检测技术的基本概念讲解

《检测技术的基本概念讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检测技术的基本概念讲解（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、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。 Date1 第一节 检测技术的基本概念及方法 静 态测量 Date2 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 Date3 动态测量 地 震测量 振 动波形 Date4 便携式仪表 可以显示 波形的手持示波 器 Date5 直接测量 电 子卡尺 Date6 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） Date7 接触式测 量 Date8 非接触式测量 例：雷达测速 车载

2、电子警 察 Date9 离线测量 产品质量 检验 Date10 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。 Date11 第二节 测量误差及分类 绝对误差： =Ax0 某采购员分别在三家商店购买100kg大 米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约 0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见 最大，是何原因？ Date12 相对误差及精度等级 几个重要公式： 示值相对误差 满度相对误差 准确度(精度) Date13 仪表的准确度等级和基本误差 例：某指针式电压表的准确度为 2.5级，用它来测量电压时可能产生的最大满 度相对误差为2.5% 。 某公司生产测量温度

3、的仪表，满度误差均在 1.11.6之间，该系列产品属于哪一级温度表？ 某车间希望测量温度的仪表满度相对误差控 制在1.11.6之间，应购买哪一级温度表？ Date14 例：某指针式 万用表的面板如 图所示，问：用 它来测量直流、 交流（）电压 时，可能产生的 满度相对误差分 别为多少？ Date15 例：用指 针式万用表的 10V量程测量 一只1.5V干电 池的电压，示 值如图所示， 问：选择该量 程合理吗？ Date16 用 2.5V量程测 量同一只 1.5V干电池 的电压，与 上图比较， 问示值相对 误差哪一个 大？ Date17 作业讲评 “第三节 测量不确定度”的关键词 关键词是用来描

4、述文献资料主题和给出检索文献 资料的一种新型的情报检索语言词汇。正是由于它的出 现和发展，才使得情报检索（计算机检索）成为可能。 关键词一定是实词，一般是用来概括你的论文所 涉及的领域，以及你认为重要的研究方法。 比如，一篇关于水处理的论文关键词可以是：饮 用水、紫外消毒、有机物、氯化物等。一篇论文可选取 38个词作为关键词。 Date18 作业讲评 “第三节 测量不确定度”的关键词 错误的选取：认为本章学习中，对学生较为 关键的内容，如：“重要”、“概念”、“定义”、“ 区别”、“分类”、“评定”、“报告”等一般性的单 词。 正确的选取：测量不确定度，不确定度评定 ，置信水平，约定概率，分布

5、密度，不确定度合 成，仪器误差，真值，等等。 Date19 误差产生的因素： 1.粗大误差 明显偏离真值的误差称为粗大误差，也 叫过失误差。粗大误差主要是由于测量人员 的粗心大意及电子测量仪器受到突然而强大 的干扰所引起的。如测错、读错、记错、外 界过电压尖峰干扰等造成的误差。就数值大 小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误 差。当发现粗大误差时，应予以剔除。 Date20 产生粗大误差的一个例子 Date21 在重复性条件下，对同一被 测量进行无限多次测量所得结果 的平均值与被测量的真值之差， 称为系统误差。凡误差的数值固 定或按一定规律变化者，均属于 系统误差。 系统误差是有规律性的，因

6、此可以通过实验的方法或引入修 正值的方法计算修正，也可以重 新调整测量仪表的有关部件予以 消除。 2.系统误差 ： 夏天摆钟变 慢的 原因是什么 ？ Date22 3.随机误差 测量结果与在重复条件下，对同一 被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之 差称为随机误差。 也可以采用如下的表达：在同一条 件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量 值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预 见的方式变化，该误差称为随机误差。 存在随机误差的测量结果中，虽然 单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实 验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整 体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。 Date23 随机事

7、件与随机误差有区别 ，并不一定符合正态分布规律。 彩票 摇奖 Date24 随机误差的正态分布规律 长度相对测量值 次 数 统 计 Date25 随机误差的正态分布规律 长度相对测量值 次 数 统 计 Date26 1）集中性： 大量的测量值集中分布于算术平均值附近。 随机误差的正态分布规律 2）对称性：测量值大致对称地分布于两侧。 ）有界性：在一定的条件下，测量值有一定 的分布范围，超过这个范围的可能性非常小， 即出现绝对误差很大的情况很少 。粗大误差的 测量值应予以剔除。 Date27 nxi / mm 18.04 28.02 37.96 45.99 59.33 67.98 例1：用核辐射

8、式测厚仪对钢板的厚度进行6次等精度 测量，所得数据如下表（单位为mm），请指出哪几个数 值为粗大误差？在剔除粗大误差后，用算术平均值公式 求出钢板厚度。 Date28 根据P13的例1-3，经计算可知，5.99以及 9.33为粗大误差，予以剔除，剩余4个测量值 计算算术平均值： nxi / mm 18.04 28.02 37.96 45.99 59.33 67.98 Date29 4.动态误 差 由心电图仪 放大器带宽不够引 起的动态误差 当被测量随时间迅速变化 时，系统的输出量在时间上不 能与被测量的变化精确吻合， 这种误差称为动态误差。 Date30 误差的合成 （1）绝对值合成法 （2）

9、方均根合成法 Date31 例1-4 用图1-2核辐射钢板测厚仪测钢板厚 度，已知PIN型射线二极管的测量误差为 5%，微电流放大器误差为2%，指针表误差 为1%，求测量的总误差。 结论：测量系统中的射线二极管的测量误 差最大，应提高其精度等级。 Date32 第三节 传感器及基本特性 一、传感器的组成 举例：测量压力的电位器式压力传感 器 1-弹簧管 2-电位器 请画出 右图所示 传感器的 组成框图 Date33 电位器式压力传感器原理框图 Date34 弹性敏感元件（弹簧管） 敏感元件在传感器中直接感受被测量， 并转换成与被测量有确定关系、更易于转换 的非电量。 Date35 弹性敏感元件

10、（弹簧管） 在下图中，弹簧管将压力转换为角位 移 Date36 弹簧管放大图 当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。 Date37 其他各种弹性敏感元件 在上图中的各种弹性元件也能将压力转 换为角位移或直线位移。 Date38 压力传感器的外形及内部结构 Date39 被测量通过敏感元件转换后，再经传感元件 转换成电参量 在右图中， 电位器为传 感元件，它 将角位移转 换为电参量 电阻的 变化（R） Date40 360度圆盘形电位器传感器(测量角位 移) 右图所示的 360度圆盘形 电位器的中 间焊片为滑 动片，右边 焊片接地， 左边焊片接

11、 电源。 接地 Date41 测量转换电路的作用是将传感元件输 出的电参量转换成易于处理的电压、电流或 频率量。 在左图中 ，当电位器的两端加 上电源后，电位器就 组成分压比电路，它 的输出量是与压力成 一定关系的电压Uo 。 Date42 分压比电路的计算公式如下： 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 ： 对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比： Date43 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： ）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。 2）按测量原理分类：可

12、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？ Date44 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。 Date45 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 ： Date46 作图法求灵敏度过程 x y x1 x y 0 切点 传感器 特性曲线 xmax Date47 分辨力：指传感器能检出被 测信号的最小变化量。当被测 量的变化小于分辨力时，传感 器对输入量的变化无任何反应 。对数字仪表而言，如果没有 其他附

13、加说明，可以认为该表 的最后一位所表示的数值就是 它的分辨力。一般地说，分辨 力的数值小于仪表的最大绝对 误差。右表的分辨力为多少？ Date48 分辨率：将分辨力除以仪表 的满量程就是仪表的分辨率， 分辨率常以百分比或几分之一 表示，是量纲为1的数。 右表的满量程为199.9A，问 ：该表的分辨率为多少？ Date49 线性度： 线性度又称非线性误差，是指传感器实际 特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之 间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百 分比。将传感器输出起始点与满量程点连接起 来的直线作为拟合直线，这条直线称为端基理 论直线，按上述方法得出的线性度称为端基线 性度，非线性误差越

14、小越好 。线性度的计算公 式如下： Date50 作图法求端基线性度演示 首先作一根理论直线将仪表输 出起始点与满量程点连接起来的直线。 Date51 可靠性 ：可靠性是反映检测系统在 规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的 一种综合性的质量指标。 浴盆曲线 磨合期又称 早期失效期 稳定期又称 偶然失效期 失效期又称 衰老失效期 期 Date52 “老化”试验：在检测设备通电的情 况下，将之放置于高温环境 低温环境 高 温环境反复循环。老化之后的系统在现场 使用时，故障率大为降低 。 老化 试验台一、 P26：3；4；6 二、上网查阅 某一仪表的资料（类型不限 ，独立完成，雷同无分数！ ），写

15、出它的分类、型号、 性能指标，画出其中一种外 形图。 Date53 仪表的零漂 Uin Iout 0 1mV 2mA 零漂 10mA 斜率不变 12mA K1 K1 K2 10mA/mV 10mA/mV 零漂的校正方法：测量之前，将仪表的输入 端短路，调节仪表的“调零电位器”，使仪表 的输出为零。 Date54 仪表的灵敏度漂移 Uin Iout 0 1mV 零点 不变 10mA 变大 12mA K1 10mA/mV K2 12mA/mV 灵敏度漂移的校正方法：测量之前 （1）消除仪表的零漂；（2）将“满量程”1mV的 电压接到仪表的输入端，调节仪表的“调满度电 位器”，使仪表的输出为10mA。 斜率 ？ Date55 第一章 补充作业 上网查阅某一仪表的资料（类型不限，独 立完成，雷同无分数！），写出它的分类、型 号、性能指标，画出其中一种外形图。 Date56 休 息 一 下 Date57