传感器与检测技术第二版胡向东著第十三章 检测技术基础课件.ppt

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1、下页返回第13章检测技术基础13.1测量方法13.2测量系统13.3测量不确定度本章要点13.1测量方法1.测量测量是检测技术的重要组成部分，是以确定被测对象量值为目的的一系列操作。测量是将被测量与同种性质的标准量进行比较，从而确定被测量对标准量的倍数。它可由下式表示：——被测量值；——标准量，即测量单位；——数值(比值)，含有测量误差。式中下页上页返回2.测量方法1)直接测量、间接测量和组合测量(1)直接测量在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算，就能直接表示测量所需要的结果，称为直接测量。(2)间

2、接测量有的被测量无法或不便于直接测量，这就要求在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，然后将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需的结果，这种方法称为间接测量。下页上页返回(3)组合测量(又称联立测量)在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程组，才能得到最后结果，则称这样的测量为组合测量。组合测量操作手续复杂，耗时较长，是一种特殊的精密测量方法，一般仅适用于科学实验或特殊场合。下页上页返回下页上页返回2）偏差式测量、零位式测量和微差式测量（1）偏差式测量在测量过程中，

3、用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法。此方法测量过程比较简单，迅速，但精度较低。图l3-l压力表下页上页返回采用零位式测量法进行测量时，优点是可以获得比较高的测量精度。但是，测量过程比较复杂，在测量时，要进行平衡操作，花费时间长。仅适用于测量变化缓慢的信号。（2）零位式测量在测量过程中，用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。（3）微差式测量微差式测量法是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的测

4、量方法。这种方法是将被测的未知量与已知的标准量进行比较，并取得差值，然后，用偏差法测得此差值。微差式测量法的优点是反应快，而且测量精度高，它特别适用于在线控制参数的检测。下页上页返回3)等精度测量与非等精度测量在整个测量过程中，若影响和决定测量精度的全部因素(条件)始终保持不变，即在同样的环境条件下，对同一被测量进行多次重复测量，称为等精度测量。用不同精度的仪表或不同的测量方法，或在环境条件相差很大的情况下对同一被测量进行多次重复测量称为非等精度测量。下页上页返回4)静态测量与动态测量被测量在测量过程中认为是固

5、定不变的，这种测量称为静态测量。若被测量在测量过程中是随时间不断变化的，这种测量称为动态测量。在实际测量过程中，一定要从测量任务的具体情况出发，经过认真的分析后，再决定选用哪种测量方法。下页上页返回13.2测量系统1.检测系统的构成检测系统的原理结构框图下页上页返回2.开环检测系统与闭环检测系统1)开环检测系统开环检测系统，结构较简单，但各环节特性的变化都会造成测量误差。下页上页返回2)闭环检测系统下页上页返回经整理得当>>1时，则系统的输入输出关系为≈此系统的输入输出关系由反馈环节的特性决定，放大器等环节特性的

6、变化不会造成测量误差，或造成的误差很小。下页上页返回13.3测量不确定度1.测量误差测量误差就是测量值（指示值）与真实值之间的差值，它反映了测量的精度。1)测量误差的表示方法(1)绝对误差和相对误差绝对误差表示测量值与被测量真实值(真值)之间的差值，即下页上页返回对测量值进行修正时，被测量真实值应等于测量值加上修正值，即A=x+c。其中修正值c是与绝对误差大小相等、符号相反的值。在实际应用中更多地是用相对误差来代替绝对误差表示测量结果，这样可以更客观地反映测量的准确性。①实际相对误差②示值(标称)相对误差下页

7、上页返回③引用(满度)相对误差它是指测量仪表中相对仪表满量程的一种相对误差。仪表的精度等级是根据引用误差来确定的。我国电工仪表的精度等级按的大小分为七级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0。下页上页返回(2)基本误差和附加误差基本误差是指仪表在规定的标准条件下所具有的误差。标准条件一般指检测系统在标定刻度时所保持的电源电压(220±5)V、电网频率(50±2)Hz、环境温度(20±5)℃、湿度(65%±5%)RH。附加误差是指当仪表的使用条件偏离标准条件时出现的误差。下页上页返回(3)工具误差

8、和方法误差工具误差是指由于测量工具本身不完善引起的误差。方法误差也称理论误差，是指测量方法不精确、理论依据不严密及对被测量定义不明确等因素所产生的误差。下页上页返回2)误差的性质(1)系统误差(简称系差)在一定的条件下，对同一被测量进行多次重复测量，如果误差按照一定的规律变化，则把这种误差称为系统误差。系统误差决定了测量的准确度。系统误差是有规律性的，因此可以通过实验或引