第1章-检测技术的基本知识

第1章-检测技术的基本知识课程学习简介教材课程情况教学：48学时实验：0学时考试：（考勤+作业）10%，实验20%，期末考试70%答疑辅导网络：@139；在线：待定传统：地点：机械楼M214

2主要学习内容检测技术的基本知识（4学时）检测仪表与传感器（24学时）显示仪表（8学时）自动调节仪表（4学时）执行器（2学时）简单控制系统（2学时）典型工业生产过程控制系统及复习（4学时）3第1章检测技术的基本知识1.1概述1.2检测仪表的分类与组成1.3检测仪表的品质指标1.4测量误差及误差分析1.5系统误差的消除方法1.6随机误差及其估算1.7误差的综合1.8测量结果的数据处理41.1概述一、检测的概念过程检测：指在生产过程中，为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程，而对其中一些变量进行的定性检测和定量测量。目的：为获取各过程变量值的信息。意义：按照被测对象的特点，选用合适的测量仪器与实验方法，通过测量机数据的处理和误差分析，准确得到被测量的数值，并为提高测量精度、改进测量方法及测量仪器，为生产过程等提供可靠的依据。51.1概述一、检测的概念过程检测的特点：1）被测对象形态多样：气态、液态、固态及混合2）被测参数性质多样：温度、压力、流量、物位3）被测变量的变化范围宽：4）检测方式多种多样：离线/在线，单参数/多参数,隔时间对不同参数5）检测环境比较恶劣要求：仪表具有良好的静态特性和动态特性，且对不同被测对象和测量要求应采用不同的测量原理和手段。61.1概述二、测量的单位量的名称单位名称单位符号长度米m质量千克（公斤）时间秒s电流安（培）A热力学温度开（尔文）K物质的量摩（尔）发光强度坎（德拉）71.2检测仪表的分类与组成一、分类标准信号：指变化范围的上下限已经标准化的信号（4~20，20~100）。按被测量分类：温度/压力/流量/物位/机械量/过程分析测量原理分类：电容/电磁/压电/光电/超声波/核辐射按输出信号分类：模拟/数字/开关信号按结构和功能特点分类：一体化仪表/单元组合仪表/智能仪表/虚拟仪器81.2检测仪表的分类与组成一、组成组成：传感器或检出元件、变量转换与控制环节、数据传输环节、显示环节、数据处理环节。开环/闭环91.3检测仪表的品质指标一、测量误差

在检测过程中仪表测量值与真实值之间总会存在一定的差值。误差存在于一切测量中，而且贯串测量过程的始终。正确的误差分析。包括：绝对误差和相对误差101.3检测仪表的品质指标一、测量误差绝对误差：指测量值与被测量真值之间的差值，即式中△为绝对误差，x为测量值，A为被测量的真值。111.3检测仪表的品质指标一、测量误差绝对误差：

实际应用中，被测量的真值是无法真正得到的。因此，在一台仪表的量程范围内，各点读数的绝对误差是指用标准仪表(精度较高)和该表对同一被测量测量时得到的那个读数的差值。即将被测量真值用标准仪表的读数来替代。绝对误差不能确切地反映测量结果的准确程度，为此实际测量中引入相对误差，而绝对误差一般只适用于标准器具的标准，但它是相对误差表述的基础。121.3检测仪表的品质指标一、测量误差相对误差：包括实际相对误差、示值相对误差和满度百分误差；·实际相对误差是用绝对误差Δx与被测量的实际值A的百分比值来表示的相对误差。即

131.3检测仪表的品质指标一、测量误差相对误差：包括实际相对误差、示值相对误差和满度百分误差·示值相对误差示值相对误差δx是用绝对误差Δx与被测量的示值x的百分比值表示相对误差。即实际相对误差和示值相对误差都是用来衡量测量值的准确程度。

141.3检测仪表的品质指标一、测量误差相对误差：包括实际相对误差、示值相对误差和满度百分误差·引用相对误差引用相对误差δm是用绝对误差Δx与量程范围的百分比值表示的相对误差。即

151.3检测仪表的品质指标一、测量误差按性质还可分为：系统误差、随机误差和粗大误差。系统误差：指测量仪表本身或其他原因(如零点没有调整好、测量方法不当等)引起的有规律的误差。这种误差的绝对值和符号保持不变，当测量条件改变时误差服从某种函数关系。161.3检测仪表的品质指标一、测量误差按性质还可分为：系统误差、随机误差和粗大误差。系统误差的来源：①由仪表引入的系统误差如仪表的示值不准，零值误差，仪表的结构误差等等②理论(方法)误差由于某些理论公式本身的近似性，或实验条件不能满足理论公式所规定的要求，或测量方法本身所带来的误差。③个人误差由于实验者本人生理或心理特点造成的，使实验结果产生偏向一定、大小一定的误差。171.3检测仪表的品质指标一、测量误差按性质还可分为：系统误差、随机误差和粗大误差。随机误差：是由一些实验中的偶然因素、人的感官灵敏度和仪表的精密度有限性以及周围环境的干扰等引起的。用实验方法完全消除测量中的偶然误差是不可能的，但是用概率统计方法可以减少偶然误差对最后结果的影响，并且可以估计误差的大小181.3检测仪表的品质指标一、测量误差按性质还可分为：系统误差、随机误差和粗大误差。粗大误差：指由于仪表产生故障、操作者疏忽大意或重大外界干扰而引起的显著偏离实际值的误差。这种误差对测量结果影响很大，应该尽量避免出现；多次测量中出现的粗大误差，应作为异常值除掉191.3检测仪表的品质指标二、灵敏度是检测仪表在到达稳态后，输出增量Δy与输入增量Δx之比表示，即K:灵敏度；ΔY：输出变量Y的增量；ΔX：输入变量X的增量；201.3检测仪表的品质指标三、线性度实际特性曲线往往偏离理论上的规定特性曲线。校准曲线与规定直线之间最大偏差的绝对值为线性度误差。

211.3检测仪表的品质指标四、分辨率

是反应仪表能检测出被测量的最小变化的能力，又称分辨能力。221.3检测仪表的品质指标五、滞环、死区和回差滞环：死区效应：回差：变差，回变差六、重复性和再现性七、精确度八、长期动态性九、动态特性231.4测量误差及误差分析一、研究误差的意义正确认识误差的性质，分析误差产生的原因，以便消除或减小它；正确处理数据，合理计算所得结果，以便在一定条件下，得到更接近于真值的数据；正确组成检测系统，合理设计检测系统或选用测量仪表、选择正确的检测方法，以便在最经济的条件下，得到最理想的测量结果。241.5系统误差的消除方法一、消除误差产生的根源首先：从测量装置的设计入手，选用最合适的测量方法和工作原理，以避免方法误差；其次：选择最佳的结构设计与合理的加工、装配、调校工艺，以避免和减小工具误差。最后：应做到正确地安装、使用，外界条件稳定，防干扰251.5系统误差的消除方法二、对测量结果进行修正测量前：对仪器仪表进行校准或检定。确定修正值；测量时：注意修正值。最后：修正最终结果261.5系统误差的消除方法三、采用特殊测量法1、恒定系差消除法：（1）零示法（2）替代法（3）交换法2、变值系差消除法（1）等时距对称观测法（2）半周期偶数观测法

271.6随机误差及其估算一、随机误差的分布规律及统计特性

随机误差偶然性大；当随机误差由大量、相互独立的微小作用引起时，通常对遵守正态分布规律。

281.6随机误差及其估算一、测量值得算术平均值与标准偏差

1、算术平均值与被测量真值的估计值2、标准偏差3、算术平均值的标准偏差291.7误差的综合略（自学）301.8测量结果的数据处理一、测量结果的表示方法与有效数字的处理原则1、测量结果的数字表示方法