电气测试技术第一章..ppt

传感器与测试技术 机电学院 第1章 测试的基础知识 第一篇 工程测试技术基础 1.掌握测试的基本概念　　　 2.了解测量误差及其不确定度概念 3.了解测量数据处理的基本方法 第1章 测试的基础知识 1.1 测试的基本概念 1、测量、计量与测试 测量：以确定被测对象属性和量值为目的的全部操作。 单位 被测量 基准量 比较 倍数（结果＝数值.单位） 直接/间接 计量：实现单位统一和量值准确可靠的测量。 为使在不同的地方，用不同的手段测量同一量时，所得的结果一致，就要求统一的单位、基准、标准和测量器具。 计量的三个特征：统一性、准确性和法制性。 计量内容包括：单位的统一、基准和标准的建立、量值传递、计量监督管理、测量方法及其手段的研究等。 测试：意义更为广泛的测量——具有试验性质的测量。从信息获取角度： 信息提取（测量） 信号转换、信息识别（极为重要） 煤气包高度测量 桥梁固频测量 机翼模态分析 索道检测 间接测量——对与未知待测量y有确切函数关系的其他变量x(或n个变量)进行直接测量，然后再通过函数 ，计算出待测量y。 2、测试方法的分类 直接测量和间接测量 直接测量——用已标定的仪器，直接地测量出某一待测未知量的量值。 接触式测量和非接触式测量 非接触式测量——避免了对被测对象的影响。 静态测量：对不随时间变化的（静止的）被测量进行的测量。 动态测量：对随时间变化的被测量进行的测量，需确定被测量的瞬时值 及其随时间变化的规律。 静态测量和动态测量 非电量电测技术 非电量电测：把被测的非电量，通过传感器变换成电信号再进行传输、处理等。 工程中大多数被测量——非电量，为满足测试的精度、速度、处理、传输的要求，常常将非电量转换为电量。 3、测试系统的组成 一般来说，测试系统是由传感器、中间变换装置（信号调理和信号分析与处理）和显示记录装置组成并具有获取某种信息之功能的整体。 信息转换 信息提取 传感器将被测物理量(如力,温度) 检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析（提取特征参数、频谱分析、相关分析等），显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。 1.2 测量误差及其不确定度 测量的目的: 获得被测量的真值。 真值: 在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实数值。 误差公理：所有测量结果都带有误差 。 误差来源：仪器误差、理论方法误差、环境影响误差等。 测量的目标：减小测量误差，使测量结果尽可能接近真值。 一、测量误差的基本概念 测量误差的表示方法： 1.绝对误差 实际应用中常用实际值A（高一级以上的测量仪器或计量器具测量所得之值）来代替真值（相对真值）。 具有符号和量纲 测量精度不仅与它的绝对误差的大小，而且与这个量本身的大小有关。例如：如何比较测量长度为10m和1m（绝对误差为1cm）的测量精度？ 2.相对误差：绝对误差与真值之比百分数表示。 真值相对误差： 示值相对误差： A为相对真值 x为测量值 分贝误差——相对误差的对数表示(单位：分贝dB) 评定精度：相对误差越小，测量精度越高。 测量误差的分类： 测量误差一般根据其性质可分为随机误差、系统误差、粗大误差三类。 1.系统误差——有规律可循 由特定原因引起、具有一定因果关系并按确定规律产生。 仪器、环境、动力源变化、人为因素等 再现性—— 偏差（Deviation） 理论分析/实验验证——原因和规律——减少/消除 2.随机误差 因许多不确定性因素而随机产生。 偶然性——不明确、无规律 概率和统计方法处理——无法消除/修正 各种干扰（噪声、电磁场）等 3.粗大误差——明显与实际值不符 系统各组成环节发生异常和故障等引起。 异常误差若混为系统误差和随机误差 —— 测量结果失去意义 剔除异常值 —— 防止粗大误差 二、测量不确定度——定量描述测量结果的指标 不确定度表明测量结果可能的分散程度。可用标准偏差表示，也可用标准偏差的倍数或置信区间的半宽度表示。 几个基本概念： 数学期望? ——真值A0，最佳估计值(测量结果的算术平均值) 标准偏差? ——表征测量结果的分散程度， ?大表明测量值比较分散，?小表明测量值比较集中。 ?1 ?2 ?3 不确定度的分类： 置信水平（置信概率）P ——测量结果落在取值区间的概率。 例如：P＝0.9，表明测量值有90％的可能性落在该取值区间内，