检测技术的基本概念
检测技术
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① 测量列中单次测量的标准差
在等精度测量列中，单次测量的标准差
2 i i 1 n
12 22 n2
n
n
式中，n ——测量次数； δi——每次测量中相应各测量值的随机误差。
32
图1.3.2 三种不同值的正态分布曲线
实际工作中用残差来近似代替随机误差求标准差的估计值
可以显示波 形的便携式 仪表
5
直接测量
电子卡尺
6
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）。
7
接触式测量
8
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
9
离线测量
产品质量检验
加工精度。
11
第二节 1.2.1
x0 x 2 x x0 x 3 x
(置信概率P 0.95) (置信概率P 0.99)
43
1.2.5 系统误差
1. 系统误差的发现 2. 系统误差的削弱和消除
44
1. 系统误差的发现 （1）理论分析及计算 （2）实验对比法 （3）残余误差观察法 （4）残余误差校核法 （5）计算数据比较法
测量误差与数据处理
测量误差的概念和分类
1. 有关测量技术中的部分名词 2. 误差的分类
12
1. 有关测量技术中的部分名词 （1）真 值：
理想情况下表征一个物理量真实的值。
（2）实际值：
满足规定准确度时用以代替真值使用的值。
（3）标称值：
计量或计量器具上标注的量值。
（4）示 值：
测量仪表、量器给出或提供的量值。13
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仪表的精度等级和基本误差
检测技术
检测技术的基本概念检测的意义为了满足机械产品的功能要求,在正确合理地完成了可靠性、使用寿命、运动精度等方面的设计以后，还须进行加工和装配过程的制造工艺设计，即确定加工方法、加工设备、工艺参数、生产流程及检测手段。
其中，特别重要的环节就是质量保证措施中的精度检验。
“检验”就是确定产品是否满足设计要求的过程，即判断产品合格性的过程。
检验的方法可以分为两类：定性检验和定量检验。
定性检验的方法只能得到被检验对象合格与否的结论，而不能得到其具体的量值。
定量检验的方法是在对被检验对象进行测量后，得到其实际值并判断其是否合格的方法，简称为“检测”。
检测的核心是测量技术。
通过测量得到的数据，不仅能判断其合格性，还为分析产品制造过程中的质量状况提供了最直接而可靠的依据。
测量的基本要素一个完整的测量过程应包含被测量、计量单位、测量方法（含测量器具）和测量误差等四个要素。
被测量在机械精度的检测中主要是有关几何精度方面的参数量，其基本对象是长度和角度。
计量单位是以定量表示同种量的量值而约定采用的特定量。
我国规定采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计量单位制”。
常用的长度单位有“毫米（mm）”、“微米（μm）”和“纳米（n m）”，常用的角度单位有“度（°）”、“分（′）”、“秒（″）”和“弧度（rad）”、“球面度（sr）”。
测量方法是根据一定的测量原理，在实施测量过程中对测量原理的运用及其实际操作。
广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具（计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。
测量误差是被测量的测得值与其真值之差。
由于测量会受到许多因素的影响，其过程总是不完善的，即任何测量都不可能没有误差。
从测量的角度来讲，真值只是一个理想的概念。
因此，对于每一个测量值都应给出相应的测量误差范围，说明其可信度。
不考虑测量精度而得到的测量结果是没有任何意义的。
检测的一般步骤通常情况下，检测应有以下几个步骤：1、确定被检测项目认真审阅被测件图纸及有关的技术资料，了解被测件的用途，熟悉各项技术要求，明确需要检测的项目。
01第一章 检测技术基本概念
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。
检测技术应用知识点总结
检测技术应用知识点总结一、检测技术的基本概念1.1 检测技术的定义检测技术是指利用特定的设备、仪器或方法对被测物体的特定物理、化学、生物性质进行测量、探测和判定的技术。
1.2 检测技术的基本要素检测技术的基本要素包括被测物体、检测设备、检测方法和检测结果等。
其中，被测物体是指需要进行检测的物质或物体，检测设备是指进行检测所需要的仪器、设备或工具，检测方法是指对被测物体进行检测的具体步骤和手段，检测结果是指通过检测得到的相关数据或信息。
1.3 检测技术的重要性检测技术在各个行业中都扮演着重要的角色。
它可以帮助人们了解被测物体的特定性质，对于产品质量控制、环境监测、医学诊断、食品安全等方面都具有重要意义。
同时，检测技术还可以为科学研究和技术创新提供重要的数据支持。
二、检测技术的分类2.1 检测技术的分类方式检测技术可以根据其检测对象、检测方法、检测原理等不同特点进行分类。
根据检测对象的不同，可以将检测技术分为物理检测技术、化学检测技术、生物检测技术等；根据检测方法的不同，可以将检测技术分为光学检测技术、声学检测技术、电磁检测技术等；根据检测原理的不同，可以将检测技术分为传感器技术、成像技术、分析技术等。
2.2 检测技术的主要应用领域根据不同的分类方式，检测技术在各个行业中都有不同的应用。
物理检测技术主要应用于工程领域和材料科学中，用于检测物体的形状、结构、物理性质等；化学检测技术主要应用于化工领域和环境保护中，用于检测物质的化学成分和性质；生物检测技术主要应用于医学诊断、食品安全、生物医药领域，用于检测生物体的生理和生化特性。
2.3 检测技术的未来发展方向随着科技的不断进步，检测技术也在不断发展。
未来，检测技术将朝着智能化、精准化、高效化的方向发展。
同时，随着人工智能、大数据、云计算等技术的不断成熟，检测技术还将与这些新兴技术相结合，形成更加强大的检测系统，为各个行业提供更加全面、精准的检测解决方案。
检测技术
第一章测试技术的基本知识●测试技术的概念：测试技术：也称检测技术，是具有试验性质的测量，泛指测量和试验两个方面的技术。
工程中，“检测”视作为“测量”的同义词或近义词。
●什么叫测量？以确定被测对象属性量值为目的的全部操作●测量可以分为直接测量和间接测量。
●直接测量可以分为直接比较和间接比较。
2理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。
对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。
知道其中一个量就可以确定另一个量。
其中以输出和输入成线性关系最佳第二章测量系统的基本特性(1) 标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程称为标定。
输入到测量系统中的已知量是静态量还是动态量，标定分静态标定和动态标定。
定义：静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。
静态标定的作用：①确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；②确定仪器或测量系统的静态特性指标；③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度静态标定的过程及要求：要求：标定时，一般应在全量程范围内均匀地取定5个或5个以上的标定点（包括零点）正行程：从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值此称标定的正行程。
反行程：再倒序依次输入预定的标定值，直至返回零点，此称反行程。
几种曲线：正行程曲线，反行程曲线，实际工作曲线工作曲线：方程称之为工作曲线或静态特性曲线。
实际工作中，一般用标定过程中静态平均特性曲线来描述。
正行程曲线：正行程中激励与响应的平均曲线反行程曲线：反行程中激励与响应的平均曲线实际工作曲线：正反行程曲线之平均。
3，测量系统静态特性指标：灵敏度，线性度，迟滞，重复性，分辨率，阙值，测量范围……定义，求取方式灵敏度S：是仪器在静态条件下响应量的变化△y和与之相对应的输入量变化△x的比值。
示值范围是显示装置上最大与最小示值的范围。
当仪器有多档量程时，用标称范围取代示值范围。
《自动检测技术及应用》期末复习资料
《⾃动检测技术及应⽤》期末复习资料第1章检测技术的基本概念1. 电⼯实验中，采⽤平衡电桥测量电阻的阻值，是属于零位式测量，⽽⽤⽔银温度计测量⽔温的微⼩变化，是属于偏位式测量。
2. 某采购员分别在三家商店购买100kg ⼤⽶，10kg 苹果，1kg 巧克⼒，发现均缺少0.5kg ，但该采购员对卖巧克⼒的商店意见最⼤，在这个例⼦中，产⽣此⼼理作⽤的主要因素是⽰值相对误差。
3. 在选购线性仪表时，必须在同⼀系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的1.5倍左右为宜。
4. ⽤万⽤表交流电压档(频率上限为5kHz)测量100kHz 、10V 左右的⾼频电压，发现⽰值不到2V ，该误差属于粗⼤误差。
⽤该表直流电压档测量5号⼲电池电压，发现每次⽰值均为1.8V ，该误差属于系统误差。
5. 重要场合使⽤的元器件或仪表，购⼊后需进⾏⾼、低温循环⽼化试验，其⽬的是为了提早发现故障，提⾼可靠性。
6. 各举出两个⽇常⽣活中的⾮电量电测的例⼦来说明静态测量：⽤电⼦天平称出物体的重量；⽤⽔银温度计测量⽔温；动态测量：地震测量振动波形；⼼电图测量跳动波形；直接测量：⽤电⼦卡尺测量物体的⾼度；间接测量：曹聪称象；接触式测量：⽤体温计测体温；⾮接触式测量：雷达测速；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；离线测量：产品质量检验；7. 有⼀温度计，它的测量范围为0~200℃，准确度等级为0.5级，求：(1)该表可能出现的最⼤绝对误差。
(2)当⽰值分别为20℃、100℃时的⽰值相对误差。
解:(1)由表1-1所⽰，温度计的准确度等级对应最⼤满度相对误差，即由满度相对误差的定义，可得最⼤绝对误差为：m =(±0.5%)A m =±(0.5%×200)℃=±1℃(2)当⽰值分别为20℃和100℃时，⽰值相对误差为：%5%100201%10011±=?±=??=x m x A γ %1%1001001%10022±=?±==x m x A γ 8. 欲测240V 左右的电压，要求测量⽰值相对误差不⼤于0.6%，问：若选⽤量程为250V 电压表，其准确度应选模拟仪表中常⽤的哪⼀个等级？若选⽤量程为300V 和500V 的电压表，其准确度⼜应分别选哪⼀级？解：(240×0.6%)/250=0.576%，下近0.5级，应选择0.5级。
检测技术基础知识
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
检测技术的基本概念第一节测量的一般概念及方法对于测量方法，从不同的角度出发，有不同的分类方法。
（须举例说明）：1. 静态测量和动态测量2. 直接测量和间接测量3. 模拟式测量和数字式测量4. 接触式测量和非接触式测量5. 在线测量和离线测量第二节测量误差及分类测量值与真值之间的差值称为测量误差（Measuring error）。
测量误差可其不同特征进行分类。
一、绝对误差和相对误差重要公式：1. 绝对误差（Absolute Error ）△=A x —A 02. 相对误差（Relative Error ）（掌握基本概念！）（1）示值（标称）相对误差x（2）满度（引用）相对误差m我国模拟仪表有下列七种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。
讨论：上表说明什么？在正常工作条件下，可以认为仪表的最大绝对误差是不变的，而示值相对误差x随示值的减小而增大。
与同学一起做：例1-1 :分析讨论仪表精度等级与量程范围及示值相对误差之间的关系。
二、粗大误差、系统误差和随机误差（掌握基本概念）1. 粗大误差（举例）2. 系统误差（举例）3. 随机误差（举例）分析正态分布的规律：（举例）（1）有界性（2）对称性（3）集中性三、静态误差和动态误差1 .静态误差（Static Error ）（举例）2.动态误差（Dynamic Error ）（举例）第三节传感器及基本特性讨论传感器的组成及框图：传感器由敏感元件，传感元件及测量转换电路三部分组成。
分析：图1-3 :传感器的组成框图结合电位器式压力传感器的工作原理，可将图1-4方框中的内容具体化。
图1-5 :电位器式压力传感器原理框图（演示该传感器）二、传感器分类1）按被测量分类2）按测量原理分类三、传感器基本特性1. 灵敏度（是否越大越好？）分析：图1-6，用作图法求取传感器的灵敏度（先看多媒体动画）2. 分辨力（举例）3. 线性度（数值大好还是小好？）图1-7 :传感器线性度作图（先看多媒体动画）4. 稳定性（Regulation ）（举例说明重要性）5. 电磁兼容性（EMC （举例说明重要性）6. 可靠性（Reliability ）（1）故障平均间隔时间（MTBF⑵平均修复时间（MTTR（3）故障率或失效率（■）图1-8 :故障率变化曲线。
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随机误差的正态分布规律
次 数 统 计
长度相对测量值
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随机事例的几个例子
彩票摇奖
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4.动态误差
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产生粗大误差的一个例子
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2.系统误差：
系统误差也称装置误差，它 反映了测量值偏离真值的程度。 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？
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3.随机误差
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，该误差称为随机误差， 也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大小。 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。
相对误差及精度等级
几个重要公式：
x
Ax
100%
Am
100%
S m 100 Am
1-2
1-3
1-4
仪表的准确度等级和基本误差
例：某指针式电压表的精度为2.5 级，用它来测量电压时可能产生的满度 相对误差为2.5% 。
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例：某指针式万 用表的面板如图 所示，问：用它 来测量直流、交 流（~）电压时， 可能产生的满度 相对误差分别为 多少？
当被测量随时间迅速变化 时，系统的输出量在时间上不 能与被测量的变化精确吻合， 这种误差称为动态误差。
由心电图仪放大器 带宽不够引起的动 态误差
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本章第1、2节 作业
P13： 第2、3、4、5、6题
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休息一下
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例：用指针式万用 表的10V量程测量 一只1.5V干电池的 电压，示值如图所 示，问：选择该量 程合理吗？
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用2.5V量程 测量同一只1.5V 干电池的电压， 与上图比较，问 示值相对误差哪 一个大？
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误差产生的因素：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。
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离线测量
产品质量检验
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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。
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第二节 测量误差及分类
绝对误差：
Δ=Ax－Ａ0
(1-1)
某采购员分别在三家商店购买100kg大 米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约 0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见 最大，是何原因？
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，以及 传感器的基本特性等，他们是检测与转换技 术的理论基础。
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第一节 检测技术的基本概念及方法
静态测量
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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
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动态测量
地震测量 振动波形
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便携式仪表
可以显示波形 的便携式仪表
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直接测量
电子卡尺
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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）。
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接触式测量
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非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察