零，这称为误差的抵偿性。 （三）粗大误差的处理 1.定性分析 分析测量设备、测量条件、测量步骤，看是否存在问题而引起异常数据出现。 2.定量判断 以概率统计和误差理论知识建立的粗大误差判断准则为依据。

课后分析及小结

教研室主任签名 累计课时 52 - 5 -

酒泉职业技术学院《信息检测与控制》学习领域教案 NO： 19 班 级 13机电、13电气 周 次 时 间 节 次

复习提问 1.测量误差有哪几种类型？ 2.什么是准确度？什么是精密度？什么是精度？它们分别是用来表示哪一种误差的大小？

学习情境 检测与检测系统

课程内容 干扰的抑制 课时 4

学习目标 1.掌握传感器的分类 2.掌握传感器的性能指标 3.掌握干扰及干扰的种类 4.掌握干扰源及抗干扰的措施

主要内容（*重点、难点） 教学设计与组织

重点：1.传感器的性能指标 2.抗干扰的措施

难点：1.传感器的性能指标在具体评价传感器时的应用 2.抗干扰技术的应用

【教学设计】 1.提问 2.引入新课 3.讲授新课 4.课堂小结 5.布置作业 【教学组织】 分析法、讲授法、举例法

教学地点 教学仪器设备 教学楼409；教学楼403 教学及参考资料 练习与习题 《传感器与检测技术》 学习情境九 检测与检测系统 任务二：干扰的抑制 一、传感器的选用 （一）传感器定义 能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出 - 6 -

去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即： 敏感元件、转换元件、转换电路。 （二）传感器的分类 1．根据被测物理量分类 速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。 2．按工作原理分类 应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。 3．按能量的传递方式分类 有源的和无源的传感器。 （三）传感器的性能指标 1.传感器的静态特性 传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。通常用来描述静态特性的指标有：测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。 （1）稳定性 传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。 （2）灵敏度 传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。用公式表示为：

（3）灵敏阈与分辨力 灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。 对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。 从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。 （4）迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中— — 输入特性曲线不重合的程度称为迟滞。 （5）线性度 传感器的输出——输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出