第一章检测技术的基本概念

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1、 课程任务：课程任务： 以检测的基本知识为基础，学习多种传感以检测的基本知识为基础，学习多种传感器的测量原理、使用方法，并加以实验进行巩器的测量原理、使用方法，并加以实验进行巩固，最后简单检测技术中的学习抗干扰知识。固，最后简单检测技术中的学习抗干扰知识。 学习方法：学习方法： 前序课程前序课程电工基础电工基础 电子技术电子技术 单片机技术单片机技术 变流技术变流技术结合进行学习。结合进行学习。本门课程的任务及学习方法本门课程的任务及学习方法7/21/20241绪论绪论一、检测与传感器的概念一、检测与传感器的概念检测：检测： 利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与利用各种物理、化学效应，选择

2、合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性与定量结果的过程。过检查与测量的方法赋予定性与定量结果的过程。传感器：传感器： 从广义的角度来说，从广义的角度来说，检出检出感知信号器件和感知信号器件和信号处理部分总称为传感器。信号处理部分总称为传感器。 7/21/20242一、检测技术的应用一、检测技术的应用工业检测涉及的内容工业检测涉及的内容被被测量量类型型被被测量量被被测量量类型型被被测量量热工量工量温度、温度、热量、比量、比热容、容、热流、流、热分布、分布、压力力（压强）、）、压差、真空差、真空度、流量、流速、

3、物位、度、流量、流速、物位、液位、界面液位、界面物体的性物体的性质和成分量和成分量气体、液体固体的化学气体、液体固体的化学成分、成分、浓度、粘度、湿度、粘度、湿度、密度、酸碱度、度、密度、酸碱度、浊度、透明度、度、透明度、颜色色机械量机械量直直线位移、角位移、速位移、角位移、速度、加速度、度、加速度、转速、速、应力、力、应变、力矩、振、力矩、振动、噪声、噪声、质量（重量）量（重量）状状态量量启停、生启停、生产设备异常状异常状态（超温、（超温、过载、泄漏、泄漏、变形、磨形、磨损、堵塞、断、堵塞、断裂等）裂等）几何量几何量长度、厚度、角度、直度、厚度、角度、直径、径、间距、形状、干行距、形状、干行

4、度、同度、同轴度、粗糙度、度、粗糙度、硬度、材料缺陷硬度、材料缺陷电工量工量电压、电流、功率、流、功率、电阻、阻抗、阻、阻抗、频率、脉率、脉宽、相位、波形、相位、波形、频谱、磁、磁场强度、度、电场强度、材度、材料的磁性能料的磁性能7/21/20243应用领域应用领域 实际上被测对象涉及各个领域。最初的测量对实际上被测对象涉及各个领域。最初的测量对象是长度、体积、质量和时间。象是长度、体积、质量和时间。 18 18世纪以来科学技术取得飞速发展，被测对象世纪以来科学技术取得飞速发展，被测对象迅速扩大。力学领域有速度、加速度、力、功和能迅速扩大。力学领域有速度、加速度、力、功和能量等；电磁学领域中有

5、电流、电压、电阻、电容、量等；电磁学领域中有电流、电压、电阻、电容、磁场；磁场； 化学领域中有浓度、成分、化学领域中有浓度、成分、pHpH值等；值等； 工工业领域中有流量、压力、温度、黏度等被测量。业领域中有流量、压力、温度、黏度等被测量。 现在的被测对象更为广泛，有人体心电、脑电现在的被测对象更为广泛，有人体心电、脑电波等体表电位测量，生物断面测量如波等体表电位测量，生物断面测量如B B超、超、CTCT；工工业领域的光泽、触觉等品质测量；卫星上监视地球业领域的光泽、触觉等品质测量；卫星上监视地球的红外线传感器；机器人的视觉、触觉等各种传感的红外线传感器；机器人的视觉、触觉等各种传感器。器。7

6、/21/20244 对于各种各样的被测量，有各种各样的传感器。对于各种各样的被测量，有各种各样的传感器。下面请看几个检测应用实例下面请看几个检测应用实例: :在本课程都要学习到。在本课程都要学习到。电子汽车衡电子汽车衡电子汽车衡电子汽车衡计量测试计量测试超声波测流量超声波测流量超声波测流量超声波测流量红外测温红外测温红外测温红外测温7/21/20245 医疗诊断医疗诊断 B超与超与CT7/21/20246家用电器家用电器家用电器家用电器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机遥控器遥控器遥控器遥控器7/21/20247二、检测系统

7、的基本组成：二、检测系统的基本组成：非电量非电量或电量或电量传感器传感器电量电量信号处信号处理电路理电路显示器显示器Uo io f数据处理数据处理装置装置执行机构执行机构传感器：如前定义还可理解成将非电量或电量转换传感器：如前定义还可理解成将非电量或电量转换成信号处理电路所需的电量的器件。成信号处理电路所需的电量的器件。信号处理电路：包括放大或衰减电路、滤波电路、信号处理电路：包括放大或衰减电路、滤波电路、隔离电路等。把传感器输出电量变成具有一定驱动隔离电路等。把传感器输出电量变成具有一定驱动和传输能力的电压、电流或频率信号，以推动后级和传输能力的电压、电流或频率信号，以推动后级的显示器、数据

8、处理装置及执行机构。的显示器、数据处理装置及执行机构。7/21/20248显示器：目前有模拟显示、数字显示、图像显示、显示器：目前有模拟显示、数字显示、图像显示、记录仪。记录仪。数据处理装置：对测试的数据进行处理、运算、数据处理装置：对测试的数据进行处理、运算、逻辑判断、线性变换，对动态测试结果进行频逻辑判断、线性变换，对动态测试结果进行频谱分析、相关分析，借助计算机。谱分析、相关分析，借助计算机。执行机构：用电压、电流信号驱动继电器、电磁执行机构：用电压、电流信号驱动继电器、电磁铁、电磁阀门、伺服电机等，起通断、控制、铁、电磁阀门、伺服电机等，起通断、控制、调节、保护等作用。调节、保护等作用

9、。7/21/20249三、检测技术的发展趋势三、检测技术的发展趋势 1 1、不断提高检测系统的测量精度、量程范围、不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性：延长使用寿命、提高可靠性：将量程切换到将量程切换到2V2V时，最小显示值为时，最小显示值为1V1V，提高数字电压，提高数字电压表的精度表的精度7/21/202410 2 2、应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域、应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 例如图像识别、激光测距、红外测温、例如图像识别、激光测距、红外测温、C C型超声波无型超声波无损探伤、放射性测厚、中子探测爆炸物。损探伤、放射性测厚、中子探测爆炸物。月

10、球车月球车安全检查安全检查7/21/202411面部识别技术面部识别技术智能机械手智能机械手单片机芯片单片机芯片 3 3、 随着科学技术的不断发随着科学技术的不断发 展，检测技术继续往展，检测技术继续往数字化、智能化、远程控制方向发展。数字化、智能化、远程控制方向发展。 7/21/202412 区域网与上位机区域网与上位机7/21/202413模模模模 拟拟拟拟 传传传传 感感感感 器器器器放放放放 大大大大 电电电电 路路路路A/D A/D A/D A/D 转转转转 换换换换线线线线 性性性性 化化化化 处处处处 理理理理微微微微 处处处处 理理理理 器器器器标准接口标准接口标准接口标准接口

11、脉冲输出脉冲输出脉冲输出脉冲输出控制门控制门控制门控制门显示显示显示显示 传传感感器器在在总总体体上上呈呈现现出出多多功功能能、微微型型化化、数数字字化化、集集成成化化、智智能能化化和和网网络络化化的的发发展展趋趋势势。将将在第十三章检测系统的综合应用详细学习。在第十三章检测系统的综合应用详细学习。 传感器的数字化和网络化结构传感器的数字化和网络化结构7/21/202414第一章第一章 检测技术的基本概念检测技术的基本概念 章节导入：章节导入： 测量是检测技术的主要组成部分。现代社会要测量是检测技术的主要组成部分。现代社会要求测量必须达到更高的准确度，更小的误差，更快求测量必须达到更高的准确度

12、，更小的误差，更快的速度，更高的可靠性。的速度，更高的可靠性。 本章要点：本章要点： 1 1、测量的基本概念、测量方法、误差分类、会进行、测量的基本概念、测量方法、误差分类、会进行 测量结果的数据统计处理。测量结果的数据统计处理。 2 2、传感器的基本特性、传感器的基本特性 ，掌握传感器的静态特性。，掌握传感器的静态特性。7/21/202415 第一节第一节 测量的基本概念及方法测量的基本概念及方法 一、测量的一般概念：一、测量的一般概念： 测量是借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得测量是借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观事物定量数据资料的认识过程。某一客观事物定量数

13、据资料的认识过程。 二、测量的方法二、测量的方法 被测量量是否随时间变化，可分为静态测量和动态测量。被测量量是否随时间变化，可分为静态测量和动态测量。 测量手段的不同，分为直接测量和间接测量。测量手段的不同，分为直接测量和间接测量。 测量结果的显示方式不同，分为模拟式测量和数字式测量。测量结果的显示方式不同，分为模拟式测量和数字式测量。 测量时是否与被测对象接触，分为接触式测量和非接触式测量。测量时是否与被测对象接触，分为接触式测量和非接触式测量。 在线测量：在生产流水线上监视产品质量，反之离线测量。在线测量：在生产流水线上监视产品质量，反之离线测量。7/21/2024161、静态测量与动态测

14、量、静态测量与动态测量静态测量：对缓慢变化的对象进行测量。静态测量：对缓慢变化的对象进行测量。 7/21/202417 动态测量：测量动态过程动态测量：测量动态过程 可以显示波形的手可以显示波形的手持示波器持示波器电涡流传感器测转速电涡流传感器测转速7/21/2024182、直接测量与间接测量、直接测量与间接测量直接测量：用标定仪表直接读取被测量的测量结果。直接测量：用标定仪表直接读取被测量的测量结果。 电子卡尺直接测量长度电子卡尺直接测量长度间接测量：对多个被测量进行测量，经过计算求得间接测量：对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量。被测量。测量金球的密度，先测出金球的重量，再测量出金测量

15、金球的密度，先测出金球的重量，再测量出金球的直径，再计算出金球的体积，最后求出金球的球的直径，再计算出金球的体积，最后求出金球的密度。密度。 7/21/2024193 3、接触式测量和非接触式测量、接触式测量和非接触式测量 接触测量接触测量非接触式测量不影响被测对非接触式测量不影响被测对象的运行工况象的运行工况 例：红外测例：红外测速速7/21/2024204 4、在线测量和离线测量、在线测量和离线测量 在线测量在线测量在流水线上，边加工，边检验，可提在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。高产品的一致性和加工精度。 离线产品质量检验离线产品质量检验在线检测滚珠在线检测滚珠是

16、否脱离是否脱离7/21/202421根据测量的具体手段来分，分为偏位式、零根据测量的具体手段来分，分为偏位式、零位式、微差式位式、微差式 1、偏位式测量：、偏位式测量： 被测量作用于仪表内部的比较装置。例如：被测量作用于仪表内部的比较装置。例如：弹簧秤测量物体质量。弹簧秤测量物体质量。 必须事先用标准量具对仪表刻度进行校正。必须事先用标准量具对仪表刻度进行校正。容易产生灵敏度漂移和零点漂移。过程简单、快容易产生灵敏度漂移和零点漂移。过程简单、快速。但精度不高。速。但精度不高。7/21/2024222 2、零位式测量：、零位式测量： 被测量与仪表内部的标准量，系统达到平衡时，被测量与仪表内部的标

17、准量，系统达到平衡时，用已知标准量的值决定被测量的值。例如用天平测量用已知标准量的值决定被测量的值。例如用天平测量物体的质量。物体的质量。 零位式测量的特点是精度高，但平衡复杂，多适零位式测量的特点是精度高，但平衡复杂，多适用于缓慢信号的测量。用于缓慢信号的测量。3 3、微差式测量：、微差式测量： 综合了偏位式速度快和零位式测量法精度高的综合了偏位式速度快和零位式测量法精度高的优点。这种方法预先使被测量与测量装置内部的标优点。这种方法预先使被测量与测量装置内部的标准量取得平衡，当测量有微小变化时，测量装置失准量取得平衡，当测量有微小变化时，测量装置失去平衡，用偏位式仪表指示出其变化部分的数值。

18、去平衡，用偏位式仪表指示出其变化部分的数值。7/21/202423第二节第二节 测量误差及分类测量误差及分类 一、绝对误差和相对误差一、绝对误差和相对误差1 1、绝对误差：、绝对误差：= =A Ax x0 0某采购员分别在三家商店购买某采购员分别在三家商店购买100kg100kg大米、大米、10kg10kg苹苹果、果、1kg1kg巧克力，发现均缺少约巧克力，发现均缺少约0.5kg0.5kg，但该采购但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？绝对误差虽然都是绝对误差虽然都是0.5kg0.5kg，但，但巧克力的相对误差最巧克力的相对误差最大。大。 7/21

19、/2024242、相对误差及精度等级、相对误差及精度等级 几个重要公式：几个重要公式：示值相对误差示值相对误差满度相对误差满度相对误差准确度准确度(精度精度)绝对误差绝对误差 = =A Ax x0 0 实际相对误差实际相对误差7/21/2024253 3、仪表的准确度等级和基本误差表、仪表的准确度等级和基本误差表 等级等级0.10 0.2.20 0.5.51 1.0.01 1.5.52 2.5.55 5.0.0基本误差基本误差0.1%0.1%0.2%0.2%0.5%0.5%1.0%1.0%1.5%1.5%2.5%2.5%5.0%5.0%举例：在正常情况下，用举例：在正常情况下，用0.50.5级

20、、量程为级、量程为100100温度表温度表 来来 测量温度时，可能产生的最大绝对误差为：测量温度时，可能产生的最大绝对误差为：m m（0.5%0.5%）A Am m（0.5%1000.5%100）0.50.57/21/202426例：某压力表准确度为例：某压力表准确度为2.5级，量程为级，量程为01.5MPa，求：求：1）可能出现的最大满度相对误差）可能出现的最大满度相对误差 m。2）可能出现的可能出现的最大绝对误差最大绝对误差 m为多少为多少kPa 。3）测量结果显示为测量结果显示为0.70MPa时，可能出现的最大示值相对误差时，可能出现的最大示值相对误差 x。 解解: 1）可能出现的最大满

21、度相对误差可以从准确度）可能出现的最大满度相对误差可以从准确度 等级直接得到，即等级直接得到，即 m2 5%。 2 2） m m m m A Am m22 5 5 .5MPa.5MPa 0.0375MPa0.0375MPa37.5kPa37.5kPa 结论：结论： x的绝对值总是大于（在满度时等于）的绝对值总是大于（在满度时等于） m7/21/202427例：例： 现有准确度为现有准确度为0.5级的级的0300的和准确度为的和准确度为1.0级的级的0100的两个温度计，要测量的两个温度计，要测量80的温的温度，试问采用哪一个温度计好？度，试问采用哪一个温度计好？ 解解 ： 计计算算用用0.5级

22、级表表以以及及1.0级级表表测测量量时时，可可能能出出现现的的最最大大示示值值相相对对误误差差分分别别为为1.88%和和1.25%。计计算算结结果果表表明明，用用1.0级级表表比比用用0.5 级级表表的的示示值值相相对对误差的绝对值反而小，所以更合适。误差的绝对值反而小，所以更合适。 由由上上例例得得到到的的结结论论：在在选选用用仪仪表表时时应应兼兼顾顾准准确确度度等等级级和和量量程程，通通常常希希望望示示值值落落在在仪仪表表满满度度值值的的2/3以上。以上。7/21/202428二、误差产生的性质：二、误差产生的性质：1.1.粗大误差粗大误差 明显偏离真值的误差称为粗大误差，也叫过失明显偏离

23、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。件下的误差。当发现粗大误差时，应予以剔除。 7/21/202429产生粗大误差的一个例子产生粗大误差的一个例子雷电产生尖峰干扰雷电产生尖峰干扰 7/21/202430 在重复

24、性条件下，对同一被测量在重复性条件下，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。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凡误差的数值固定或按一定规律变化者，均属于系统误差。者，均属于系统误差。 系统误差是有规律性的，因此可系统误差是有规律性的，因此可以通过实验的方法或引入修正值的方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。表的有关部件予以消除。 2.2.系统误差系统误差夏天摆钟变慢的夏天摆钟变慢的原因是什么？原因是什么？7/2

25、1/2024313.3.随机误差随机误差 测测量量结结果果与与在在重重复复条条件件下下，对对同同一一被被测测量量进进行行无无限多次测量所得结果的平均值之差称为随机误差。限多次测量所得结果的平均值之差称为随机误差。 也也可可以以采采用用如如下下的的表表达达：在在同同一一条条件件下下，多多次次测测量量同同一一被被测测量量，有有时时会会发发现现测测量量值值时时大大时时小小，误误差差的的绝绝对对值值及及正正、负负以以不不可可预预见见的的方方式式变变化化，该该误误差差称称为为随机误差。随机误差。 存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误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

26、用实验的方法消除，也不差的出现是随机的，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。从正态分布规律。7/21/202432 随机事件与随机误差有区别，随机事件随机事件与随机误差有区别，随机事件并不一定符合并不一定符合正态分布规律。彩票摇奖属于正态分布规律。彩票摇奖属于随机事件随机事件 彩票摇奖彩票摇奖随机误差的正态分布随机误差的正态分布7/21/2024334.4.静态误差、动态误差静态误差、动态误差 由心电图仪放由心电图仪放大器带宽不够引起大器带宽不够引起的动态误差的动态误差 前面所述为静态误差，当前

27、面所述为静态误差，当被测量随时间迅速变化时，系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，这种误测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。差称为动态误差。 7/21/202434 对测量结果的数据处理主要有两点要求：对测量结果的数据处理主要有两点要求： 一是得到最接近被测量的近似值一是得到最接近被测量的近似值 二是估计出测量结果的近似值的范围二是估计出测量结果的近似值的范围1 1、随机误差的正态分布规律、随机误差的正态分布规律长度相对长度相对测量值测量值三、对测量结果的数据处理：三、对测量结果的数据处理：7/21/2024351 1）集中性

28、：大量的测量值集中分布于算术平均值）集中性：大量的测量值集中分布于算术平均值 附近。附近。随机误差的正态分布规律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。）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）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，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即出现绝对误差很大的情况很少 。粗大粗大 误差的测量值应予以剔除。误差的测量值应予以剔除。7/21/202436nxi / mm18.0428.0237.9645.9959.3367.982 2、测

29、量结果的数据处理、测量结果的数据处理 例：用核辐射式测厚仪对钢板的厚度进行例：用核辐射式测厚仪对钢板的厚度进行6 6次等精次等精度测量，所得数据如下表（单位为度测量，所得数据如下表（单位为mmmm），请指出哪几），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。值公式求出钢板厚度。 7/21/202437解：解：5.995.99以及以及9.339.33为粗大误差，予以剔除，将剩余为粗大误差，予以剔除，将剩余4 4 个测量值计算算术平均值：个测量值计算算术平均值：nxi / mm18.0428.0237.9645.9959

30、.3367.987/21/2024383 3、误差的处理：、误差的处理：如果一个测量系统由若干个单元组成，将误差合成。如果一个测量系统由若干个单元组成，将误差合成。（1 1）绝对值合成法绝对值合成法（2 2）方均根合成法）方均根合成法 x1n32y1y2y3yn1yn7/21/202439 例：用核辐射钢板测厚仪测钢板厚度，已知例：用核辐射钢板测厚仪测钢板厚度，已知PINPIN型型射线二极管的测量误差为射线二极管的测量误差为5%5%，微电流放大器误，微电流放大器误差为差为2%2%，指针表误差为，指针表误差为1%1%，求测量的总误差。，求测量的总误差。 2 2）用绝对值合成法计算测量误差）用绝对

31、值合成法计算测量误差解：解：1）用方均根合成法）用方均根合成法结论：结论：1、用方均根合成法估算测量的总误差较为合理、用方均根合成法估算测量的总误差较为合理2、不必提高显示仪表的精度，应提高误差最大的某、不必提高显示仪表的精度，应提高误差最大的某 个环节的测量精度。个环节的测量精度。7/21/202440第三节第三节 传感器及基本特性传感器及基本特性 一、传感器的组成一、传感器的组成 非电量非电量或电量或电量敏感敏感元件元件非电量非电量传感传感元件元件电参量电参量测量转测量转换电路换电路电量电量敏感元件：敏感元件：传感器中直接感受被测量的元件，即被测量通过传感器传感器中直接感受被测量的元件，即

32、被测量通过传感器的敏感元件转换成被测量有确定关系、更易于转换的非的敏感元件转换成被测量有确定关系、更易于转换的非电量电量传感元件：传感元件：将非电量转换成电量。将非电量转换成电量。测量转换电路：测量转换电路：传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流、传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流、频率。频率。 7/21/2024411-弹簧管（敏感元件）弹簧管（敏感元件） 2-电位器（传感元件、测量转换电路）电位器（传感元件、测量转换电路） 3-电刷电刷 4-传动机构（齿轮、齿条）传动机构（齿轮、齿条） 举例测量压力的电位式压力传感器举例测量压力的电位式压力传感器 7/21/202442

33、传感器的特性：传感器的特性： 一般指输入、输出特性。有静态、动态特性。一般指输入、输出特性。有静态、动态特性。本课程学习静态特性的有关指标。本课程学习静态特性的有关指标。 静态特性包括：静态特性包括： 灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性。电磁兼容性、可靠性。 二、传感器的特性二、传感器的特性7/21/2024431 1、灵敏度、灵敏度 在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值 对线性传感器灵敏度是直线的斜率：对线性传感器灵敏度是直线的斜率：S = Y/X S = Y/X 对非线性传感器灵

34、敏度为一变量：对非线性传感器灵敏度为一变量： S = S = dy/dxdy/dx 灵敏度单位，灵敏度单位，mv/mm mv/yyxxYYX X S = Y/XS = Y/XS = S = dy/dxdy/dx 7/21/202444分辨力：分辨力： 指传感器能检出被测信号的最小变化量。当被测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，如果没有其他附加说明，何反应。对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨可以认为该表的最后一位所表示的数值

35、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力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。差。分辨率：分辨率： 将分辨力除以仪表的满量程就是仪表的分辨率，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，是量纲为分辨率常以百分比或几分之一表示，是量纲为1 1的数。的数。 7/21/2024453 3、线性度、线性度YXYiXiLmaxY=kx+b线性度：线性度： 又称非线性误差，处理的方法是：作图法、端基又称非线性误差，处理的方法是：作图法、端基曲线法、最小二乘法，准确度依次升高，现多用计算曲线法、最小二乘法，准确度依次升高，现多用计算机处理。机处理。

36、Lmax 最大非线性绝对误差最大非线性绝对误差 Y YFSFS 满量程输出满量程输出 线性度线性度 线性度是表征实际特性与拟合直线线性度是表征实际特性与拟合直线 不吻合的参数不吻合的参数7/21/2024464 4、迟滞、迟滞 传感器在正、反行程传感器在正、反行程期间输入、输出曲线不重期间输入、输出曲线不重合的现象称迟滞。正向曲合的现象称迟滞。正向曲线是在输入量线是在输入量x x从零开始从零开始增大到满量程所得曲线，增大到满量程所得曲线，反向特性与之相反。反向特性与之相反。 磁滞会引起分辨力差，磁滞会引起分辨力差，造成测量盲区，希望磁滞造成测量盲区，希望磁滞越小越好。越小越好。yoxy1y2y

37、FSHmax7/21/202447产生迟滞误差的原因：产生迟滞误差的原因： 由于敏感元件材料的物理性质缺陷造成的。由于敏感元件材料的物理性质缺陷造成的。 如如弹性元件的滞后、外加磁场、电场作用的铁磁体、铁弹性元件的滞后、外加磁场、电场作用的铁磁体、铁电体。迟滞误差的存在使输入输出不能一一对应。出电体。迟滞误差的存在使输入输出不能一一对应。出现的误差大、小视具体情况而定。现的误差大、小视具体情况而定。例：一电子秤例：一电子秤 增加砝码增加砝码 10g 50g 100g 200g 10g 50g 100g 200g 电桥输出电桥输出 0.5mv 2mv 4mv 10mv 0.5mv 2mv 4mv

38、 10mv 减砝码输出减砝码输出 1mv 3mv 6mv 10mv1mv 3mv 6mv 10mv由此例看出加载时，读数变大，此误差为系统误差。由此例看出加载时，读数变大，此误差为系统误差。7/21/2024485 5、稳定性、稳定性 表示传感器在一较长时间内保持性能参数的能表示传感器在一较长时间内保持性能参数的能力。包含稳定度、环境影响两个方面。力。包含稳定度、环境影响两个方面。 稳定度指所有条件不变，规定时间维持示值不稳定度指所有条件不变，规定时间维持示值不变的能力。例如某仪表输出电压值在变的能力。例如某仪表输出电压值在8h8h内的最大变内的最大变化量化量1.3mV1.3mV。 环境影响指

39、由外界环境变化而引起的示值变化。环境影响指由外界环境变化而引起的示值变化。一般由零漂和灵敏度漂移。零漂可以由重新调零克一般由零漂和灵敏度漂移。零漂可以由重新调零克服。或者与灵敏度漂移可以由计算机处理。服。或者与灵敏度漂移可以由计算机处理。 环境影响的因素有：温度、湿度、气压、电源环境影响的因素有：温度、湿度、气压、电源电压、电源频率，其中温度的影响最大，具体克服电压、电源频率，其中温度的影响最大，具体克服办法在第十三章学习。办法在第十三章学习。7/21/2024496 6、可靠性、可靠性 ： 可靠性是反映检测系统在规定的条件下，在规定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

40、一种综合性的质量指标。的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。 浴盆曲线浴盆曲线磨合期又称磨合期又称早期失效期早期失效期稳定期又称稳定期又称偶然失效期偶然失效期失效期又称失效期又称衰老失效期衰老失效期7/21/202450“老化老化”试验：试验：在检测设备通电的情况下，将之放置于高温环境在检测设备通电的情况下，将之放置于高温环境 低低温环境温环境 高温环境高温环境反复循环。老化之后的系统在反复循环。老化之后的系统在现场使用时，故障率大为降低现场使用时，故障率大为降低 。7/21/202451（七）电磁兼容性（七）电磁兼容性： 对检测技术来说，主要考虑在恶劣的电磁干扰对检测技术来说，主要考虑在恶劣的电磁干扰环境中，系统必须能正常工作，并能取得精度等级环境中，系统必须能正常工作，并能取得精度等级范围内的正确测量结果范围内的正确测量结果。 具体的抗电磁干扰、提高电磁兼容能力的方法具体的抗电磁干扰、提高电磁兼容能力的方法在十三章学习。在十三章学习。7/21/202452