传感器与检测技术 01 第一章.ppt

测试技术在军事上的应用 测试技术在国防领域的应用 测试技术在航天领域的应用 水声动态信号测试系统 建立经验公式的步骤： 1）在适当的坐标系中，把数据点 xi,yi i 1,2,…,n 描绘成测量曲线。 2）分析描绘的曲线，确定公式y f x 的基本形式 ——直线，可用一元线性回归方法确定直线方程 ； ——曲线，先将该曲线方程变换为直线方程，再按一元线性回归方法处理； ——曲线类型未知，按曲线多项式回归方程处理 3）由测量数据确定拟合方程（公式）中的常量。 4 检验所确定的方程的准确性 ①用测量数据中的自变量代入拟合方程计算出函数值y′ ②计算拟合残差 ③计算拟合曲线的标准偏差——拟合精度 式中：m为拟合曲线未知数个数，n为测量数据列长度。 如果标准偏差很大，说明所确定的公式基本形式有错误，应建立另外形式公式重做。 一元线性回归 用一个直线方程y a+bx来表达测量数据 xi,yi i 1,2,…,n 之间的相互关系，求出a和b，确立拟合方程即为一元线性回归。 1.端点法 将测量数据中两个端点，起点和终点（即最大量程点）的测量值（x1,y1）和（xn,yn），代入y a+bx ，则a,b分别为 2.平均法 将全部n个测量值 xi,yi i 1,2,…,n 分成数目大致相同的两组，前半部k个测量点为一组，其余的n-k个测量点为另一组，两组测量点都有自己的“点系中心”，其坐标分别为 通过两个“点系中心” 的直线即是拟合直线y a+bx，其中a，b分别为： 3.最小二乘法——重要！ 基本原理：残差平方和为最小的条件下，求出最佳直线 测量数据中的任何一个数据yi与拟合直线上y a+bx对应的理想值yi’之残差 i 1,2,…n 为测量点数） 求a和b的偏导数，并令其为零，即可解得a和b的值。 例：量程为10Mpa的压力传感器所测量点的输出值列于下表中。试用端点法、平均选点法和最小二乘法拟合线性方程，并计算各种拟合方程的拟合精度。 压力（MPa） 2 4 6 8 10 输出（mV） 10.043 20.093 30.135 40.128 50.072 最小二乘法精确度最高，平均法次之，端点法较差 计算结果见下页表 压力MPa 输出mV 端点法 平均法 最小二乘法 理想直线 残差 理想直线 残差 理想直线 残差 2 10.043 10.044 －0.001 10.95 －0.052 10.080 －0.0337 4 20.093 20.052 0.041 20.097 －0.004 20.090 0.003 6 30.135 30.060 0.093 30.099 0.054 30.100 0.053 8 40.128 40.068 0.060 40.101 0.027 40.110 0.018 10 50.072 50.068 －0.004 50.103 －0.031 50.120 －0.048 拟合直线方程 拟合误差 0.068 0.049 0.048 计算结果： y 0.036+5.004x y 0.093+5.001x y 0.070+5.005x 1.4、测试技术的工程应用 在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。 1.工程过程的实验分析与参数测量 案例1：油管的椭圆度测量 Coiled Tube Eddy Sensor Reference Circle 案例：飞机模态分析 2、过程监测与故障诊断 案例1：切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。 密歇根大学数字化工厂 案例2、流程工业设备运行状态监控 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。 石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。 扬子石化50MW热电机组监测系统 阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统 荆门电厂200MW机组监测系统 青山热电厂生产信息实时查询系统 沙角电厂生产信息实时查询系统 宝钢30KW以上风机监测系统 宝钢精轧F2轧机网络化监测系统 宝钢冷轧带钢振动纹监测系统 武钢风机状态监测系统 3、作为自动化或控制系统中的一个环节 a 机械手、机器人中的传感器 转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器