自动检测与转换技术第4版 第1章 检测技术的基本概念.ppt

可靠性（电磁兼容性见第12章） 期 （浴盆曲线） 早期失效期 （偶然失效期） 反映传感器和检测系统在规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。包括： 故障平均间隔时间、平均修复时间、故障率或失效率等。 初期失效期 开始阶段故障率很高，失效的可能性很大，但随着使用时间的增加而迅速降低。故障原因主要是设计或制造上有缺陷，所以应尽量在使用前期予以暴露，并消除之。有时为了加速渡过这一危险期，在检测系统通电的情况下，将之放置于高温环境→低温环境→高温环境……反复循环，称为“老化”试验。 a）小型盐雾试验箱 b）高低温循环老化室 衰老失效期 衰老失效期的故障率随时间的增加而迅速增大，经常损坏和维修。原因是元器件老化，随时都有可能损坏。因此有的使用部门规定系统超过使用寿命时，即使还未发生故障也应及时退役，以免影响整个系统的可靠性，造成更大的损失。 盐雾试验柜 高职资料咨询电话： 010休 息 一 下 回目录 随机误差的分布 瞬时 测量值 瞬时 测量值 均值 真值 系统误差 正态分布 差值可能是正的或负的,大小每次均不相同。 具有随机误差的测量值的分布呈正态分布。 每一个测量值的随机误差，等于自身的数值减去算术平均值 1.随机误差的统计特性 随机事件与随机误差有区别，随机事件不具备正态分布规律。 随机事件——彩票摇奖 大多数无法计算规律 随机误差的正态分布示意图 在同一条件下，对同一个工件的直径进行测量，相对于基准量之差的多次测量结果统计符合正态分布（高斯分布） 次数统计 直方图 随机误差与系统误差的关系（直径的多次测量统计） 次数统计 多个测量值的算术平均值x与真值x0 之间的误差为系统误差 随机 测量值 随机测量值 1）集中性： 大量的测量值集中分布于算术平均值附近（并非真值）。 随机误差的正态分布规律分析 2）对称性：测量值大致对称地分布于两侧。 ３）有界性：在一定的条件下，测量值有一定的分布范围，超过这个范围的可能性非常小，即出现绝对误差很大的情况很少 。含有粗大误差的测量值应予以剔除。 i xi / mm 1 8.04 2 8.02 3 7.96 4 5.99 5 9.33 6 7.98 例：用核辐射式测厚仪对钢板的厚度进行6次等精度测量，所得数据如下表（单位为mm），请指出哪几个数值为粗大误差？在剔除粗大误差后，用算术平均值公式计算钢板厚度。 粗大误差的剔除举例 i xi / mm 1 8.04 2 8.02 3 7.96 4 5.99 5 9.33 6 7.98 测量结果的数据处理 5.99以及9.33为粗大误差（坏值），予以剔除，剩余4个测量值计算算术平均值： * * 3.静态误差与动态误差（也称动态偏差） 由心电图仪放大器带宽不够引起的动态误差（动态偏差）。 当被测量随时间迅速变化时，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。 * * 对用于动态测量、带有机械结构的仪表而言，应尽量减小机械惯性，提高机械结构的谐振频率，才能尽可能真实地反映被测量的迅速变化。 一般静态测量要求仪器的带宽0～10Hz左右，而动态测量要求带宽上限较高（例如要求大于10kHz）。就要求采用高速运算放大器，并尽量减小电路的时间常数。 第三节 传感器及其基本特性 一、传感器的定义（参考GB7665-87）及组成 传感器是一种检测装置，能感受规定的被测量，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节，有时也可以称为换能器、检测器、探头等。 回目录 传感器的组成 大部分传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 例：测量压力的电位器式压力传感器 1－弹簧管（敏感元件） 2－电位器（传感元件、测量转换电路） 3－电刷 4－传动机构（齿轮-齿条） 电位器式压力传感器原理框图 当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。电位器电阻的变化量反映了被测压力p值的变化。在这个传感器中，弹簧管为敏感元件，它将压力转换成角位移α。电位器为传感元件，它将角位移转换为电参量——电阻的变化ΔR。当电位器的两端加上电源后，电位器就组成分压比电路，它的输出量是与压力成一定关系的电压Uo。在这个例子中，电位器又属于分压比式测量转换电路。 弹性敏感元件（弹簧管） 敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。 弹性敏感元件（弹簧管） 在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α α 弹簧管放大图 当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿