第一章 过程检测技术基础
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01第一章 检测技术基本概念
B (v1 v2 ) 2 (v2 v3 ) 2 (vn v1 ) 2
B 1 若 则可能含有变化的系统误差。 1 2A n
3.粗大误差
在对重复测量所得一组测量值进行数据处理之前, 首先应将 具有粗大误差的可疑数据找出来加以剔除。但绝对不能凭主观意 愿对数据任意进行取舍, 而是要有一定的根据。因此要对测量数 据进行必要的检验。
完整描述应包括：估计值（比值+误差）、测量单位、 不确定度等。
二、 测量方法
测量方法：实现被测量与标准量比较得出比值的方法。
测量方法分类
根据获得途径可分为直接测量、间接测量、组合测量； 根据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量、微差法测量； 根据被测量变化快慢可分为静态测量、动态测量； 根据测量的精度因素情况可分为等精度测量、非等精度测量；
3）准则检查法：
马利科夫判据：将残余误差前后各半分两组，若“Σ vi
前”与“Σ vi后”之差明显不为零，则可能含有线性系
统误差。
阿贝检验法则：检查残余误差是否偏离正态分布，若偏 离，则可能存在变化的系统误差。将测量值的残余误差 按测量顺序排列，设 A v 2 v 2 v 2 1 2 n
检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方 法、误差分类、测量结果的数据统计处
理，传感器的基本特性等。他们是检测
与转换技术的理论基础。
第一节 一、测量
测量的基本概念及方法
测量：以确定被测量值为目的的一系列操作。 将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测 量对标准量的倍数的一系列操作。
x n u
特点：可以获得比较高的测量精度, 但测量过程比较复杂, 费 时较长, 不适用于测量迅速变化的信号。
B 1 若 则可能含有变化的系统误差。 1 2A n
3.粗大误差
在对重复测量所得一组测量值进行数据处理之前, 首先应将 具有粗大误差的可疑数据找出来加以剔除。但绝对不能凭主观意 愿对数据任意进行取舍, 而是要有一定的根据。因此要对测量数 据进行必要的检验。
完整描述应包括：估计值（比值+误差）、测量单位、 不确定度等。
二、 测量方法
测量方法：实现被测量与标准量比较得出比值的方法。
测量方法分类
根据获得途径可分为直接测量、间接测量、组合测量； 根据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量、微差法测量； 根据被测量变化快慢可分为静态测量、动态测量； 根据测量的精度因素情况可分为等精度测量、非等精度测量；
3）准则检查法：
马利科夫判据：将残余误差前后各半分两组，若“Σ vi
前”与“Σ vi后”之差明显不为零，则可能含有线性系
统误差。
阿贝检验法则：检查残余误差是否偏离正态分布，若偏 离，则可能存在变化的系统误差。将测量值的残余误差 按测量顺序排列，设 A v 2 v 2 v 2 1 2 n
检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方 法、误差分类、测量结果的数据统计处
理，传感器的基本特性等。他们是检测
与转换技术的理论基础。
第一节 一、测量
测量的基本概念及方法
测量：以确定被测量值为目的的一系列操作。 将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测 量对标准量的倍数的一系列操作。
x n u
特点：可以获得比较高的测量精度, 但测量过程比较复杂, 费 时较长, 不适用于测量迅速变化的信号。
第一章 检测技术及仪表基础知识
x
平衡式测量仪表： 如 ： 平衡式测量仪表 ： 电子电位差计： 电子电位差计：
∆U
图1-5电子电位差计示意图 电子电位差计示意图
六、测量仪表的基本性能及主要技术指标
1.精度：即仪表的示值与真值之间的一致。 精度：即仪表的示值与真值之间的一致。 精度
任何检测过程都存在着误差，因此在用检测仪表对过程参数进行检测时， 任何检测过程都存在着误差，因此在用检测仪表对过程参数进行检测时， 不仅需要知道仪表的指示值，还应该知道该指示值接近参数真实值的准确程度， 不仅需要知道仪表的指示值，还应该知道该指示值接近参数真实值的准确程度， 以便估计该仪表示值的误差大小。 以便估计该仪表示值的误差大小。所以我们就用仪表精度这个参量来描述仪表 示值接近真值的准确程度。 示值接近真值的准确程度。
二．测量过程
能量形式的一次或多次转换过程。 1. 能量形式的一次或多次转换过程。 2. 将被测参数与相应的测量单位进行比较的过程。 将被测参数与相应的测量单位进行比较的过程。 对此可用框图概述如下图1-1所示。 所示。 对此可用框图概述如下图 所示
图1-1 测量过程示意图
举例：1.玻璃水银温度计测量水温。 举例：1.玻璃水银温度计测量水温。 玻璃水银温度计测量水温
那么如何定义仪表的精度呢？一般人们习惯用仪表的基本误差的引 那么如何定义仪表的精度呢？ 用误差作为判断仪表精度等级的尺度。
（1）基本误差：仪表在规定条件下使用所存在的误差。它是由仪表本身的内部特 ） 基本误差： 仪表在规定条件下使用所存在的误差。 性和制作质量等方面的缺陷造成的。任何仪表都存在基本误差， 性和制作质量等方面的缺陷造成的。任何仪表都存在基本误差，只是其大小不 同而已。 同而已。 基本误差一般是由：非线性误差、变差、不完全平衡误差（ 基本误差一般是由：非线性误差、变差、不完全平衡误差（仪表可动部分的重 心与转轴不平衡） 刻度误差和调整误差等组成。 以上误差后面详讲） 心与转轴不平衡）、刻度误差和调整误差等组成。（以上误差后面详讲）（还 环境因素影响， 温度、湿度、振动、电源、电压、频率、电磁场等） 有：环境因素影响，如：温度、湿度、振动、电源、电压、频率、电磁场等）
检测技术基础知识
在实际测量工作中，一定要从测量任务的具体情况出发， 经过具体分析后， 再确定选用哪种测量方法。
第1章 检测技术基础知识
2. 按测量方式分类
1）
在测量过程中，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。应用这种方法进行测量时标准 量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准。 在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值， 决 定被测量的数值。它以直接方式实现被测量与标准量的比较， 测量过程比较简单、迅速，但是测量结果的精度较低。这种测 量方法广泛用于工程测量中。
第1章 检测技术基础知识 3）
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，则称这样的测量为联立测量(也称 为组合测量)。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件， 才能获得一组联立方程所需要的数据。
联立测量的操作手续很复杂，花费时间很长，是一种特殊 的精密测量方法。它多适用于科学实验或特殊场合。
第1章 检测技术基础知识 1.2.2
1.
1）
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。例如，用磁 电式电流表测量电路的支路电流，用弹簧管式压力表测量锅炉 压力等就为直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而迅速， 缺点是测量精度通常较低。这种测量方法是工程上大量采用的 方法。
第1章 检测技术基础知识 3. 网络化检测系统
总线和虚拟仪器的应用，使得组建集中和分布式测控系统 比较方便，可满足局部或分系统的测控要求，但仍然满足不了 远程和范围较大的检测与监控的需要。近十年来，随着网络技 术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网 络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测 系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步 取代相对封闭的集中和分散相结合的集散检测系统。又如，面 向Internet的网络化检测系统，利用Internet丰富的硬件和软 件资源，实现远程数据采集与控制、高档智能仪器的远程实时 调用及远程监测系统的故障诊断等功能；
第1章 检测技术基础知识
2. 按测量方式分类
1）
在测量过程中，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。应用这种方法进行测量时标准 量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准。 在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值， 决 定被测量的数值。它以直接方式实现被测量与标准量的比较， 测量过程比较简单、迅速，但是测量结果的精度较低。这种测 量方法广泛用于工程测量中。
第1章 检测技术基础知识 3）
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，则称这样的测量为联立测量(也称 为组合测量)。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件， 才能获得一组联立方程所需要的数据。
联立测量的操作手续很复杂，花费时间很长，是一种特殊 的精密测量方法。它多适用于科学实验或特殊场合。
第1章 检测技术基础知识 1.2.2
1.
1）
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。例如，用磁 电式电流表测量电路的支路电流，用弹簧管式压力表测量锅炉 压力等就为直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而迅速， 缺点是测量精度通常较低。这种测量方法是工程上大量采用的 方法。
第1章 检测技术基础知识 3. 网络化检测系统
总线和虚拟仪器的应用，使得组建集中和分布式测控系统 比较方便，可满足局部或分系统的测控要求，但仍然满足不了 远程和范围较大的检测与监控的需要。近十年来，随着网络技 术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网 络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测 系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步 取代相对封闭的集中和分散相结合的集散检测系统。又如，面 向Internet的网络化检测系统，利用Internet丰富的硬件和软 件资源，实现远程数据采集与控制、高档智能仪器的远程实时 调用及远程监测系统的故障诊断等功能；
检测技术的基本概念讲解
分压比电路的计算公式如下：
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
Uo
360 Ui
直滑电位器式传感器
的输出电压Uo与滑动触点C 的位移量x成正比：
Uo
x L Ui
二、传感器分类
传感器的种类名目繁多，分类不尽相 同。常用的分类方法有：
１）按被测量分类：可分为位移、力、 力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、 流量、流速等传感器。
第一章 检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方法、 误差分类、测量结果的数据统计处理、测量 不确定度，以及传感器的基本特性等，是检 测技术的理论基础。
第一节 检测技术的基本概念及方法
静态测量
对缓慢变化的对 象进行测量亦属于静 态测量。
最高、最低 温度计
动态测量
地震测量 振动波形
便携式仪表
可以显示波形的 手持示波器
直接测量
电子卡尺
间接测量
对多个被测量进行测量，经过计算求得 被测量。
（阿基米德测量皇冠的比重）
接触式测量
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
离线测量
产品质量检验
在线测量
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。
第二节 测量误差及分类
绝对误差：
2）按测量原理分类：可分为电阻、电 容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、 红外、光导纤维等传感器。
本教材采用哪一种分类法？
三、传感器基本特性
传感器的特性一般指输入、输出特性， 包括：灵敏度、分辨力、分辨率、线性度、
稳定度、电磁兼容性、可靠性等。
灵敏度 ：
灵敏度是指传感器在稳态下输出变 化值与输入变化值之比，用K 来表示：
自动检测技术第3版第1章基础知识
特点：表内没有标准量具（如单位电流 、单位电阻），只有经标准量具校准过的 刻度盘。比较是将被测量与刻度盘比较。
精度低，但简单迅速。
线圈
圆柱形
铁心
指针
永久磁铁 旋转弹簧
2.零位式测量
调节已知标准量与被测量达到平衡状 态（相等），读取标准量作为被测值。
特点：测量装置中有标准量具（如天平 的砝码、电桥的标准电阻），测量过程是 将被测量与标准量具比较，在平衡或指针 指零时，读取标准量具的大小。
1.接触式测量 2.非接触式测量
按被测对象的变化特点分类
1.静态测量：被测量不随时间变化或变化缓慢， 测比较稳定的量值。
2.动态测量：被测量随时间变化，测变化过程。
按获得测量结果的方式分类 1.偏差式测量
2.零位式测量
3.微差式测量
1.偏差式测量
利用测量仪表指针对于刻度初始点的 偏移来读出被测量的的测量方法。如万用 表测量。
精度等级
测量仪表均具有精度等级。
二．动态特性
传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的 输入量的响应特性。
当被测量随时间变化,是时间的函数时, 则传感 器的输出量也是时间的函数,其间的关系要用动特 性来表示。 一个动态特性好的传感器, 其输出将再 现输入量的变化规律, 即具有相同的时间函数。实 际上除了具有理想的比例特性外, 输出信号将不会 与输入信号具有相同的时间函数,这种输出与输入 间的差异就是所谓的动态误差。
m 为实测直线与拟合曲 线的最大偏差。
Y FS 为输出满量程值。
线性度定义：
Ef
m 100% YFS
分辨力
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 就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于 仪表的最大绝对误差。
精度低，但简单迅速。
线圈
圆柱形
铁心
指针
永久磁铁 旋转弹簧
2.零位式测量
调节已知标准量与被测量达到平衡状 态（相等），读取标准量作为被测值。
特点：测量装置中有标准量具（如天平 的砝码、电桥的标准电阻），测量过程是 将被测量与标准量具比较，在平衡或指针 指零时，读取标准量具的大小。
1.接触式测量 2.非接触式测量
按被测对象的变化特点分类
1.静态测量：被测量不随时间变化或变化缓慢， 测比较稳定的量值。
2.动态测量：被测量随时间变化，测变化过程。
按获得测量结果的方式分类 1.偏差式测量
2.零位式测量
3.微差式测量
1.偏差式测量
利用测量仪表指针对于刻度初始点的 偏移来读出被测量的的测量方法。如万用 表测量。
精度等级
测量仪表均具有精度等级。
二．动态特性
传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的 输入量的响应特性。
当被测量随时间变化,是时间的函数时, 则传感 器的输出量也是时间的函数,其间的关系要用动特 性来表示。 一个动态特性好的传感器, 其输出将再 现输入量的变化规律, 即具有相同的时间函数。实 际上除了具有理想的比例特性外, 输出信号将不会 与输入信号具有相同的时间函数,这种输出与输入 间的差异就是所谓的动态误差。
m 为实测直线与拟合曲 线的最大偏差。
Y FS 为输出满量程值。
线性度定义：
Ef
m 100% YFS
分辨力
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 就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于 仪表的最大绝对误差。
检测技术基础
第一章1.1 检测的概念：检测是人们借助于专门的设备，通过一定的技术手段和方法，对被测对象收集信息、获取数量概念的过程。
它是一个比较的过程，即将被检测对象与它同性质的标准量进行比较，获得被检测量为标准量的若干倍的数量概念。
1.2系统误差的特点：遵循一定的规律，检测条件一经确定，误差为一确定值。
处理方法：多次求平均值。
随机误差特点：没有规律，不可预订，不能控制，也不能用实验的方法消除。
在多次检测中具有抵偿性。
处理方法：多次检测，按随机误差处理。
粗大误差特点：检测值明显偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。
处理方法：剔除不用。
1.3检测系统组成：敏感元件、信号的转换与处理电路、显示电路和信号传输组成。
敏感元件：将被测量转换称为易于处理和变换的信号形式（如电、光）。
信号的转换和处理电路：将敏感元件所获得的代表被测量特征的信号变换成能显示或输出的信号。
显示电路：将被测对象已人感知的形式表现出来。
信号输出：一是以数字的形式显示出来，二是为上位系统或自动控制系统提供数据，并将信号传输一定的距离。
第二章2.1接触式测温特点：感温元件直接和被测对象接触，两者充分进行热交换，最后到达热平衡，此时感温元件必定与被测对象温度相等，温度计的示值就是被测温度。
接触式测温的测温精度相对较高，直观可靠，测温仪表价格低，结构简单，体积小。
常用方法：膨胀式温度计，压力式温度计，热电阻温度计测温，热电偶温度计测温，热敏电阻温度计非接触式测温特点：感温元件直接不与测温对象直接接触，而是通过被测物体的热辐射实现热交换，不改变被测物体的温度分布、热惯性小，温度上限可以设计的很高，便于测量运动物体和快速变化的温度优点。
常用方法：亮度法、全辐射法、比色法、多色法第四章4.1传感器组成：传感器主要由敏感元件、转换元件和其他辅助部件组成。
各部分功能：1敏感元件能直接感应或响应与检测被测对象的待测信息（非电量）的部分。
2转换元件：传感器中能将敏感元件所感受或响应的信息直接转换成电信号的部分。
检测技术基础知识
x L
*100%
（2-6）
最大引用误差是检测系统的基本误差，是 检测系统的最主要质量指标，能很好地表征 检测系统的测量精确度。
2.1.3检测仪器的精度等级与容许误差
1 精度等级
取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）
精度等级的标志，也即|△x|，精度等级用符号G表示。 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 七个等级，是我 国工业检测仪器（系统）常用精度等级 。 检测仪器（系统）的精度等级按选大不选小的 原则套用标准化精度等级值 。
2.2.2 系统误差的判别和确定
1 恒差系统误差的确定
实验比对 对于不随时间变化的恒差型系统误差，通常 可以采用通过实验比对的方法发现和确定。实 验比对的方法又可分为标准器件法（简称标准 件法）和标准仪器法（简称标准表法）两种。
2.2.2 系统误差的判别和确定
原理分析与理论计算 对恒差型系统误差，可通过原理分析与理 论计算来加以修正。
2.1.3检测仪器的精度等级与容许误差
仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈高。如0.5 级的仪表精度优于1.0级仪表，而劣于0.2级仪表。 值得注意的是：精度等级高低仅说明该检测仪表的 引用误差最大值的大小，它决不意味着该仪表某次实际 测量中出现的具体误差值是多少。
2 容许误差
容许误差是指检测仪器在规定使用条件下可能产生 的最大误差范围。 检测仪器的准确度、稳定度等指标都可用容许误差 来表征。
2.2.2 系统误差的判别和确定
阿贝—赫梅特准则
阿贝—赫梅特准则适用于判断、发现和确定周期 性系统误差。准则的使用方法是将同一条件下重复测 量得到的一组测量值X1、X2 、…、Xn按序排列，并 根据（2-8）式求出残差ν1、ν2 、…、νn，然后计算
第一章检测技术的基本概念..
产生粗大误差的一个例子 雷电产生尖峰干扰
2.系统误差
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 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 者，均属于系统误差。
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 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。
技术
2018/7/27
20
采用计算机技术，使检测技术智能化
智能机械手
2018/7/27
21
采用计算机技术，使检测技术智能化
单片机芯片
2018/7/27
22
6.发展网络化传感器及检测系统
区域网与上位机
2018/7/27
23
传感器的数字化和网络化结构
传感器在总体上呈现出多功能、微型化、数 字化、集成化、智能化和网络化的发展趋势。将 在第十三章检测系统的综合应用详细学习。
二、误差产生的性质：
1.粗大误差 明显偏离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 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 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。
2018/7/27 40
2、相对误差及精度等级
几个重要公式： 绝对误差 示值相对误差 满度相对误差 准确度(精度) Δ = A x –Ａ 0
100% Ax
x
m 100% Am
S Δm 100 Am
3、仪表的准确度等级和基本误差表
等级
0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0
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10kg苹果、1kg巧克力，发现分别缺少了1kg、0.5kg、 0.3kg，但他对卖巧克力的小贩意见最大，是何原因？
– 精度：用仪表的相对百分误差来衡量
☆☆仪表的精确度等级☆☆
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。 把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“％”号，便可以用来确定仪表的精度等级。 目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有： 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。 所谓的0.5级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为±0.5％，以此类推。
检测的两个过程：
能量形式的一次或多次转换过程 被测变量与其相应的测量单位进行比较
被测 变量
一次敏 感元件
变换
传输
处理
测量 电路
显示装置
第一过程
第二过程
二、检测系统与检测仪表
1.检测系统
由若干个检测仪表实现一个或多个参数的测量
敏感元件1 敏感元件2 ……. 信号 变换 处理
显示 装置
敏感元件n
检测系统包括被测对象级检测的全过程。检测元 件和显示装置使必需的，其他部分视具体结构而 定。
本章主要介绍检测技术的基本概念、测 量中误差的处理方法。
化学工业出版社
第一节 一、检测：
过程检测的基本概念
什么是检测：门捷列也夫：检测是认识自然界的主要手段 西门子：检测就是去认识 从信息论角度：检测就是信息获取
所以检测是人类日常生活、科学研究、工农业
生产、军事等领域必不可少的过程
举例：人通过感觉器官获取信息，认识世界
xl
– 按使用的工作条件分类
• 基本误差 • 附加误差
– 按误差的特性分类
• 静态误差 • 动态误差
– 误差产生原因
• 系统误差 • 环境误差 • 人员误差
自动控制系统中的检测，反弹导导弹系统
检测的定义：
在生产、科研、生活等各个领域，为及时获得所关心的有关信 息，利用各种物理、化学等效应，选择合适的方法与装置，将 有关信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量结果的过程 称为检测。 例：曹冲称象
方法：比较法；
装置：船、石头、小秤； 检查、测量，从而得到： 定性、定量 的结果。
精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上：
1.0
1.5
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。 精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。 精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级 数值一般大于等于0.5。
☆☆仪表的精确度等级☆☆
例1：某压力变送器测量范围为0～400kPa，在校验该变送器时测得的最大绝对误
0.5 *100% 1.25% 40 0
因此该流量计必须选择1.0级的流量计 结论：
工艺要求得允许误差 ≥
仪表的允许误差 ≥ 校验所得到的相对百分误差
☆☆仪表的精确度等级☆☆
例3：某被测温度信号在70℃左右波动，工艺要求测量误差不超过±1％，现有两
台温度测量仪表，精度等级均为0.5级，其中一台仪表的测量范围是0～ 100℃，另一台仪表的测量范围是0～200℃，试问这两台仪表能否满足上述 测量要求。
•回差（变差）
检测装置或元件的储能效应（如弹性变形、磁滞等）、游隙等 ，使得检测系统在相同的测量条件下实际上升曲线和下降曲线 出现不重合的情况，对于同一输入量所得的两个输出量存在的 差值。
''max 变差 100% 测量范围上限值 测量范围下限值
输出
下降曲线
上升曲线
• 非线性误差 又称线性度，是指检测系统实际特性曲线与拟合直线 （也称理论直线）之间的最大偏差与检测系统量程的 百分比。
'max 非线性误差 100% 测量范围上限值 测量范围下限值
• 灵敏度和灵敏限
灵敏度指在稳态下输出变化值与输入变化值之比
S
a x
灵敏限：引起仪表可见变化的被测量的最小变化值
• 动态误差
– 时间常数 – 传递滞后时间（纯滞后）
输入 1 0.632
输出
T
t
第二节
• 系统误差
误差的产生及分类
检测元件 光纤温度传感器
显示装置
2.检测仪表
– 开环结构仪表
x
K1 K2
K3
……
Kn
y
– 闭环结构仪表
x
K0
xs
＋ —
x xf
K
y
β
三、检测仪表的基本性能
• 精度
– 相对百分误差
绝对误差
x x0 100% 测量范围上限值 测量范围下限值
测量范围 例：某人分别在三个小贩处购买了100kg大米、
差为—5kPa，请确定该仪表的精度等级。 解：先求最大相对百分误差
5 *100% 1.25% 400 0
去掉和%为1.25，因此该变送器精度等级为1.5级 例2：根据工艺要求选择一测量范围为0~40m3/h的流量计，要求测量误差不超过 0.5 m3/h，请确定该仪表的精度等级。 解：同样，先求最大相对百分误差
解：由题意可知，被测温度的允许最大绝对误差为：|△max|＝70×1％＝0.7℃ 测量范围为0～100℃的仪表的最大允许绝对误差为：|△max|1＝100×0.5％＝0.5℃ 测量范围为0～200℃的仪表的最大允许绝对误差为：|△max|2＝200×0.5％＝1.0℃
根据上述计算，虽然两台仪表的精度等级均为0.5级，但只有测量范围是0～100℃ 的温度测量仪表才满足本题的测量要求。
例如：测粉笔的 长度或直径
长度相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测量值
•粗大误差
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。
– 按误差本身因次分类 ：
• 绝对误差 绝对误差 = 测量值－真值 • 相对误差 仪表指示值的绝对误差与被测量的真值的比值 相对百分误差 实际相对误差 标称相对误差
– 按误差出现的规律分类
系统误差也称装置误差，它反映了测量值偏离真值的程 度（准确度）。凡误差的数值固定或按一定规律变化者，均 属于系统误差。 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。
夏天摆钟变慢的 原因是什么？
• 随机误差 随机误差也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大 小（精密度）。随机误差是测量过程中许多独立的、微 小的、偶然的因素引起的综合结果。 在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测 量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预见的方 式变化。