自动检测技术第一章 传感器与测量基本概念.ppt

第一章 传感器和测量基本概念 目 录 第一节 传感器基本概念 第二节 测量的基本概念 第三节 传感器特性 第一节 传感器基本概念一、检测技术在国民经济中的地位和作用 检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，它在国民经济中起着极其重要的作用。 二、检测系统组成 目前，非电量的检测多采用电测量法，即首先将各种非电量转变为电量，然后经过一系列的处理，将非电量参数显示出来，其原理框图如1—1所示。 传感器（Transducer）是指一个能把被测的非电量变换成电量的器件。信号处理电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定功率的电压或电流、频率信号等，以推广后级的显示电路、数据处理电路及执行机构。 目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。 数据处理装置用来对测试所得的实验结果进行处理、运算、分析，对动态测试结果作频谱分析、幅值谱分析、能量谱分析等，完成以上工作必须采用计算机技术。 数据处理的结果通常送到显示器和执行机构中去，以显示运算处理的各种数据及控制各种被控对象。而在不带数数据处理装置的自动检测系统中，显示器和执行机构由信号处理电路直接驱动，如图1—1中的虚线所示。 所谓执行机构通常是指各种继电器、电磁铁、电磁阀门、伺服电动机等在电路中起通断、控制、调节、保护等作用的电器设备。许多检测系统能输出与被测量有关的电流或电压信号，去驱动这些执行机构，从而为自动控制系统提供信号。 现在的检测系统越来越多地使用计算机（微机）来控制执行机构的工作。检测技术、计算机技术与执行机构等配合就能构成工业中的某些控制系统。 三、检测技术发展趋势 1)不断提高检测系统的测量精度、量程范围 延长使用寿命、提高可靠性 2)应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 3)发展集成化、功能化的传感器 4)采用微机技术，使检测技术智能化 第二节 测量的基本概念 一.测量 定义：将被测量与同性质的标准量用专门的技术和设备进行比较，获得被测量对比该标准量的倍数，从而在量值上给出被测量的大小和符号。 表示式：X=A*X0 其中： X为被测量； X0为标准量； A为比值（无量纲）。 标准量必须有单位，单位越小，A数值越大，A=X/X0，测量精度越高。例：以mm最小分格，以cm最小分格，哪个测量精度高。而人眼分辨1/10。 标准量：国际上或国家特定机构所指定的。 测量方法：直接测量（如电压表测电压）从事先分度好的表盘读被测量。 间接测量（如伏安法测电阻）利用被测量与某中间量之函数关系，先测出中间量，再通过函数关系计算被测量。 二、测量仪表的精确度与分辨率 精确度〈精度〉指标有三个：精密度、准确度、精度等级。 精密度（随机误差）：描述测量仪表指示值不一致程度的量。 精确度：精密度和准确度的总和，以测量误差相对值反映测量仪表的优良程度。 精度等级：在规定工作条件下，其最大绝对允许误差相对仪表测量范围的百分数。 式 A%=Δgmax/Xmax-Xmin*100% Δgmax为最大绝对允许误差值。 Xmax /Xmin为测量范围的上、下限。 A为精度等级，以标准百分数分档。 A可为0.001，0.005，0.02，0.05…1.5，2.5，4.0，6.0等 分辨率：显示仪表能够检测到被测量最小变化量的本领。模拟表为最小刻度一半（读数误差）/数字表为最后一位数字的一个字（读数误差）。 三、直接测量的三种方法 零位法：被测量与已知标准量在比较仪器中进行比较，使这两种量对仪器的作用抵消为零（例如天平测量砝码，已知标准量）。测量精度高。 偏差法：测量仪表用指针相对于表盘上刻度线的位移来直接表示被测量的大小（用标准量标定过，例如弹簧秤）。测量精度不高。 微差法：零位法和偏差法的结合，先将被测量与一个已知标准两进行比较，即不彻底的零位法，不足部分，即被测量与标准量之差，再用偏差法测出（例如长度测量）。误差小，不需反复平衡操作。 四、测量误差及分类 （一） 绝对误差和相对误差 绝对误差：测量值Ax与真值A0之间的差值。 Δ=Ax-A0 修正值α=-Δ 相对误差： 实际相对误差rA：绝对误差Δ与被测量真值A0的百分比。 rA=Δ/A0*100% 示值相对误差rx：绝对误差Δ与被测量Ax的百分比。 rx=Δ/Ax*100% 满度相对误差rm：绝对误差Δ与满度值Am的百分比。 rm=Δ/Am*100% 精度等级s：当Δ取最大值Δm时，满度相对误差。 S=︱Δm/Am︳*100% 我国电工仪表0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0，七