【正文】 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 7． 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有哪些 ？ 說明它們的意義和表示方法 。此k值放于程序中，或?qū)⑵浞湃霂У綦姳Ｗo的 RAM或 EEPROM中。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 3) 許多傳感器輸出的數(shù)據(jù)與實際的參數(shù)為非線性關(guān)系 ， 且它們的函數(shù)關(guān)系無法用一個簡單的式子表示 ， 或者該解析式難以直接計算 ， 這時可采用多項式來進行非線性標(biāo)度變換 。所以在編寫程序時，應(yīng)根據(jù) Ymax， Ymin， Nmax， Nmin先算出 a和 b，然后編寫出按 X計算 Y的程序。它的變換公式如下 m i nm i nm i nm i nm i nm a x ))(( YNNNXYYY ????? () 式中： Y為參數(shù)測量值； Ymax為參數(shù)量程最大值； Ymin為參數(shù)量程最小值； Nmax為 Ymax對應(yīng)的 A／ D轉(zhuǎn)換后的輸入值； Nmin為量程起點 Ymin對應(yīng)的 A／ D轉(zhuǎn)換后的輸入值； X為測量值 Y對應(yīng)的 A／ D轉(zhuǎn)換值。 標(biāo)度變換有各種類型 ， 它取決于被測參數(shù)及傳感器的傳輸特性 ， 實現(xiàn)的辦法也有多種 ， 應(yīng)根據(jù)實際要求來選用適當(dāng)?shù)臉?biāo)度變換方法 。圖中 F0為標(biāo)志位。 ％，如把測量范圍壓縮到 0～ ．其相對精度仍可達(dá)士 ％。 通過控制放大器的增益 ， 對幅值小的信號用大增益 ， 對幅值大的信號用小增益 ， 使 A／ D轉(zhuǎn)換器信號滿量程達(dá)到均一化 。 剔除后的數(shù)據(jù)列要重新計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差 。 在相同的實驗條件下進行兩次測量 ， 使系統(tǒng)誤差對讀數(shù)的影響一次為正 、 次為負(fù) ， 則兩次讀數(shù)的平均值可將系統(tǒng)誤差消除掉 ， 這種方法即為正負(fù)誤差補償法 。在兩次測量中，第一次令標(biāo)準(zhǔn)器的量值 RN只與被測量 Rx相加，在 RN和 Rx的作用下，儀器給出一個示值；第二次去掉被測量，井改變標(biāo)淮器的量值使變?yōu)? ，使儀器的示值與第一次相同。 但替代法要求測量裝置具有相應(yīng)的靈敏度和短時間的穩(wěn)定性 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 2） 抑制噪聲干擾 噪聲干擾是隨機誤差的主要來源 ， 因此 ， 采用各種有效的抑制干擾措施 ， 如屏蔽 、 接地 、 濾波 、 選頻 、 去耦 、 隔離傳輸?shù)饶苡行У販p小隨機誤差 。系統(tǒng)不確定度按算術(shù)合成時的合成公式為 )( 38111.DXf niinniiniyn ?????????? ??式中： θ yn— 函數(shù)數(shù) y的系統(tǒng)不確定度或誤差限； θ in一變量 Xi的系統(tǒng)不確定度或誤差限 Din—— 變量 Xi的局部系統(tǒng)不確定度。 若 q個隨機誤差是相關(guān)的 ， 則綜合后總隨機誤差的方均根誤差為 ? ????qi qijiiji1 12 2???????（ 134） 若 q個相關(guān)的隨機誤差亦為正態(tài)分布，則綜合后總隨機誤差的極限誤差為 ? ????????qi qijiiji1 12 2???（ 135） 式中， ρij為第 i個和第 j個隨機誤差的相關(guān)系數(shù)，其取值介于 177。 可通過對測量結(jié)果的分析大致估計出單個未定系統(tǒng)誤差的最大范圍為 177。 按被測量隨時間變化的速度分類 動態(tài)誤差 在被測量隨時間變化的過程中進行測量時所產(chǎn)生的附加誤差。 絕對誤差 測量值和真值的差值，和被測量具有相同的量 綱。 另外 ， 實際的被測信號的頻帶寬度是有限的 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 對任何檢測系統(tǒng)，都希望靈敏度高，頻率響應(yīng)特性好，響應(yīng)快和時間滯后小，但要全面滿足這些要求是困難的，也是有矛盾的。 顯然 ， H(jω)是傳遞函數(shù) H(s)的一個特例 ， 它是在頻域中對系統(tǒng)信息傳遞特性的描述 。 它反映了輸出與輸入的關(guān)系 ， 是一個描述檢測系統(tǒng)信息傳遞特性的函數(shù) ， 即是傳感器特性的表達(dá)式 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 要精確地建立測試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是很困難的 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 8. 1） 用非線性 、 遲滯 、 重復(fù)性誤差的方和根或簡單代數(shù)和來表示靜態(tài)誤差 es， 即 2r2h2Ls eeee ????（ 112） 或 ? ?rhLs eeee ???? （ 113） 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 2） 系統(tǒng)誤差加隨機誤差法 將系統(tǒng)誤差與隨機誤差分開考慮 ， 原理上較合理 。 表示方式如： x個月不超過 y%滿量程輸出 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 5. 當(dāng)系統(tǒng)的輸入從零開始緩慢增加時 ， 只有在達(dá)到了某一值后 ， 輸出才發(fā)生可觀測的變化 ， 這個值說明了系統(tǒng)可測出的最小輸入量 ， 稱之為系統(tǒng)的閾值 。 常用 Sn表示靈敏度 ， 其表達(dá)式為 xySddn ?（ 17） 顯然 ， 非線性系統(tǒng)的靈敏度各處不一樣 ， 如圖 16（ a） 所示 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 設(shè) N為標(biāo)準(zhǔn)量 ， x為被測量 ， Δ為二者之差 。 測量時 ， 要調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量 ， 直到被測量與標(biāo)準(zhǔn)量相等 ， 即使指零儀表回零 。 它以直接方式實現(xiàn)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的比較 ， 測量過程比較簡單 、 迅速 ， 但是測量結(jié)果的精度較低 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 3） 在應(yīng)用儀表進行測量時 ， 若被測物理量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組才能得到最后結(jié)果 ， 則稱這樣的測量為聯(lián)立測量 (也稱為組合測量 )。 雖然它的精度低 、 不嚴(yán)密 、 具有主觀隨意性等 ， 但是與數(shù)值測量結(jié)果的數(shù)值符號表示 (簡稱數(shù)值表示 )相比較有很多優(yōu)點：它非常緊湊 ， 信息存儲量少 ， 無需建立精確的數(shù)學(xué)模型 ， 允許數(shù)值測量有較大的非線性和較低的精度 ，可以進行推理 、 學(xué)習(xí) ， 并可以將人類經(jīng)驗 、 專家知識與智能事先完成 ， 因而容易被人們理解 ， 不需要專家親臨現(xiàn)場 ， 等等 。 根據(jù)國際通用計量學(xué)基本名詞的定義 ， 測量是以確定被測量值為目的的一組操作 ， 也就是說 ， 測量是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)量 (單位 )進行比較從而確定被測量對標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù) ， 并用數(shù)字表示這個結(jié)果 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 2. 虛擬儀器 （ VI） 是繼模擬儀器 、 數(shù)字儀器 、 智能儀器之后出現(xiàn)的概念性儀器 ， 它由通用計算機 、 模塊化功能硬件和專用控制軟件組成 。 圖像檢測系統(tǒng)幾乎都采用的是掃描結(jié)構(gòu)形式 。39。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 圖 12 反饋型檢測系統(tǒng) 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 “ 逆?zhèn)鞲衅?” 可視為將電量轉(zhuǎn)換為被測非電量的傳感器 。 例如 ， 用熱電堆檢測溫度時 ， 基本檢測元件是熱電偶 ， 熱電堆由多個單個熱電偶串聯(lián)而成 ， 其輸出是各單個熱電偶輸出熱電勢之和 。 （ 3） 研究檢測問題中的信息傳輸 、 存儲 、 顯示的方法與技術(shù) ， 研究檢測儀器儀表 、 檢測系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)和故障檢測 、 診斷的技術(shù) 。第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 概述 測量方法 自動檢測系統(tǒng)的基本特性 誤差 量程自動切換及標(biāo)度變換 思考與練習(xí)題 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 概 述 檢測技術(shù)的含義 、 檢測是采用現(xiàn)代科技方法與裝置對工業(yè)現(xiàn)場的有關(guān)信息進行檢查與測量 ， 并將結(jié)果加以全面利用的一項應(yīng)用技術(shù) ， 它是工業(yè)自動化的核心技術(shù)之一 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 （ 4） 研究使用計算機輔助設(shè)計技術(shù)對檢測方法 、 檢測用儀器儀表及檢測系統(tǒng)進行詳細(xì)的理論分析 ， 對參數(shù)及結(jié)構(gòu)進行最優(yōu)化設(shè)計 。 對同一被測溫度 ， 采用熱電堆比采用單個熱電偶 ， 其輸出電勢提高了若干倍 。 反饋型檢測系統(tǒng)中所采用的比較和平衡方式有：力或力矩平衡 、 電流平衡 、 電壓平衡 、 熱流平衡 、 溫度平衡等 。12121239。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 檢測系統(tǒng)的被測量是表征被測對象的各種物理及化學(xué)等現(xiàn)象或過程的量 ， 由于通過傳感器后其通常變換成電學(xué)量 ， 因此這種檢測方法也稱為非電學(xué)量的電測法 。 利用計算機豐富的軟件資源 ， 可實現(xiàn)部分功能硬件的軟件化 ， 以增強檢測系統(tǒng)的靈活性；利用計算機強大的運算能力 、 圖形環(huán)境和在線幫助功能 ， 建立具有良好人機交互性能的虛擬儀器面板 ， 以適應(yīng)各種環(huán)境下不同信號的檢測 。 測量結(jié)果也可以表示為一條曲線 ， 或顯示成某種圖形 ， 既包含數(shù)值 （ 大小和符號 ） ， 又包含單位 。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 1. 1） 在使用儀表進行測量時 ， 對儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運算 ， 就能直接表示測量所需要的結(jié)果 ， 稱為直接測量 。 在進行聯(lián)立測量時 ， 一般需要改變測試條件 ， 才能獲得一組聯(lián)立方程所需要的數(shù)據(jù) 。 這種測量方法廣泛用于工程測量中 。 例如 ， 用圖 14所示電位差計電路測量電壓 。 則 x＝ N+Δ， 即被測量是標(biāo)準(zhǔn)量與偏差值之和 。只有線性系統(tǒng)的靈敏度才為常數(shù) ， 如圖 16（ b） 所示 ， 這時 xyS???n（ 18） 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 圖 16 靈敏度的定義 (a) 非線性特性； (b) 線性特性 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 3. 遲滯 （ 遲環(huán) ） 在相同工作條件下作全量程范圍校準(zhǔn)時 ， 正行程 （ 輸入量由小到大 ） 和反行程 （ 輸入量由大到小 ） 所得輸出輸入特性曲線往往不重合 。 當(dāng)系統(tǒng)的輸入從非零的任意值緩慢增加時 ， 只有在超過某一輸入增量后 ， 輸出才發(fā)生可觀測的變化 ， 這個輸入增量稱為系統(tǒng)的分辨力 。 有時也采用給出標(biāo)定的有效期來表示其穩(wěn)定性 。 用Δymax表示校準(zhǔn)曲線相對于擬合直線的最大偏差 ， 即系統(tǒng)誤差的極限值 ， 用 σ表示按極差法計算所得的標(biāo)準(zhǔn)偏差 ， 則計算公式為 %100||F . S .m a xs ????yye ?? （ 114） 式中 ， α為根據(jù)所需置信概率確定的置信系數(shù) 。 在工程上總是采取一些近似 ， 略去一些影響不大的因素 。 引入傳遞函數(shù)后 ， H(s)、 Y(s)和 X(s)三者之中只要知道任意兩個即可求出第三個 。 還可看出 ， 它僅是頻率的函數(shù) ，而與時間及輸入無關(guān) 。對于動態(tài)測量，首先要求實現(xiàn)不失真測量。 因此 ， 只要求在被測信號的頻帶范圍內(nèi) ， 檢測系統(tǒng)的頻率特性在允許誤差范圍內(nèi)滿足上述要求就可以了 ， 而在不需要的頻帶內(nèi) ， 幅頻特性最好為零 ， 這樣可以避免其他信號的干擾 。 相對誤差 絕對誤差和被測量的實際值（或示值）的比值，通常以百分?jǐn)?shù)來表示。 第 1章 檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識 （ 1） 研究測量誤差的性質(zhì) ， 分析產(chǎn)生誤差的原因 ， 以尋求最大限度地消除或減小測量誤差的途徑 。 e， 然后便可進