第1章 检测技术的基础知识.ppt.Convertor范文

一、基本概念

1.测量误差：测量结果不能准确地反映被测量的真值而存 在一定的偏差，这个偏差就是测量误差。 产生原因: ①检测系统(仪表)不可能绝对精确;

②测量原理的局限、测量方法的不尽完善; ③环境因素和外界干扰;

④测量过程被测对象的原有状态的改变. 2.真值：一个量严格定义的理论值通常叫理论真值. (1)约定真值 (2)相对真值

1.3.3 误差基本概念及表达式 1.3.3 误差基本概念及表达式 修正值 思考

绝对误差越小，说明指示值越接近真值，测量精度越高? 仪器1；测量10mm长度，绝对误差为0.1mm。 仪器2：测量200mm长度，绝对误差为1mm。 显然，仪器2更精确。

所以，绝对误差越小，说明指示值越接近真值，测量精度 越高的说法只适用于被测量相同的情况。 绝对误差小不能代表测量精度高。 1.3.3 误差基本概念及表达式 例

2.相对误差：绝对误差⊿x与被测量真值或实际值L0之比。 常用百分数表示。即

相对误差比绝对误差能更好地说明测量的精确程度。在上面的例子中仪器2相对误差小所以测量精确度高。

相对误差通常用于衡量测量的准确程度。 相对误差越小，准确程度越高。 1.3.3 误差基本概念及表达式 结论

使用相对误差来评定测量精度，也有局限性。它只能说明不同测量结果的准确程度，但不适用于衡量测量仪表本身的质量。为了更合理地评价仪表质量；采用了引用误差的概念。 3.引用误差：绝对误差⊿x与仪表量程A的比值，通常以百分数表示。

引用误差也是一种相对误差，常应用于多档和连续刻度的仪器仪表中。用于衡量测量仪表本身的质量。

1.3.3 误差基本概念及表达式

4.最大引用误差：如果以测量仪表整个量程中，可能出现的 绝对误差最大值⊿xm代替⊿x ，可得到 最大引用误差rm

一台确定的仪表或一个检测系统的最大引用误差是一个定值。 1.3.3 误差基本概念及表达式 1.3.3 误差基本概念及表达式 思考

仪表的选用仅需考虑精度等级就可以了吗？ 现有电压表1： 1.5级0～1000V ， 电压表2： 2.5级0～300V，

要测量220V的电压，试问采用哪个电压表更好、更精确？ 显然应该选用电压表2。

用电压表1测量220V电压时，示值的最大相对误差为 用电压表2测量220V电压时，示值的最大相对误差为 1.3.3 误差基本概念及表达式

选用仪表时，一般使其最好能工作在不小于满刻度值2/3的区域。 例

一、根据误差出现的规律分为系统误差、随机误差和粗大误差。

1.系统误差：在相同条件下多次测量同一量时，误差的绝

对值和符号保持恒定，或在条件改变时，与 某一个或几个因素成函数关系的有规律的误 差，称为系统误差。

产生原因：仪器制造，安装或使用方法不正确， 不良的读数习惯。

系统误差是一种有规律的误差，可以采用修正值或补偿校正 的方法来减小或消除。 1.3.4 误差的分类

2. 随机误差：服从统计规律的误差称为随机误差。 产生原因：测量环境的偶然变化。

虽然单次测量的随机误差没有规律，但多次测量的总体 却服从统计规律，通过对测量数据的统计处理，能在理论上 估计其对测量结果的影响。

3.粗大误差：又称为坏值或异常值。是一种显然与实际值 不符的误差。

产生原因：测错、读错、记错及未达到条件匆忙实验等。 1.3.4 误差的分类 系统误差表达式： 随机误差表达式： 其中：

L0：测定值的真值

Xi: 各次的测定值

结论：各次测量值的绝对误差等于系统误差和 随机误差的代数和。 1.3.4 误差的分类

二、根据使用条件划分，可将误差分为基本误差和附加误差。

1.基本误差：仪器在标准条件下使用所具有的误差。

2.附加误差：当使用条件偏离标准条件时，在基本误差的基础 上增加的新的系统误差，称为附加误差。 1.3.4 误差的分类

研究测量误差的目的：

①研究测量误差的性质，分析产生的原因，以寻求 最大限度地消除或减小测量误差的途径。

②寻求正确处理测量数据的理论和方法，以便在同样 条件下能获得最精确、最可靠地反映真实值的测量 结果。

1.3.5 测量误差的估计及修正 一、系统误差的发现和校正

在工程测量中，系统误差与随机误差总是同时存在的， 但系统误差往往远大于随机误差。

系统误差的特点是测量误差出现具有规律性，一般可 通过实验和分析研究确定与消除。

系统误差随测量时间变化的几种常见关系曲线如图： 1.3.5 测量误差的估计及修正

上述三种关系曲线某种组合形态，呈现复杂规律变化的复杂变差型系统误差。 曲线1： 曲线2： 曲线3： 曲线4：

表示测量误差的大小与方向不随时间变化的恒差型系统误差； 表示随时间呈线性变化的线性变差型系统误差； 表示随时间作某种周期性变化的 周期变差型系统误差；

1.3.5 测量误差的估计及修正 1.系统误差的判别和确定

(1)恒差系统误差的确定 ①实验比对法：

对于不随时间变化的恒差型系统误差，通常可以用实验比对的方法发现和确定。实验

比对的方法又分为标准器件法（简称标准件法）和标准仪器法（简称标准表法）两种。 ②原理分析与理论计算法： 因转换原理、检测方法或设计制造方面存在不足而产生的恒差型系统误差可通过原理分析与理论计算来加以修正。 ③改变外界测量条件法： 1.3.5 测量误差的估计及修正 （2）变差系统误差的确定

变差系统误差：测量系统误差按某种确定规律变化。

确定是否存在变差系统误差的方法： ①剩余误差观察法

剩余误差:测量值与测量平均值之差。

根据测量数据的各个剩余误差大小和符号的变化规律 来判断有无按某种规律变化的变差系统误差。 适用范围：规律变化的系统误差的确定。 ②不同公式计算标准误差比较法 1.3.5 测量误差的估计及修正 （1） 交换法

将引起系统误差的某些条件(如被测量的位置等)相互交换，而保持其它条件不变，使产生系统误差的因素对测量结果起相反的作用，从而抵消系统误差。 例如：

等臂天平称量时，由于天平左右两臂长的微小差别，会引起称量的恒值系统误差。若将被称物与砝码在天平左右称盘上交换，称量两次，取两次测量平均值作为被称物的质量，就可消除因天平不等臂引起的系统误差。 2.系统误差的消除方法

1.3.5 测量误差的估计及修正 （2） 抵消法

改变测量中的某些条件(如测量方向)，使前后两次测量 结果的误差符号相反，取其平均值以消除系统误差。 例如：

千分尺有空行程，即螺旋旋转时，刻度变化，量杆不动， 在检定部位会产生系统误差。可从正反两个旋转方向对线。 若不含系统误差的值为a，空行程引起系统误差ε，顺时针 对准标志线读数为d，则有d=a+ε；逆时针旋转对准标志线 读数d’，则有d’= a-ε，于是正确值a=(d+d’)/2， 正确值a中不再含有系统误差。 1.3.5 测量误差的估计及修正 （3）对称测量法

这种方法用于消除线性变化的系统误差。对称测量法的原理和测量过程可用下例说明。 例：R0是已知电阻（标准值）， Rx为被测电阻，用电位计分别测Rx和R0两端的电压降以求Rx。

1.3.5 测量误差的估计及修正 对称测量法测量电阻的原理图 t1时，测Ux.1=I1Rx