检测技术的基础知识
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第1章 检测技术基础知识
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信息采集技术
2.相对误差 2.相对误差 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 与被测参 量真值X 的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ 量真值X0的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ， 常用百分数表示。 常用百分数表示。
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信息采集技术
准确度与精密度
系统误差与随机误差一般同时存在。 系统误差与随机误差一般同时存在。
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信息采集技术
按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 远大于随机误差 系统误差远大于 系统误差远大于随机误差 系统误差很小 很小， 系统误差很小，已经校正 系统误差与随机误差差不多 系统误差与随机误差差不多 按系统误差处理 按随机误差处理 分别按不同方法处理 分别按不同方法处理
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信息采集技术
固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 准确地反映仪器的技术性能 影响误差：一个参量在规定工作范围内， 影响误差：一个参量在规定工作范围内，其他参量处在基 准条件时，检测系统具有的误差。 准条件时，检测系统具有的误差。 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 分析检测仪器误差构成和减小降低 的方向。 的方向。 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 在规定的时间内， 在规定的时间内，检测仪器各测 量值与其标称值间的最大偏差。 量值与其标称值间的最大偏差。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 正常测量误差 偏小
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2.相对误差 2.相对误差 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 检测系统的测量值(即示值)的绝对误差Δx 与被测参 量真值X 的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ 量真值X0的比值，称为检测系统测量(示值)的相对误差δ， 常用百分数表示。 常用百分数表示。
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准确度与精密度
系统误差与随机误差一般同时存在。 系统误差与随机误差一般同时存在。
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信息采集技术
按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 按对其测量结果的影响程度分三种情况处理： 远大于随机误差 系统误差远大于 系统误差远大于随机误差 系统误差很小 很小， 系统误差很小，已经校正 系统误差与随机误差差不多 系统误差与随机误差差不多 按系统误差处理 按随机误差处理 分别按不同方法处理 分别按不同方法处理
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固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差：处于基准条件下，检测仪器所反映的误差。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 固有误差比较准确地反映仪器的技术性能。 准确地反映仪器的技术性能 影响误差：一个参量在规定工作范围内， 影响误差：一个参量在规定工作范围内，其他参量处在基 准条件时，检测系统具有的误差。 准条件时，检测系统具有的误差。 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 用于分析检测仪器误差构成和减小降低误差 分析检测仪器误差构成和减小降低 的方向。 的方向。 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 稳定性误差：仪表工作条件保持不变的情况下， 在规定的时间内， 在规定的时间内，检测仪器各测 量值与其标称值间的最大偏差。 量值与其标称值间的最大偏差。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 评估正常测量误差，比实际测量误差偏小。 正常测量误差 偏小
检测技术基础知识试题
检测技术基础知识试题### 检测技术基础知识试题#### 一、选择题（每题2分，共20分）1. 检测技术中常用的传感器类型不包括以下哪一项？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光敏传感器D. 声音放大器2. 在自动化检测系统中，以下哪个不是数据采集的基本步骤？A. 信号放大B. 信号滤波C. 信号转换D. 数据存储3. 以下哪项不是检测技术的基本原则？A. 准确性B. 可靠性C. 经济性D. 复杂性4. 传感器的灵敏度是指：A. 传感器对被测量变化的响应速度B. 传感器对被测量变化的响应大小C. 传感器的稳定性D. 传感器的耐用性5. 以下哪个是数字信号的特点？A. 易于受到噪声干扰B. 抗干扰能力强C. 信号传输距离有限D. 需要模拟/数字转换器6. 在检测技术中，线性度是指：A. 传感器输出与输入成正比的程度B. 传感器输出与输入成反比的程度C. 传感器输出与输入无关的程度D. 传感器输出与输入的非线性关系7. 检测技术中，以下哪种误差属于系统误差？A. 随机误差B. 固定误差C. 测量误差D. 环境误差8. 以下哪种方法常用于提高测量精度？A. 增加测量次数B. 减少测量次数C. 只测量一次D. 忽略测量误差9. 检测技术的发展趋势不包括：A. 智能化B. 网络化C. 单一化D. 微型化10. 以下哪种技术不属于现代检测技术？A. 光纤传感技术B. 无线传感网络技术C. 红外传感技术D. 机械式测量技术#### 二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述传感器在检测技术中的作用及其重要性。
2. 解释什么是校准，并说明校准在检测技术中的重要性。
3. 描述数字信号处理的基本步骤，并解释其在提高测量精度中的作用。
#### 三、计算题（每题25分，共50分）1. 假设有一个线性传感器，其输出与输入的关系可以表示为\( V_{out} = 2V_{in} + 3 \)，其中 \( V_{in} \) 是输入电压，\( V_{out} \) 是输出电压。
传感器与检测技术1-传感器与检测技术的基础知识
静态特性表示测量仪表在被测物理量处于稳定状态时的输 入—输出关系。
y a0 a1x a2 x2 a3x3 an xn
1.3 传感器的基本特性
1.3.1 传感器的静态特性
2.静态特性的校准(标定)条件—静态标准条件
检测系统(传感器)的静态特性是在静态标准条件下进行校准 (标定)的。
检测技术研究的主要内容包括测量原理、测量方法、测量 系统和数据处理四个方面。
检测是利用各种物理、化学及生物效应，选择合适的方法 与装置，将生产、科研、生活等各方面的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。
1.1 检测技术概述
1.1.2 检测方法
1.直接测量、间接测量和联立测量 (1)直接测量 (2)间接测量 (3)联立测量 2.偏差式测量、零位式测量和微差式测量 (1)偏差式测量 (2)零位式测量 (3)微差式测量
测量范围是指检测系统所能测量到的最小被测输入量(下限)
至最大被测输入量(上限)之间的范围，即( xmin , xmax )。
②量程 量程是指检测系统测量上限和测量下限的代数差，即
L xmax xmin
1.3 传感器的基本特性
1.3.1 传感器的静态特性
3.传感器的静态性能指标
(2)灵敏度
灵敏度是指检测系统(传感器)在静态测量时，输出量的增量
15.1数字式检测仪表的设计
1.1.3 检测系统的组成
1.2 传感器基础知识
1.2.1 传感器的定义及组成
传感器的国家标准定义为能感受(或响应)规定的被测量，并按 照一定规律将其转换成可用信号输出的器件或装置。这里的可用 信号是指便于处理、传输的信号，目前电信号是最易于处理和传 输的。
传感器的通常定义为“能把外界非电信息转换成电信号输出 的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。
y a0 a1x a2 x2 a3x3 an xn
1.3 传感器的基本特性
1.3.1 传感器的静态特性
2.静态特性的校准(标定)条件—静态标准条件
检测系统(传感器)的静态特性是在静态标准条件下进行校准 (标定)的。
检测技术研究的主要内容包括测量原理、测量方法、测量 系统和数据处理四个方面。
检测是利用各种物理、化学及生物效应，选择合适的方法 与装置，将生产、科研、生活等各方面的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。
1.1 检测技术概述
1.1.2 检测方法
1.直接测量、间接测量和联立测量 (1)直接测量 (2)间接测量 (3)联立测量 2.偏差式测量、零位式测量和微差式测量 (1)偏差式测量 (2)零位式测量 (3)微差式测量
测量范围是指检测系统所能测量到的最小被测输入量(下限)
至最大被测输入量(上限)之间的范围，即( xmin , xmax )。
②量程 量程是指检测系统测量上限和测量下限的代数差，即
L xmax xmin
1.3 传感器的基本特性
1.3.1 传感器的静态特性
3.传感器的静态性能指标
(2)灵敏度
灵敏度是指检测系统(传感器)在静态测量时，输出量的增量
15.1数字式检测仪表的设计
1.1.3 检测系统的组成
1.2 传感器基础知识
1.2.1 传感器的定义及组成
传感器的国家标准定义为能感受(或响应)规定的被测量，并按 照一定规律将其转换成可用信号输出的器件或装置。这里的可用 信号是指便于处理、传输的信号，目前电信号是最易于处理和传 输的。
传感器的通常定义为“能把外界非电信息转换成电信号输出 的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。
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；
检验技术基础知识
检验技术基础知识2007年03月13日09:53 阅读次数： 952[字号：大中小]一、检验技术基本原则和要求在检验工作中，必须遵循一个总的原则，即质量、安全、快速、可操作和经济的原则。
（一）、基本原则1、质量原则该原则要求食品安全快速检测检验技术保证检测质量，方法成熟、稳定，具有较高的精密度、准确度和良好的选择性，从而确保试验数据和结论的科学性。
可信性和重复性。
2、安全原则该原则要求食品安全快速检测检验技术所使用的方法不应对操作人员造成危害及环境污染或形成安全隐患。
3、快速原则食品安全快速检测的检验对象多为现场检验或大量样品的筛选，这就要求食品安全快速检测技术所使用的检验方法反应速度快，检测效率高。
4、可操作原则由于使用食品安全快速检测检验技术的人员是基层质检部门的技术人员，因此食品安全快速检测检验技术所选用的方法其原理可以复杂，但操作必须简单明确，具有基本专业基础的人员经过短期培训都可以理解和掌握。
5、经济原则该原则要求食品安全快速检测方法所要求的条件易于达到，以便方法的推广普及。
（二）、检测技术操作的一般要求检测技术操作的一般要求规定如下：1、检验方法中所采用的名词及单位制，均应该符合国家规定的标准要求。
2、检验方法中所使用的试剂均为分析纯，所使用水为纯度能满足分析要求的蒸馏水或软化水或其他相当纯度的水，除非特别声明。
3、检验中所用计量器具必须按国家规定及规程计量和校正。
4、称取量取精度要求用数值的有效数位表示。
其中准确称取系指用精密天平进行的称量操作，其精度为＋0.0001g；吸取系指用移液管、刻度吸量管取液体物质的操作。
5、检验有关要求（1）检验时必须做空白试验。
空白试验是指除不加样品外，采用完全相同的分析步骤、试剂和用量，进行平行操作所得的结果。
用于扣除样品中试剂本底和计算检验方法的检出限。
（2）检验时必须做平行试验。
6、检验方法的选择同一检验项目，如有两个或两个以上检验方法时，可根据不同条件选择使用。
检验技术基础知识
检验技术基础知识
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（五）GLP的标准操作
• SOP (Standard operation procedures)-----技术规范化 • 准确性、可比性、真实性和可重复性——便于“追
因”
检验技术基础知识
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（六）监督体系
• QAU: 独立部门，不直接参加实验（研究）
（一）对实验室进行现场检查，了解情况，调 查取证；
• 据有关专家介绍，率先建设国内生物安全级别最高的实验室，将使武汉在烈 性传染病的研究领域占据领先地位。
• P4实验室:P4实验室是指生物安全四级实验室，专门用于开展烈性传染病的研 究，是全球生物安全最高级别的实验室，目前国内尚无一家。据相关专家介 绍，P4实验室的安全措施比P3实验室更严格，研究人员入内不仅要穿全封闭 的防护服，还要携带氧气瓶。
• GLP：Good Laboratory Pracice
是就实验室实验研究从计划、实验、监督、 记录到实验报告等一系列管理而制定的法 规性文件，涉及到实验室工作的可影响到 结果和实验结果解释的所有方面。
针对：医药，农药，食品添加剂，化妆品，兽药
等进行安全性评价实验而制定的规范
检验技术基础知识
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制定GLP的目的
（二）责令违反本办法及有关规定的实验室及 其人员停止违法违规行为；
（三）对违反本办法及有关规定的行为进行查 处。
检验技术基础知识
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三、GLP的特点
• 1. GLP能保证实验数据和结论的科学性、可信性 和重复性。
• 2. 是安全检测机构建设的重要组成部分，是法规 性文件。
• 3. 强调软硬件结合； • 4. GLP可操作性强。
• 2004年4月：在实验动物中心P3动物实验室开展“人用抗SARS 病毒灭活疫苗对猕猴的免疫感染增强实验”
自动检测的基础知识
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1.1检测的基本概念
1.1.3 自动检测技术的发展趋势 利学技术特别是微电子技术和微型计算机技术的迅猛发
展与普及，为传感器与检测技术的发展创造了条件。目前， 在研究最大限度地提高现有检测系统的精确度、灵敏度、性 价比、可靠性，扩大检测范围的同时，还应寻求传感检测技 术发展的新途径，主要表现在以下两个方面。
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1.1检测的基本概念
2. 测量误差 在检测过程中，被测对象、检测系统、检测方法和检测
人员都会受到各种因索的影响。而且，对被测量的转换有时 也会改变被测对象原有的状态信息，这就造成了检测结果 （测量值）与真值之间存在一定的差值，这个差值就称为测 量误差。
测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、 方法误差和人员误差等。
为输出范围。
Lm ax
ymax ymin
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1.2 传感器的组成、分类及基本特性
2）灵敏度 传感器的灵敏度是指传感仪器在稳态下的输出变化量
与引起此变化的输出变化量的比值。公式为：
K dy y dx x
对于线性传感器，它的灵敏度是常数，其灵敏度就是 特性曲线的斜率；
对于非线性传感器，其灵敏度为一变量。 灵敏度特性曲线如图1-5所示。
1）具有良好的机械加工特性（如强度大、抗冲击强、韧性 好等）和良好的热处理性能。 2）具有良好的弹性特性（如弹性大、弹性滞后小等）。 3）弹性模量的温度系数小且稳定。 4）线性膨胀系数小且稳定。 5）抗氧化性和抗腐蚀性等化学性能好。
弹性敏感元件的材料种类很多。一般使用合金钢，有 时也用碳钢和铜合金等，
R
Rm a x y PS
100 %
5)稳定性 稳定性包括稳定度和环境影响量两个方面 稳定度是指传感器在所有条件都不变的条件下，能在规
1.1检测的基本概念
1.1.3 自动检测技术的发展趋势 利学技术特别是微电子技术和微型计算机技术的迅猛发
展与普及，为传感器与检测技术的发展创造了条件。目前， 在研究最大限度地提高现有检测系统的精确度、灵敏度、性 价比、可靠性，扩大检测范围的同时，还应寻求传感检测技 术发展的新途径，主要表现在以下两个方面。
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1.1检测的基本概念
2. 测量误差 在检测过程中，被测对象、检测系统、检测方法和检测
人员都会受到各种因索的影响。而且，对被测量的转换有时 也会改变被测对象原有的状态信息，这就造成了检测结果 （测量值）与真值之间存在一定的差值，这个差值就称为测 量误差。
测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、 方法误差和人员误差等。
为输出范围。
Lm ax
ymax ymin
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1.2 传感器的组成、分类及基本特性
2）灵敏度 传感器的灵敏度是指传感仪器在稳态下的输出变化量
与引起此变化的输出变化量的比值。公式为：
K dy y dx x
对于线性传感器，它的灵敏度是常数，其灵敏度就是 特性曲线的斜率；
对于非线性传感器，其灵敏度为一变量。 灵敏度特性曲线如图1-5所示。
1）具有良好的机械加工特性（如强度大、抗冲击强、韧性 好等）和良好的热处理性能。 2）具有良好的弹性特性（如弹性大、弹性滞后小等）。 3）弹性模量的温度系数小且稳定。 4）线性膨胀系数小且稳定。 5）抗氧化性和抗腐蚀性等化学性能好。
弹性敏感元件的材料种类很多。一般使用合金钢，有 时也用碳钢和铜合金等，
R
Rm a x y PS
100 %
5)稳定性 稳定性包括稳定度和环境影响量两个方面 稳定度是指传感器在所有条件都不变的条件下，能在规
1检测技术基础知识-概述
1. 时域测量（瞬态测量）
主要测量被测量随时间的变化规律。
2.频域测量（稳态测量）
主要目的是获取待测量与频率之间的关系。
3.数据域测量（逻辑量测量）
主要是用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑状
态进行测量。
4.随机测量（统计测量）
主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。
1.5 xm m xm 100 1.5V 100
可见：同一量程内，测得值越小，示值相对误差 越大。因此测量中所用仪表的准确度并不是测量 结果的准确度，一般测得值的准确度是低于仪表 的准确度，在示值和满度值相等时两者才相等。 例2：某1.0级电流表，满度值Xm=100uA，求测量值 测量时，为减小误差，示值应尽量接近满度值， 一般也不小于满度值的2/3为宜。 X1=100uA，X2=80uA，X3=20uA时的绝对误差和示值
小依次划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七级。 如某电压 表S=0.5，即表明它的准确度等级为0.5级，也就是它的满度相对 误差不超过0.5%，即 m 0.5% ，习惯上写成 m 0.5%。
例1：某电压表S=1.5，试标出它在0-100V量程中的最
大绝对误差。 解：该表在0-100V量程内上限值（仪表满度值）为 Xm=100V，而S=1.5，所以
第三节 误差理论
3.1 测量误差的基本概念
误差公理 真值 指定真值（约定真值） 实际值（相对真值） 标称值 示值（测量值）
3.2 测量误差的分析
1.按表示方法分析 （1）绝对误差：示值AX与被测量真值A0之间的差值。
Δ A=AX-A0 式中： Δ A为绝对误差，AX为示值（测量值）， A0为被测量的真值，但该值一般很难得到，所以 一般用实际值A来代替被测量的真值。即绝对误差一般表 示为Δ X=AX-A 修正值：实际值A与示值AX之间的差值。 C=A-AX C为修正值，其绝对值和绝对误差Δ X相等，但符号相反。 即： C= -Δ X =A-AX
主要测量被测量随时间的变化规律。
2.频域测量（稳态测量）
主要目的是获取待测量与频率之间的关系。
3.数据域测量（逻辑量测量）
主要是用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑状
态进行测量。
4.随机测量（统计测量）
主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。
1.5 xm m xm 100 1.5V 100
可见：同一量程内，测得值越小，示值相对误差 越大。因此测量中所用仪表的准确度并不是测量 结果的准确度，一般测得值的准确度是低于仪表 的准确度，在示值和满度值相等时两者才相等。 例2：某1.0级电流表，满度值Xm=100uA，求测量值 测量时，为减小误差，示值应尽量接近满度值， 一般也不小于满度值的2/3为宜。 X1=100uA，X2=80uA，X3=20uA时的绝对误差和示值
小依次划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七级。 如某电压 表S=0.5，即表明它的准确度等级为0.5级，也就是它的满度相对 误差不超过0.5%，即 m 0.5% ，习惯上写成 m 0.5%。
例1：某电压表S=1.5，试标出它在0-100V量程中的最
大绝对误差。 解：该表在0-100V量程内上限值（仪表满度值）为 Xm=100V，而S=1.5，所以
第三节 误差理论
3.1 测量误差的基本概念
误差公理 真值 指定真值（约定真值） 实际值（相对真值） 标称值 示值（测量值）
3.2 测量误差的分析
1.按表示方法分析 （1）绝对误差：示值AX与被测量真值A0之间的差值。
Δ A=AX-A0 式中： Δ A为绝对误差，AX为示值（测量值）， A0为被测量的真值，但该值一般很难得到，所以 一般用实际值A来代替被测量的真值。即绝对误差一般表 示为Δ X=AX-A 修正值：实际值A与示值AX之间的差值。 C=A-AX C为修正值，其绝对值和绝对误差Δ X相等，但符号相反。 即： C= -Δ X =A-AX
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采用桥式补偿电路， 可以在霍尔元件的整个工 作温度范围内对不等位电 势进行良好的补偿，并且 对不等位电势的恒定部分 和变化部分的补偿可相互 独立地进行调节，所以可 达到相当高的补偿精度。
图7.10 不等位电势的桥式补偿电路
7.4 霍尔集成电路
霍尔集成电路可分为线性和开关型两大类。 线性霍尔集成电路将霍尔元件和恒流源、线性放大器等集成在一个芯 片上。例如，3501。 开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发 器、门等电路集成在同一个芯片上。例如， 3020 。
由于霍尔元件在制造工艺方面的原因存在一个不等位电势UM，从而 对测量结果造成误差。为解决这一问题，可采用具有温度补偿的桥式补 偿电路。该电路本身也接成桥式电路，且其中一个桥臂采用热敏电阻， 可以在霍尔元件的整个工作温度范围内对UM进行良好的补偿。
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第7章 霍尔传感器
7.1 霍尔元件工作原理
霍尔元件是霍尔传感器的敏感元件和转换元件，它是利用 某些半导体材料的霍尔效应原理制成的。所谓霍尔效应是指置 于磁场中的导体或半导体中通入电流时，若电流与磁场垂直， 则在与磁场和电流都垂直的方向上出现一个电势差。
UHnIeBdRH dIBKHIB
一般来说，都是选择半导体 材料来做霍尔元件。此外，对厚 度 d 选择得越小，越高；但霍 尔元件的机械强度下降，且输入、 输出电阻增加。因此，霍尔元件 不能做得太薄。
1—磁轮鼓；2—开关型霍尔集成元件；3—晶体管功率开关； 4—点火线圈；5—火花塞 7.18 霍尔点火装置示意图
3．霍尔式功率计
图7.19 霍尔效应交流功率计
4．霍尔式无刷直流电机
图7.20 霍尔无刷直流电机基本原理
小结
霍尔元件测量的关键是霍尔效应。霍尔电势UH与磁感应强度B、控制 电流之间存在关系UH=KHIB。KH称为霍尔元件的乘积灵敏度，它反映了 霍尔元件的磁电转换能力。
图7.1 霍尔效应原理图
7.2 霍尔元件的基本结构和主要特性参数
7.2.1 基本结构 用于制造霍尔元件的材料主要有（锗）、（硅）、
（砷化铟）和（锑化铟）等。
1、2—控制电流引线端；3、4—霍尔电势输出端 图7.2 霍尔元件结构图
7.2.2 主要特性参数
1．输入电阻和输出电阻
霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻， 两个霍尔电势输出端之间的电阻称为输出电阻。
2．额定激励电流I和最大激励电流
霍尔元件在空气中产生10℃的温升时所施加的激励 电流值称为额定电流I。每种型号的元件均规定了相应的 最大激励电流，它的数值从几毫安到几十毫安。
3．乘积灵敏度
反映了霍尔元件本身所具有的磁电转换能力，一 般希望它越大越好。
4．不等位电势
在额定激励电流下，当外加磁场为零时，即当而0 时，0；但由于4个电极的几何尺寸不对称，引起了且0 时，。为此引入来表征霍尔元件输出端之间的开路电压，
2．选择合理的负载电阻进行补偿 Nhomakorabea RL Ro
图7.6 恒流源补偿电路
对一个确定的霍尔元件，可查表得到 a、b 和 值，再求得 值， 这样就可在输出回路实现对温度误差的补偿了。
3．利用霍尔元件输入回路的串联电阻或并联 电阻进行补偿的方法
图7.7 串联输入电阻补偿原理
图7.8 并联输入电阻补偿原理
4．热敏电阻补偿法 在使用热敏电阻进行温度补偿时，要
求热敏电阻和霍尔元件封装在一起，或者 使两者之间的位置靠得很近，这样才能使 补偿效果显著。
图7.9 热敏电阻温度补偿电路
7.3.3 不等位电势的补偿
在无磁场的情况下， 当霍尔元件通过一定的控 制电流I时，在两输出端 产生的电压称为不等位电 势，用表示。
在实际使用中，霍尔电势会受到温度变化的影响，一般用霍尔电势 温度系数来表征。为了减小 ，需要对基本测量电路进行温度补偿的 改进，常用的有以下方法：采用恒流源提供控制电流；选择合理的负载 电阻进行补偿；利用霍尔元件回路的串联或并联电阻进行补偿；也可以 在输入回路或输出回路中加入热敏电阻进行温度误差的补偿。
7.3 霍尔元件的测量电路及补偿 7.3.1 基本测量电路
图7.3 霍尔元件的基本测量电路
7.3.2 温度误差的补偿
图7.4 内阻与温度关系曲线
图7.5 输出电势与温度关系曲线
1．恒流源补偿法
温度的变化会引起内阻的变化，而内阻的变化又使激励电流发 生变化以致影响到霍尔电势的输出，采用恒流源可以补偿这种影响，其 电路如图7.6所示。
图7.11 线性霍尔集成电路
图7.12 线性霍尔集成电路输出特性
图7.13 开关型霍尔集成电路
图7.14 开关型霍尔集成电路输出特性
图7.15 差动输出线性霍尔集成电路
图7.16 差动输出线性霍尔集成电路输出特性
7.5 霍尔传感器的应用
1．霍尔转速表
图7.17 霍尔转速表
2．霍尔式无触点点火装置
图7.10 不等位电势的桥式补偿电路
7.4 霍尔集成电路
霍尔集成电路可分为线性和开关型两大类。 线性霍尔集成电路将霍尔元件和恒流源、线性放大器等集成在一个芯 片上。例如，3501。 开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发 器、门等电路集成在同一个芯片上。例如， 3020 。
由于霍尔元件在制造工艺方面的原因存在一个不等位电势UM，从而 对测量结果造成误差。为解决这一问题，可采用具有温度补偿的桥式补 偿电路。该电路本身也接成桥式电路，且其中一个桥臂采用热敏电阻， 可以在霍尔元件的整个工作温度范围内对UM进行良好的补偿。
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第7章 霍尔传感器
7.1 霍尔元件工作原理
霍尔元件是霍尔传感器的敏感元件和转换元件，它是利用 某些半导体材料的霍尔效应原理制成的。所谓霍尔效应是指置 于磁场中的导体或半导体中通入电流时，若电流与磁场垂直， 则在与磁场和电流都垂直的方向上出现一个电势差。
UHnIeBdRH dIBKHIB
一般来说，都是选择半导体 材料来做霍尔元件。此外，对厚 度 d 选择得越小，越高；但霍 尔元件的机械强度下降，且输入、 输出电阻增加。因此，霍尔元件 不能做得太薄。
1—磁轮鼓；2—开关型霍尔集成元件；3—晶体管功率开关； 4—点火线圈；5—火花塞 7.18 霍尔点火装置示意图
3．霍尔式功率计
图7.19 霍尔效应交流功率计
4．霍尔式无刷直流电机
图7.20 霍尔无刷直流电机基本原理
小结
霍尔元件测量的关键是霍尔效应。霍尔电势UH与磁感应强度B、控制 电流之间存在关系UH=KHIB。KH称为霍尔元件的乘积灵敏度，它反映了 霍尔元件的磁电转换能力。
图7.1 霍尔效应原理图
7.2 霍尔元件的基本结构和主要特性参数
7.2.1 基本结构 用于制造霍尔元件的材料主要有（锗）、（硅）、
（砷化铟）和（锑化铟）等。
1、2—控制电流引线端；3、4—霍尔电势输出端 图7.2 霍尔元件结构图
7.2.2 主要特性参数
1．输入电阻和输出电阻
霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻， 两个霍尔电势输出端之间的电阻称为输出电阻。
2．额定激励电流I和最大激励电流
霍尔元件在空气中产生10℃的温升时所施加的激励 电流值称为额定电流I。每种型号的元件均规定了相应的 最大激励电流，它的数值从几毫安到几十毫安。
3．乘积灵敏度
反映了霍尔元件本身所具有的磁电转换能力，一 般希望它越大越好。
4．不等位电势
在额定激励电流下，当外加磁场为零时，即当而0 时，0；但由于4个电极的几何尺寸不对称，引起了且0 时，。为此引入来表征霍尔元件输出端之间的开路电压，
2．选择合理的负载电阻进行补偿 Nhomakorabea RL Ro
图7.6 恒流源补偿电路
对一个确定的霍尔元件，可查表得到 a、b 和 值，再求得 值， 这样就可在输出回路实现对温度误差的补偿了。
3．利用霍尔元件输入回路的串联电阻或并联 电阻进行补偿的方法
图7.7 串联输入电阻补偿原理
图7.8 并联输入电阻补偿原理
4．热敏电阻补偿法 在使用热敏电阻进行温度补偿时，要
求热敏电阻和霍尔元件封装在一起，或者 使两者之间的位置靠得很近，这样才能使 补偿效果显著。
图7.9 热敏电阻温度补偿电路
7.3.3 不等位电势的补偿
在无磁场的情况下， 当霍尔元件通过一定的控 制电流I时，在两输出端 产生的电压称为不等位电 势，用表示。
在实际使用中，霍尔电势会受到温度变化的影响，一般用霍尔电势 温度系数来表征。为了减小 ，需要对基本测量电路进行温度补偿的 改进，常用的有以下方法：采用恒流源提供控制电流；选择合理的负载 电阻进行补偿；利用霍尔元件回路的串联或并联电阻进行补偿；也可以 在输入回路或输出回路中加入热敏电阻进行温度误差的补偿。
7.3 霍尔元件的测量电路及补偿 7.3.1 基本测量电路
图7.3 霍尔元件的基本测量电路
7.3.2 温度误差的补偿
图7.4 内阻与温度关系曲线
图7.5 输出电势与温度关系曲线
1．恒流源补偿法
温度的变化会引起内阻的变化，而内阻的变化又使激励电流发 生变化以致影响到霍尔电势的输出，采用恒流源可以补偿这种影响，其 电路如图7.6所示。
图7.11 线性霍尔集成电路
图7.12 线性霍尔集成电路输出特性
图7.13 开关型霍尔集成电路
图7.14 开关型霍尔集成电路输出特性
图7.15 差动输出线性霍尔集成电路
图7.16 差动输出线性霍尔集成电路输出特性
7.5 霍尔传感器的应用
1．霍尔转速表
图7.17 霍尔转速表
2．霍尔式无触点点火装置