傳感器與檢測技術(shù)電子工程系王海波7/27/20231傳感器與檢測技術(shù)課程介紹教材：《傳感器與自動檢測》?；哿嶂骶巺⒖冀滩模骸蹲詣訖z測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》梁森等、《傳感器技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用實訓(xùn)》徐軍等計劃學(xué)時：56學(xué)時（4學(xué)時/周，14周，實驗16學(xué)時）學(xué)分：3分專業(yè)必修課7/27/20232傳感器與檢測技術(shù)課程介紹教學(xué)中的考核：（1）學(xué)習(xí)態(tài)度考查：①出勤（遲到、早退、請假、曠課等）②課堂聽課（狀態(tài)、紀(jì)律、發(fā)言等）③作業(yè)（每個項目完成一次，要求內(nèi)容全面、準(zhǔn)確）（2）期中（3）期末考試7/27/20233傳感器與檢測技術(shù)課程介紹檢測技術(shù)的應(yīng)用信息社會的一切活動領(lǐng)域中，檢測是科學(xué)地認(rèn)識各種現(xiàn)象的基礎(chǔ)性方法和手段?，F(xiàn)代化的檢測手段在很大程度上決定了生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又為檢測技術(shù)提供了新的理論基礎(chǔ)和制造工藝，同時又對檢測技術(shù)提出了更高的要求。檢測技術(shù)是所有科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，是自動化技術(shù)的支柱之一。7/27/20234傳感器與檢測技術(shù)課程介紹檢測的定義利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法，賦予定性或定量結(jié)果的過程稱為檢測技術(shù)7/27/20235傳感器與檢測技術(shù)課程介紹例：曹沖稱象方法：比較法裝置：船、石頭、小稱檢查、測量、從而得到：定性、定量的結(jié)果7/27/20236傳感器與檢測技術(shù)課程介紹檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用紅外線掃描的區(qū)域檢測森林火災(zāi)和氣象等7/27/20237傳感器與檢測技術(shù)課程介紹檢測技術(shù)在核電站中的應(yīng)用DCS7/27/20238傳感器與檢測技術(shù)課程介紹傳感器在本教材中是指一個能將被測的非電量變換成電量的器件玻璃溫度計不屬于本教材所講授的傳感器范疇7/27/20239傳感器與檢測技術(shù)課程介紹能夠?qū)囟绒D(zhuǎn)換成電壓的傳感器——熱電偶傳感器是實現(xiàn)現(xiàn)代檢測技術(shù)的最基本器件開動腦筋想一想：傳感器與檢測技術(shù)在生活中的應(yīng)用實例？7/27/202310傳感器與檢測技術(shù)課程介紹本課程的內(nèi)容：各種常見傳感器的基礎(chǔ)理論及構(gòu)成原理；典型應(yīng)用?；疽螅毫私鈧鞲衅鞯幕A(chǔ)概念（定義、組成、分類、特點(diǎn)）了解傳感器的基礎(chǔ)論（數(shù)理模型、基礎(chǔ)特性）理解常用傳感器的結(jié)構(gòu)和物理原理掌握傳感器的應(yīng)用掌握簡單的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計掌握傳感器進(jìn)行自動控制的簡單制作7/27/202311傳感器與檢測技術(shù)課程介紹學(xué)習(xí)方法：

把握重點(diǎn)，重視實驗7/27/202312項目1傳感器誤差與特性分析任務(wù)1

檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理技能目標(biāo)：能對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理知識目標(biāo)：掌握測量誤差的分類及一般計算方法7/27/202313項目1傳感器誤差與特性分析1.1.1測量與測量方法

測量：借助專門的技術(shù)和設(shè)備，通過實驗的方法，把被測量與作為單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，以確定被測量是標(biāo)準(zhǔn)量的多少倍的過程。測量值：所得的倍數(shù)，大小可用數(shù)字、曲線或圖形表示，測量結(jié)果包括數(shù)值大小和測量單位兩部分。7/27/202314項目1傳感器誤差與特性分析檢測更為廣泛的測量。不僅僅是對產(chǎn)品和半成品的檢驗和測量，而且為檢查、監(jiān)督和控制某個生產(chǎn)過程或運(yùn)動對象并使之處于給定的最佳狀態(tài)，需要隨時檢查和測量各種參量的大小和變化等情況。7/27/202315項目1傳感器誤差與特性分析檢測實例：電爐控制系統(tǒng)7/27/202316項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：電測法和非電測法7/27/202317項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：電測法和非電測法7/27/202318項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：直接測量和間接測量7/27/202319項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：直接測量和間接測量7/27/202320項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：靜態(tài)測量和動態(tài)測量7/27/202321項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：靜態(tài)測量和動態(tài)測量7/27/202322項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：接觸性測量和非接觸性測量7/27/202323項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：接觸性測量和非接觸性測量7/27/202324項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：模擬式測量和數(shù)字式測量7/27/202325項目1傳感器誤差與特性分析測量方法：模擬式測量和數(shù)字式測量7/27/202326項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理1.1.2測量誤差及其表示方法測量誤差：測量值與其真值之間的差值7/27/202327項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理絕對誤差

理想真值實際真值修正值c將測量值和修正值相加可得到實際真值7/27/202328項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理相對誤差

采購風(fēng)波某人在三家商店分別購買了100kg大米、10kg蘋果和1kg巧克力，回家發(fā)現(xiàn)均少了0.3kg，該人會對哪家商店意見最大？為什么？實際相對誤差示值（標(biāo)稱）相對誤差7/27/202329項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理引用誤差儀器量程最大引用誤差（滿度相對誤差、儀表的基本誤差）基本誤差去掉百分號（%）后的數(shù)值定義為儀表的精度等級-2.5~5.0問：用其測量直流、交流電壓時，可能產(chǎn)生的滿度相對誤差分別為多少？7/27/202330項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理例：某溫度計的量程范圍為0-500oC，校驗時該表的最大絕對誤差為6oC，試確定其精度等級？解：查表1.1，精度等級應(yīng)定為1.5級7/27/202331項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理任務(wù)1：現(xiàn)有0.5級的0~300oC和1.0級0~100oC的兩個溫度計，欲測量80oC的溫度，試問選用哪一個溫度計好？為什么？在選用儀器時應(yīng)考慮哪些方面？實施：0.5級的0~300oC的溫度計測量時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為：用其測量80oC可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差為：7/27/202332項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理任務(wù)1：現(xiàn)有0.5級的0~300oC和1.0級0~100oC的兩個溫度計，欲測量80oC的溫度，試問選用哪一個溫度計好？為什么？在選用儀器時應(yīng)考慮哪些方面？實施：1.0級的0~100oC的溫度計測量時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為：用其測量80oC可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差為：結(jié)論：選用1.0級的0~100oC的溫度計較好。選用儀器時，不能單純追求精度，而是要兼顧精度和量程7/27/202333項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理任務(wù)2：被測溫度為400oC，現(xiàn)有量程0~500oC、精度1.5級和量程0~1000oC、精度1.0級的溫度儀表各一塊，問選用哪一塊儀表測量好？為什么？實施：量程0~500oC、精度1.5級的溫度儀表測量時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為：用其測量400oC可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差為：7/27/202334項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理任務(wù)2：被測溫度為400oC，現(xiàn)有量程0~500oC、精度1.5級和量程0~1000oC、精度1.0級的溫度儀表各一塊，問選用哪一塊儀表測量好？為什么？實施：量程0~1000oC、精度1.0級的溫度儀表測量時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為：用其測量400oC可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差為：結(jié)論：選用1.5級的0~500oC的測溫儀器較好。因其示值相對誤差較1.0級0~1000oC

的測溫儀器小7/27/202335項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理1.1.3測量誤差的分類及來源測量誤差按誤差表現(xiàn)的規(guī)律分類1.系統(tǒng)誤差對同一被測量進(jìn)行多次重復(fù)測量時，若誤差固定不變或者按照一定規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。主要是由于所使用儀器儀表誤差、測量方法不完善、各種環(huán)境因素波動以及測量者個體差異等原因造成的7/27/202336項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理

系統(tǒng)誤差按所表現(xiàn)出來的規(guī)律分類1.系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)用多臺同類或相近的儀表對同一被測量進(jìn)行測量，通過分析測量結(jié)果的差異來判斷馬利科夫準(zhǔn)則、阿貝-赫梅特準(zhǔn)則一般可通過實驗或分析的方法可預(yù)測可消除7/27/202337項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理1.系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的減小和消除方法2.隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差的統(tǒng)計特性單次測量無規(guī)律，大小方向不可預(yù)知，試驗方法不能消除，亦不能修正對稱性：絕對值相等的正負(fù)誤差概率相等單峰性：只有一個峰值，為概率密度的極大值，出現(xiàn)在縱軸上，說明絕對值小的誤差出現(xiàn)的概率大，絕對值大的誤差出現(xiàn)的概率小互抵性：測量次數(shù)無限增多時，各次測量的隨機(jī)誤差的代數(shù)和等于零有界性：絕對值很大的誤差出現(xiàn)的概率趨近于0，即誤差的絕對值實際上不會超過某個限值7/27/202338項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理2.隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差的估計各次測量誤差平方和的平均值的平方根標(biāo)準(zhǔn)誤差（均方根誤差）實際真值均方根誤差的近似計算式（貝塞爾公式）置信度測量值在真值附近某一范圍的概率的大小由正態(tài)分布的概率積分可得：當(dāng)一組測量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差取σ的k倍時，其置信概率對應(yīng)值見上圖，k稱置信系數(shù)；±kσ稱為置信區(qū)間稱3σ為極限誤差算數(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差測量結(jié)果表示為：7/27/202339項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理3.粗大誤差（疏忽誤差、過失誤差)明顯偏離實際值所對應(yīng)的誤差含有粗大誤差的測量值稱為壞值拉依達(dá)準(zhǔn)則：凡是隨機(jī)誤差大于3σ的測量值都認(rèn)為是壞值4.緩變誤差其他的分類方法數(shù)值隨時間而緩慢變化的誤差按被測量與時間的關(guān)系按測量儀表的使用條件7/27/202340項目1傳感器誤差與特性分析

任務(wù)1檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理任務(wù)1：用溫度傳感器對某溫度進(jìn)行12次等精度測量，測量數(shù)據(jù)（oC）如下：20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、20.51

，要求對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并列寫出最后的測量結(jié)果實施方案：1、填表2、計算7/2