檢測與轉換技術

1、檢測與轉換技術第1頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四學習本課的目的 (1)掌握自動檢測與轉換技術的基本知識 (2)學會如何選擇傳感器和測量儀表 (3)了解檢測與轉換技術的發(fā)展現(xiàn)狀授課方法： 關鍵知識點講解與復習題講解相結合引子第2頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四提綱目錄第一篇 檢測與轉換技術的基本概念(0.5天)第二篇 傳感器原理與應用(1.5天)第三篇 測量儀器儀表(1天)第3頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四現(xiàn)代信息技術的三大基礎信息提取 信息傳輸 信息處理傳感器技術 通信技術 計算機技術 感官 神經 大腦 傳感器技

2、術是信息技術中的源頭技術 第一篇 檢測與轉換技術的基本概念第4頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四測量誤差測量誤差的主要來源？如何剔除壞值？最大相對誤差的計算第5頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四測量的分類1、什么是靜態(tài)測量？第6頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四對緩慢變化的對象進行測量也屬于靜態(tài)測量最高、最低溫度計管內分別裝入水銀和無色酒精，由于酒精與水銀膨脹系數(shù)懸殊，當溫度上升時，酒精膨脹，于是迫使水銀擠向毛細管內而上升，上指針亦隨之而上升，指示到達最高溫度；當溫度下降，則水銀回流至另一管，將下指針推至最低溫度處。第7頁

3、，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四2、什么是動態(tài)測量？地震測量震動波形第8頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四3、什么是直接測量？電子卡尺第9頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四間接測量對多個被測量進行測量，經過計算求得被測量。阿基米德測量皇冠的比重第10頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四什么是接觸式測量？第11頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四非接觸式測量，比如雷達測速利用紅外線輻射測量供電設備的表面溫度車載雷達測速第12頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四

4、什么是在線測量？第13頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四離線測量批量產品的質量“人工”離線測量第14頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四等精度測量（填空題）書P3（1）在（同一條件）下所進行的一系列重復測量稱為（等精度測量）。特點：a.各次測量具有相同的精度。b.同一個人在相同的試驗條件下，在短時間內對同一試樣進行多次重復測量，可視為等精度測量。 c.不同的實驗室在相同的條件下對相同的試樣進行的多次重復測量，或同一個人在相同的試驗條件下，在較長的時間內對同一試樣進行的多次重復測量，有可能是等精度測量，亦可能是非等精度測量，是否為等精度測量，需對測量

5、的方差進行等方差性檢驗。測量誤差概念及分類第15頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四真值（填空題）書P3（2）被測量本身所具有的真正值，稱之為（真值）真值是可以接近卻難以達到一個理想化的概念。因為一切測量都存在有誤差，所以一般是無法得到的。示值（填空題）書P4（3）測量器具讀數(shù)裝置所指示出來的被測量數(shù)值稱為（ 示值）第16頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四絕對誤差：（填空題）書P4絕對誤差是(示值)與(被測量真值)之間的差值 x=x-A0 式中： x-示值，A0-真值意義：反映的是測量結果偏離實際值的情況，主要用于標準器具的校準備注：實際應用中，用

6、被測量的實際值(約定值）A代替真值 修正值C=-X(絕對值相同，符號相反） A=x+C誤差的表示方法測量誤差有絕對誤差和相對誤差兩種表示方法第17頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四【示例】一臺晶體管毫伏表的10mv檔，用其測量，示值x=8mv,在檢定該表時，8mv刻度處的修正值C=-0.03mv,請計算被測電壓的實際值？ U=x+C=8+(-0.03)=7.97mv（1）含有誤差的指示值加上修正值之后，可以消除誤差的影響（2）測量儀表要定期檢定，保證修正值的準確。第18頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四相對誤差（填空題）書P4(4)絕對誤差與被測

7、量的約定值之比，稱為（相對誤差）實際相對誤差示值相對誤差最大滿度(引用）相對誤差準確度等級（精度等級）P33儀表的量限范圍內可能出現(xiàn)的最大絕對誤差，儀表的量限用最大值反映全局儀表準確度習慣上稱為精度,準確度等級習慣上稱為精度等級.第19頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四電工儀表就是按引用誤差的值進行分級的，是儀表在工作條件下不應超過的最大引用相對誤差。我國電工儀表共分七級：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0.若儀表為K級，則說明該儀表的最大滿度相對誤差不超過k%。例：某指針式電壓表的準確度為2.5級，用它來測量電壓時可能產生的最大滿度相對誤差為2.5

8、% 。測量點的最大相對誤差的計算公式在使用這類儀表測量是，應選擇適當?shù)牧砍蹋故局当M可能地接近滿度值，指針最好能偏轉在不小于滿度值2/3以上的區(qū)域。最大相對誤差第20頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四什么叫準確度和準確度等級? 準確度是指測量結果和實際值的一致程度，準確度等級高意味著系統(tǒng)誤差和隨機誤差都很小。 準確度等級是儀表按準確度高低分成的等級，它決定儀表在標準條件下的誤差限，也就是儀表基本誤差的最大允許值，如果某臺儀表的最大基本允許引用誤差為1.5%，則該儀表的準確度等級為1.5級。準確度和準確度等級電工儀表準確度等級第21頁，共37頁，2022年，5月20日，2

9、3點19分，星期四思考題： 1. 某公司生產測量溫度的儀表，滿度誤差均在1.11.6之間，該系列產品屬于哪一級溫度表？ 2.某車間希望測量溫度的儀表滿度相對誤差控制在1.11.6之間，應購買哪一級溫度表？注意：在確定一個儀表的精度等級時,要求儀表的允許誤差應該大于或等于儀表校驗時所得到的最大引用誤差；而根據工藝要求來選擇儀表的精度等級時，儀表的允許誤差應該小于或等于工藝上所允許的最大引用誤差。1.5 級 or 2.5級1.5 第22頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四 某采購員分別在三家商店購買100kg大米、10kg蘋果、1kg巧克力，發(fā)現(xiàn)均缺少約0.5kg，但該采購員

10、對賣巧克力的商店意見最大，是何原因？ 滿度相對誤差與示值相對誤差第23頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四用同一臺磅秤測量三個不同重量物體的示值誤差的比較，請得出結論。滿度相對誤差相等，示值相對誤差的差別很大第24頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四例1：某溫度傳感器的測溫范圍為-50250，其允許最大誤差為3。問此傳感器的精度等級是多少？當測量到50和200時，其最大誤差分別是多少？怎樣合理選擇儀表的量程？解：Am=250-(-50)=300m=3 即精度等級為1.0測量到50和200時，最大誤差為3測量值應選擇：測量時注意選擇量程，盡量使儀表指示

11、在滿度值的2/3以上區(qū)域。計算題第25頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四例2：有兩塊直流電流表，它們的準確度等級和量限分別為(1.0級，0250mA)、(2.5級，075mA)?，F(xiàn)在要測量50mA的直流電流，為了減少測量誤差，選用哪塊表好？為什么？解：測量50mA電流時，第1塊表的最大相對誤差為： 第2塊表的最大相對誤差為：因為第2塊表的相對誤差較小，所以選擇第2塊好。第26頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四例3：MF30型萬用表，其準確度為2.5級，用100V檔測量一個20V和80V的標準電壓，問測量哪一個電壓誤差?。?解：測量20V時的最大相

12、對誤差測量80V時的最大相對誤差比較被測電壓20V和80V的最大相對誤差可以看出：前者比后者的誤差大的多。因此，用一塊萬用表的同一個量程測量兩個不同電壓的時候，誰離滿擋值近，誰的準確度就高。所以，在測量電壓時，應使被測電壓指示在萬用表量程的2/3以上。只有這樣才能減小測量誤差。第27頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四例4、MF-30型萬用表，其準確度為2.5級，。分別選用100V檔和25V檔測量一個23V的標準電壓。問哪一檔的測量誤差??？解：25V檔23V標準電壓時的最大相對誤差：（誤差?。?00V檔測量23V標準電壓時的最大相對誤差：在滿足被測信號數(shù)值的情況下，應選擇

13、量程小的檔位。第28頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四例：某指針式萬用表的面板如圖所示，問：用它來測量直流（-）、交流（）電壓時，可能產生的滿度相對誤差分別為多少？滿度相對誤差第29頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四 例：用指針式萬用表的10V量程測量一只1.5V干電池的電壓，示值如圖所示，問：選擇該量程合理嗎？第30頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四測量誤差的來源（1）儀器誤差：如零點漂移、刻度不準（2）影響誤差：溫度、濕度、震動、電磁場（3）方法誤差：測量方法不合理（4）人身誤差：分辨力、責任心、業(yè)務能力、不良習慣、操

14、作不當（5）測量對象發(fā)生變化測量誤差的來源第31頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四粗大誤差 明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差（簡稱粗差），也叫過失誤差。粗大誤差主要是由于測量人員的粗心大意及電子測量儀器受到突然而強大的干擾所引起的。如測錯、讀錯、記錯、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。就數(shù)值大小而言，粗大誤差明顯超過正常條件下的誤差。當發(fā)現(xiàn)粗大誤差時，應予以剔除。拉依達準則壞值壞值的殘余誤差含壞值在內的全部測量值的算術平均值凡殘余誤差大于三倍標準偏差則被認為是粗差，它所對應的測量值就是壞值，應當予以舍棄第32頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四產生粗大

15、誤差的一個例子第33頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四系統(tǒng)誤差在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值與被測量的真值之差，稱為系統(tǒng)誤差。凡誤差的數(shù)值固定或按一定規(guī)律變化者，均屬于系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的，因此可以通過實驗的方法或引入修正值的方法計算修正，也可以重新調整測量儀表的有關部件予以消除。 按某種函數(shù)規(guī)律變化夏天擺鐘變慢的原因是什么？熱漲冷縮第34頁，共37頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四隨機誤差 測量結果與在重復條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值之差稱為隨機誤差（偶然誤差）。 也可以采用如下的表達：在同一條件下，多次測量同一被測量，有時會發(fā)現(xiàn)測量值時大時小