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仪表的测量及误差 检测系统 检测： 检测即测量，是为准确获取表征被测对象特征的某些参数的定量信息，利用专门的技术工具，运用适当的实验方法，将被测量与同种性质的标准量(即单位量)进行比较，确定被测量对标准量的倍数，找到被测量数值大小的过程。 检测的基本方法： 检测方法是实现检测过程所采用的具体方法。根据检测仪表与被测对象的特点，检测方法主要有以下几种： (1)接触式与非接触式; (2)直接、间接与组合测量； (3)偏差式、零位式与微差式测量。 (4)还有其他的分类(如根据物理量、检测原理)。 理想的检测系统： 检测系统希望具有良好的频率特性、适当高的灵敏度、快速响应和较小的时间滞后，实现输出波形无失真的复现输入波形。其中，线性系统最为理想。 检测系统的基本特性： 测量系统的基本特性：指测量系统的输出与输入的关系，分为静态特性和动态特性。 测量系统的静态特性：指测量系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，测量系统的输入与输出之间的关系。 衡量指标：灵敏度、线性度、滞后度。 1.1 灵敏度和分辨率： 灵敏度是检测系统静态特性的一个基本参数。它表示检测系统对输入信号变化的一种反应能力，其定义是输出增量⊿y与引起输出增量⊿y的相应输入增量⊿x之比。 Y dy dx 0 X 1.2 线性度： 线性度是度量测试系统输出、输入间线性程度的指标。测量系统输入和输出之间的关系曲线称为定度曲线。 定度曲线和理想曲线的最大偏差B与测试系统标称全量程输出范围A之比称为系统的线性度。 线性度=B/A×100% Y + _ + 0 x _ 图1.5 定度曲线 线性度的求取方法：最小二乘直线法、两点连线法、最大偏差比较法。 1.3 滞后度： 滞后度也称为回程误差或变差，用来评价实际测试系统的特性与理想测试系统特性差别的一项指标。 定义：在全量程范围内，当输入量由小增大和由大减小时，对于同一个输入量所得到的两个数字不同的输出量之差的最大值为滞后量，它与全量程A的比值称为滞后度。 1 1 2 ΔLmax ymax xmax 0 1 2 ΔLmax ymax xmax 0 Ymax ΔYmax 0 Xmax 1.4 精确度： 精确度是反映检测系统误差和随机误差的综合评定指标。与精确度有关的指标有：精密度、准确度和精度。 1.5 稳定性和漂移： 稳定性是表示检测系统在规定条件下保持其检测特性固定不变的能力。 检测系统输入量不变，输出量随时间的变化而发生缓慢变化的情况称漂移。 漂移受仪器自身结构参数和周围环境的影响。 检测仪表的组成： 检测仪表是实现检测过程的物质手段，是测量方法的具体化，它将被测量经过一次或多次的信号或能量形式的转换，再由仪表指针、数字或图像等显示出量值，从而实现被测量的检测。 1.1传感器： 传感器也称敏感元件，一次元件，其作用是感受被测量的变化并产生一个与被测量呈某种函数关系的输出信号。 传感器分类：根据被测量性质分为机械量传感器、热工量传感器、化学量传感器及生物量传感器等；根据输出量性质分为无源电参量型传感器(如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等)与发电型传感器(如热电偶传感器、光电传感器、压电传感器等)。 1.2变送器： 其作用是将敏感元件输出信号变换成既保存原始信号全部信息又更易于处理、传输及测量的变量，因此要求变换器能准确稳定的实现信号的传输、放大和转化。 1.3显示(记录)仪表： 也称二次仪表，其将测量信息转变成人感官所能接受的形式，是实现人机对话的主要环节。显示仪表可实现瞬时或累积量显示，越限和极限报警，测量信息记录，数据自动处理，甚至参量调节功能。一般有模拟显示、数字显示与屏幕显示三种形式。 检测仪表的分类： 按被测参数性质分：过程参数(温度、压力、流量、物位、成份 )、电气参数(电能、电流、电压等)与机械量(位移、速度、振动等)； 按使用性质分类：实用型、范型和标准型； 其他分类方式：工作原理不同，分为模拟式、数字式和图像式等；按仪表功能的不同，可分为指示仪、记录仪、积算仪等；按仪表系统的组成方式的不同，分为基地式仪表和单元组合式仪表；按仪表结构的不同，分为开环式仪表与闭环式(反馈式)仪表。 检测仪表的主要性能指标： 静态性能指标: 不必考虑仪表输入量与输