现代检测技术及仪表考试重点

第１章绪论

1.1.1传感器的基本概念

一、传感器的定义

国家标准定义――“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转

换成可用信号输出的器件或装置。”（当今电信号最易

于处理和便于传输）

通常定义――“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”。

二、敏感器的定义――把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置

１、当Z

X=即被测非电量X正是传感器所能接受和转换的非电量(即可

用非电量)Z时，可直接用传感器将被测非电量X转换成电量Y。

２、当Z

X≠即被测非电量X不是传感器所能接受和转换的非电量(即

可用非电

量)Z时，就需要在传感器前面增加一个敏感器，把被测非电量X 转换为该传

感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)Z。

1.2.2传感器的分类和命名法

一、传感器的类型

二、传感器的分类方法：按照被测的非电量分类，

按照输出量的性质

1.3检测仪表与系统概述

1.2.1检测仪表与系统的基本组成

传感器:把被测的非电量变换成电量

测量电路:把传感器的输出电量变成电压或电流信号

显示装置:显示测量结果。模拟显示

数字显示

图像显示

1.3.2常规检测仪表与系统的基本类型

二、普通数字式检测仪表

（a ）模数转换式――A/D 转换器把直流电压转换成数字 (b) 脉冲计数式――计数器对传感器脉冲进行计数 三、微机化检测系统

具有普通的模拟式和数字式检测仪表所没有的新特点和新功能： (1)自动调零功能 (2)量程自动切换功能 (3)多点快速测量 (4)数字滤波功能 (5)自动修正误差 (6)数据处理功能 (7)多媒体功能 (8)通信或网络功能 (9)自我诊断功能

第２章 检测系统的基本特性

2.1.2检测系统的静态性能指标 一、 测量范围和量程 1、测量范围：（x min ，x max ）

x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。

2、量程： m i n m a x x x L -= 二、灵敏度S

dx

dy

x y S x =∆∆=→∆)(

lim 0

串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积

321S S S S =

三、

分辨力与分辨率

1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ∆。

2、分辨率：全量程中最大的min x ∆即min max x ∆与满量程L 之比的百分数。 四、精度（见第三章） 五、线性度e L

max

..

100%L L F S e y ∆=±

⨯ 四、迟滞e H

%100.

.max

⨯∆=

S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行

程）的测试过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。

ΔHmax ――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值。

第３章 误差分析与处理基

3.1.1测量误差的概念及表达方式 一、绝对误差――测量值与真值之差

0x x x -=∆

X ――检测仪表指示或显示被测参量的数值即仪表读数或示值（测量值） X 0――在一定时间、空间条件下客观存在的被测量的真实数值（真值），

一般情况下，理论真值是未知的，在工程上，通常用高一级标准仪器的测量值来代替真值。

二、相对误差（评定测量的精确度）

1、实际相对误差 %1000

⨯∆=x x

A δ 2、示值相对误差 %100⨯∆=

x

x

x δ 为了减小测量中的示值误差，当选择仪器、仪表量程时，应使被测量的数值接近满度值，一般使这类仪器、仪表工作在不小于满度值2／3以上的区域。 三、引用误差

1、引用误差――示值绝对误差Δx 与仪表量程L 之比值q

%100⨯∆=L

x q

2、最大引用误差max q

仪表量程内出现的最大绝对误差max x ∆与该仪器仪表量程L 之比值，即

%100max

max ⨯∆=

L

x q 仪表在出厂检验时，其示值的最大引用误差q m ax 不能超过其允许误差Q （以百分数表示）即Q L

x q ≤∆=

max

max 3、精度等级

工业检测系统常以允许误差Q 作为判断精度等级的尺度。规定：取允许误差百分数 的分子作为精度等级的标志，也即用最大引用误差中去掉百分号（%）后的数字来表示精度等级，其符号是G ，

100100max ⨯=⨯=q Q G

精度等级为G 的仪表在规定的条件下使用时，它的绝对误差的最大值的范围是 L G x ⨯±=∆%max

[例3-1-1] 检定一个满度值为5A 的1.5级电流表，若在2.0A 刻度处的绝对误差最大，∆x m a x ＝+0.1A ，问此电流表精度是否合格?

解 按式(3-1-6)求此电流表的最大引用误差

%0.2%1005

1

.0max =⨯=

q 2.0％＞1.5％

即该表的基本误差超出1.5级表的允许值。所以该表的精度不合格。但该表最大引用误差小于2.5级表的允许值，若其它性能合格可降作2.5级表使用。

[例３-1-2] 测量一个约80 V 的电压，现有两块电压表：一块量程300 V 、0.5级，另一块量程l00 V 、1.0级。问选用哪一块为好?

解 如使用300 V 、0. 5级表、按式(3-1-4)、(3-1-9)求出其示值相对误差为

%88.1%10080

%

5.0300≈⨯⨯≤

δ 如使用100V 、1.0级表，其示值相对误差为

%25.1%10080

%

0.1100≈⨯⨯≤

δ 可见由于仪表量程的原因，选用1.0级表测量的精度可能比选用0.5级表为高。故选用100V 、1.0级表为好。

3.1.2 测量误差的分类 一、随机误差

随机误差i δ是测量结果i x 与在重复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A 之差。即A x i i -=δ、∑=∞

→=n

i i n x n A 1

1lim

随机误差是测量值与数学期望之差，它表明了测量结果的分散性，经常用来表征测量精密

度的高低。随差越小，精密度越高。

二、系统误差

在相同测量条件下，对同一被测量进行无限多次重复测量所得结果的平均值A 与被测量的真值A 0之差。即0A A -=ε

系统误差表明了测量结果偏离真值或实际值的程度。系统误差越小，测量就越准确。所以，系统误差经常用来表征测量准确度的高低。

三、粗大误差

在相同的条件下，多次重复测量同一量时，明显地歪曲了测量结果的误差，称粗大误差，

3.3 系统误差的处理

3.3.3 系统误差的消除方法 一、消除产生误差的根源

二、对测量结果进行修正 三、采用特殊测量法 1、恒定系差消除法 (1）零值法 (2)替代法 (3)交换法 (4)补偿法

（5）微差法（虚零法