[化学]检测与转换.ppt

检测技术的基础知识 自动检测与转换技术是一门以研究检测系统中信息提取、转换及处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。 本章是自动检测与转换技术的理论基础。 测量的基本概念 1．电测法和非电测法 电测方法是指在检测回路中含有测量信息的电信号转换环节，可以将被测的非电量转换为电信号输出。除电测法以外的测量方法都属于非电测法。 2．直接测量和间接测量 直接测量就是用预先标定好的测量仪表直接读取被测量的测量结果。间接测量需利用被测量与某中间量的函数关系，先测出中间量，再通过相应的函数关系计算出被测量的数值，过程较为复杂。 3．静态测量和动态测量 根据被测量是否随时间变化，可分为静态测量和动态测量。静态测量是测量那些不随时间变化或变化很缓慢的物理量；动态测量则是测量那些随时间而变化的物理量。 4．接触式测量和非接触式测量 根据测量时是否与被测对象相互接触而划分为接触式测量和非接触式测量。 5．模拟式测量和数字式测量 根据测量结果的显示方式，可分为模拟式测量和数字式测量。模拟式测量是指测量结果可根据仪表指针在标尺上的定位进行连续读取的方法；数字式测量是指测量结果以数字的形式直接给出的方法。 测量误差及其分类 1.3.1 测量误差及其表示方法 在一定条件下被测物理量客观存在的实际值称为真值。真值是一个理想概念。测量值与真值之间的差值称为测量误差。测量误差可用绝对误差表示、相对误差和引用误差表示。 1．绝对误差 绝对误差是指测量值与真值之间的差值，即 由于真值的不可知性，在实际应用时，常用实际真值代替，即用被测量多次测量的平均值或上一级标准仪器测得的示值作为实际真值，故有 绝对误差是一个有符号、大小、量纲的物理量，它只表示测量值与真值之间的偏离程度和方向，而不能说明测量质量的好坏。 2．相对误差 相对误差常用百分比的形式来表示，一般多取正值。 （1）实际相对误差r：是用测量值的绝对误差△r与其实际真值L的百分比来表示的相对误差，即 （2）示值（标称）相对误差 ：是用测量值的绝对误差△x与测量值x的百分比来表示的相对误差，即 （3）引用（相对）误差：是指测量值的绝对误差△x与仪器的量程Am的百分比。引用误差的最大值叫做最大引用（相对）误差，即 【例1.1】 某温度计的量程范围为0～500℃，校验时该表的最大绝对误差为6℃，试确定该仪表的精度等级。 解：根据题意知 从表1.1中可知，该温度计的基本误差介于1.0%～1.5%，因此该表的精度等级应定为1.5级。 【例1.2】 现有0.5级的0～300℃和1.0级的0～100℃的两个温度计，欲测量80℃的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？ 解：0.5级温度计测量时可能出现的最大绝对误差、测量80℃可能出现的最大示值相对误差分别为 1.0级温度计测量时可能出现的最大绝对误差、测量80℃时可能出现的最大示值相对误差分别为 1.3.2 测量误差的分类 1．按误差表现的规律划分 （1）系统误差。对同一被测量进行多次重复测量时，若误差固定不变或者按照一定规律变化，这种误差称为系统误差。系统误差主要是由于测量系统本身不完备或者环境条件的变迁造成的。 系统误差反映了测量值偏离真值的程度，可用”正确度”一词表征。 （2）随机误差。对同一被测量进行多次重复测量时，若误差的大小随机变化、不可预知，这种误差称为随机误差。 随机误差是由很多复杂因素的微小变化引起的，反映了测量结果的”精密度”，即各个测量值之间相互接近的程度。 对随机误差的某个单值来说，是没有规律、不可预料的，但从多次测量的总体上看，随机误差大多数服从正态分布规律。 （1）对称性：绝对值相等的正、负误差出现的机率大致相等。 （2）单峰性：绝对值越小的误差在测量中出现的概率越大。 （3）有界性：在一定的测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限。 （4）抵偿性：在相同的测量条件下，当测量次数增加时，随机误差的算术平均值趋向于零。 应该指出，在任何一次测量中，系统误差和随机误差一般都是同时存在的，而且两者之间并不存在绝对的界限。 （3）粗大误差。测量结果明显地偏离其实际值所对应的误差，称为粗大误差或疏忽误差，又叫过失误差。含有粗大误差的测量值称为坏值。 产生粗大误差的原因有操作者的失误、使用有缺陷的仪器、实验条件的突变等。 （4）缓变误差。数值随时间而缓慢变化的误差称为缓变误差。 缓变误差产生的原因主要是测量仪表零件的老化、失效、变形等原因造成的。这种误差在短时间内不易察觉，但在较长的时间后会显露出来。 2．按被测量与时间关系划分 （1）静态误差。被测量稳定不变时所产生的测量误差称为静态误差。 （2）动态误差。被测量随时间迅速变化时，系统的输出量在时间上却跟不上输入的变化，这时所产生的