内蒙古大学传感器与检测技术课件第11章检测技术基础
110页1、第11章 检测检测 技术术基础础11.1 测测量技术术111.2 测测量数据的估计计和处处理11.3 测测量系统统32概述 在科学技术术高度发发达的现现代社会中,人类类已进进入瞬息万变变的信息时时代。人们们在从事工业业生产产和科学实验实验 等活动动中,主要依靠对对信息资资源的开发发、获获取、传输传输 和处处理。传传感器处处于研究对对象与测测控系统统的接口位置,是感知、获获取与检测检测 信息的窗口,一切科学实实验验和生产过产过 程,特别别是自动检测动检测 和自动动控制系统统要获获取的信息,都要通过传过传 感器将其转换为转换为容易传输传输 与处处理的电电信号。概述在工程实实践和科学实验实验 中提出的检测检测 任务务是正确及时时地掌握各种信息,大多数情况下是要获获取被测对测对 象信息的大小,即被测测量的大小。这样这样 ,信息采集的主要含义义就是测测量,取得测测量数据。11.1 测量技术测量技术 11.1.1 测测量的定义义 测测量是以确定量值为值为 目的的一系列操作。所以测测量也就是将被测测量与同种性质质的标标准量进进行比较较,确定被测测量对标对标 准量的倍数。它可由下式表示:(11-1)
2、(11-2) 11.1 测量技术测量技术 式中:x被测测量值值; u标标准量,即测测量单单位; n比值值(纯纯数),含有测测量误误差。由测测量所获获得的被测测的量值值叫测测量结结果。测测量结结果可用一定的数值值表示,也可以用一条曲线线或某种图图形表示。但无论论其表现现形式如何,测测量结结果应应包括两部分:比值值和测测量单单位。确切地讲讲,测测量结结果还应还应 包括误误差部分。 11.1 测量技术测量技术被测测量值值和比值值等都是测测量过过程的信息,这这些信息依托于物质质才能在空间间和时间时间 上进进行传递传递。参数承载载了信息而成为为信号。选择选择 其中适当的参数作为测为测 量信号,例如热电热电偶温度传传感器的工作参数是热电热电 偶的电势电势 ,差压压流量传传感器中的孔板工作参数是差压压P。测测量过过程就是传传感器从被测对测对 象获获取被测测量的信息,建立起测测量信号,经过变换经过变换 、传输传输 、处处理,从而获获得被测测量的量值值。11.1 测量技术测量技术在工程上,所要测测量的参数大多数为为非电电量,这这促使人们们用电测电测 的方法来研究非电电量,即研究用电测电测 的方法测测量非
3、电电量的仪仪器仪仪表,研究如何能正确和快速地测测得非电电量的技术术。11.1 测量技术测量技术11.1.2 测测量方法实现实现 被测测量与标标准量比较较得出比值值的方法,称为测为测 量方法。对对于测测量方法,从不同角度,有不同的分类类方法。根据获获得测测量值值的方法可分为为直接测测量、间间接测测量和组组合测测量;根据测测量的精度因素情况可分为为等精度测测量与非等精度测测量;11.1 测量技术测量技术根据测测量方式可分为为偏差式测测量、零位法测测量与微差法测测量;根据被测测量变变化快慢可分为为静态测态测 量与动态动态测测量;根据测测量敏感元件是否与被测测介质质接触可分为为接触测测量与非接触测测量;根据测测量系统统是否向被测对测对 象施加能量可分为为主动动式测测量与被动动式测测量等。1. 直接测测量、 间间接测测量与组组合测测量在使用仪仪表或传传感器进进行测测量时时,对仪对仪 表读读数不需要经过经过 任何运算就能直接表示测测量所需要的结结果的测测量方法称为为直接测测量。例如,用磁电电式电电流表测测量电电路的某一支路电电流,用弹弹簧管压压力表测测量压压力等,都属于直接测测量。直接测测量的优优
4、点是测测量过过程简单简单 而又迅速,但是测测量精度不够够高。 11.1 测量技术测量技术在使用仪仪表或传传感器进进行测测量时时,首先对对与测测量有确定函数关系的几个量进进行测测量,将被测测量代入函数关系式,经过计经过计 算得到所需要的结结果,这这种测测量称为间为间 接测测量。间间接测测量测测量手续较续较 多,花费时间较长费时间较长 ,一般用在直接测测量不方便或者缺乏直接测测量手段的场场合。11.1 测量技术测量技术若被测测量必须经过须经过 求解联联立方程组组,才能得到最后结结果,则则称这样这样 的测测量为组为组 合测测量。组组合测测量是一种特殊的精密测测量方法,操作手续续复杂杂,花费时间长费时间长 ,多用于科学实验实验 或特殊场场合。 11.1 测量技术测量技术2. 等精度测测量与不等精度测测量用相同仪仪表与测测量方法对对同一被测测量进进行多次重复测测量,称为为等精度测测量。用不同精度的仪仪表或不同的测测量方法,或在环环境条件相差很大时对时对 同一被测测量进进行多次重复测测量称为为非等精度测测量。11.1 测量技术测量技术3. 偏差式测测量、 零位式测测量与微差式测测量用仪仪表指针针的
5、位移(即偏差)决定被测测量的量值值,这这种测测量方法称为为偏差式测测量。应应用这这种方法测测量时时,仪仪表刻度事先用标标准器具标标定。在测测量时时,输输入被测测量,按照仪仪表指针针在标标尺上的示值值,决定被测测量的数值值。这这种方法测测量过过程比较简单较简单 、 迅速,但测测量结结果精度较较低。 11.1 测量技术测量技术用指零仪仪表的零位指示检测测检测测 量系统统的平衡状态态,在测测量系统统平衡时时,用已知的标标准量决定被测测量的量值值,这这种测测量方法称为为零位式测测量。在测测量时时,已知标标准量直接与被测测量相比较较,已知量应连续应连续 可调调,指零仪仪表指零时时,被测测量与已知标标准量相等。例如天平、电电位差计计等。零位式测测量的优优点是可以获获得比较较高的测测量精度,但测测量过过程比较较复杂杂,费时较长费时较长 ,不适用于测测量迅速变变化的信号。11.1 测量技术测量技术微差式测测量是综综合了偏差式测测量与零位式测测量的优优点而提出的一种测测量方法。它将被测测量与已知的标标准量相比较较,取得差值值后,再用偏差法测测得此差值值。应应用这这种方法测测量时时,不需要调调整标标准量,
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