测试技术与传感技术

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1、测试技术与传感技术是信息技术三大支柱（传感技术、通信技术和计算机技术）之一，与通信技术、计算机技术一起分别构成信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。测试的基本任务：1.获取有用的信息，即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法与必需的信号分析及数据处理，获得与被测对象有关的信息，最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。2.完整的测试过程包括：被测对象、测试方法、数值和计量单位、测量误差等。现代测试系统特点：1)高精度和高分辨率；2)高速实时数据分析处理；3)高可靠性和稳定性；4)多功能

2、扩展；5)自校准和自动故障诊断；6)多种形式输出和存储结果。现代测试技术的发展趋势:1、传感器向新型、微型、智能型方向发展;利用新材料（半导体、陶瓷、有机材料等）、新原理（生物、物理、化学效应等）、新工艺开发出的新型传感器。2、测试仪器向高精度、集成化、多功能、在线监测、性能标准化和低价格发展3、测量数据处理以计算机为核心，使测量、分析处理、显示及故障预报向自动化、网络化发展测量误差基本概念:真值——指被测量在一定条件下客观存在的、实际具备的量值。真值是不可确切获知的，实际测量中常用“约定真值”和“相对真

3、值”。约定真值是用约定的办法确定的真值，如砝码的质量。相对真值是指具有更高精度等级的计量器的测量值。标称值——计量或测量器具上标注的量值。如标准砝码上标注的质量数。示值——由测量仪器（设备）给出的量值，也称测量值或测量结果测量误差——测量结果与被测量真值之间的差值误差公理——一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学试验的过程之中。研究误差的目的是找出适当的方法减小误差，使测量结果更接近真值。准确度——是测量结果中系统误差与随机误差的综合，表示测量结果与真值的一致程度，由于真值未知，准确度是个定性的概

4、念。测量不确定度——表示测量结果不能肯定的程度，或说是表征测量结果分散性的一个参数。它只涉及测量值，是可以量化的。经常由被测量算术平均值的标准差、相关量的标定不确定度等联合表示。按产生原因分类1）方法误差:方法误差是由于检测系统采用的测量原理与方法本身所产生的测量误差，是制约测量准确性的主要原因；2）环境误差:环境误差是由于环境因素对测量影响而产生的误差。例如环境温度、湿度、灰尘、电磁干扰、机械振动等存在于测量系统之外的干扰会引起被测样品的性能变化，使检测系统产生的误差；3）装置误差：装置误差是检测系统本

5、身固有的各种因素影响而产生的误差。传感器、元器件与材料性能、制造与装配的技术水平等都直接影响检测系统的准确性和稳定性产生的误差；4）处理误差：数据处理误差是检测系统对测量信号进行运算处理时产生的误差，包括数字化误差、计算误差等；5）随机误差：相同条件下测量产生的偶然误差（重复测量）。按误差性质分类1）系统误差——在重复条件下，对同一物理量无限多次测量结果的平均值减去该被测量的真值。系统误差大小、方向恒定一致或按一定规律变化。2）随机误差——测量示值减去在重复条件下同一被测量无限多次测量的平均值。随机误差具

6、有抵偿特性。产生原因主要是温度波动、振动、电磁场扰动等不可预料和控制的微小变量。3）粗大误差——明显超出规定条件下预期的误差，它是统计异常值。应剔除含有粗大误差的测量值。产生原因主要是读数错误、仪器有缺陷或测量条件突变等。系统误差的消除根据不同测量目的，对测量仪器、仪表、测量条件、测量方法及步骤等进行全面分析，发现系统误差，采用相应的措施来消除或减弱它。1.分析系统误差产生的根源，从产生的来源上消除：仪器、环境、方法、人员素质等。2.分析系统误差的具体数值和变换规律，利用修正的方法来消除：通过资料、理论推

7、导或者实验获取系统误差的修正值，最终测量值＝测量读数＋修正值。3.针对具体测量任务可以采取一些特殊方法，从测量方法上减小或消除系统误差，如：差动法、替代法。多次测量求平均值不能减小系统误差随机误差的统计特征:（1）对称性：绝对值相等的正、负误差出现的概率相同。（2）有界性：绝对值很大的误差出现的概率为零。在一定的条件下，误差的绝对值不会超过某一界限。（3）单峰性：绝对值小的误差出现的概率大于绝对值大的误差出现的概率;（4）抵偿性:随着测量次数的增加，随机误差的代数和趋于零。静态特性的基本参数:灵敏度：传感

8、器输出变化量与输入变化量之比为静态灵敏度，其表达式为传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的组成：敏感元件、变换元件、辅助元件等弹性敏感元件的结构与力学特性：F——被测作用力，E——材料的弹性模量，A——横截面积，μ——材料的泊松系数，ρ——材料的密度，l——柱式弹性元件的长度柱式弹性敏感元件主要用于电阻应变式拉（压）力等传感器。电桥按其电源性质的不同可以分为直流电桥和交流电桥。直流电桥