第章檢測系統(tǒng)

欲使測量結(jié)果具有普遍的科學(xué)意義，測量系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是經(jīng)過檢驗(yàn)的。標(biāo)定：用已知的標(biāo)準(zhǔn)校正儀器或測量系統(tǒng)的過程稱為標(biāo)定。輸入到測量系統(tǒng)中的已知量是靜態(tài)量還是動(dòng)態(tài)量，標(biāo)定分靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。

11傳感器與檢測儀器的標(biāo)定211傳感器與檢測儀器的標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器或檢測儀器的靜態(tài)特性指標(biāo)．如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)．如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。311.1傳感器或檢測儀器的靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件是指沒有加速度、振動(dòng)、沖擊(除非這些參數(shù)本身就是被測物理量)及環(huán)境溫度一般為室溫(20±5)℃．相對濕度不大于85％。大氣壓力為(101±7)kPa的情況。標(biāo)定儀器設(shè)備(標(biāo)準(zhǔn)量具)精度等級的確定標(biāo)準(zhǔn)量具的精度等級比被標(biāo)定傳感器至少高一個(gè)等級；411.1傳感器或檢測儀器的靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件確定傳感器靜態(tài)指標(biāo)，主要是線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性。傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行標(biāo)定的，主要用于檢驗(yàn)、測試其靜態(tài)特性指標(biāo)。靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件主要包括沒有加速度、振動(dòng)、沖擊（除參數(shù)本身是被測量）及環(huán)境溫度（一般為室溫20℃±5℃）、相對濕度不大于85％、氣壓為（101±7）kPa等條件。一般的靜態(tài)標(biāo)定包括如下步驟：

（1）將傳感器全量程（測量范圍）分成若干等間距點(diǎn)。511.1傳感器或檢測儀器的靜態(tài)標(biāo)定（2）根據(jù)傳感器量程分點(diǎn)情況，由小到大、逐點(diǎn)遞增輸入標(biāo)準(zhǔn)量值，并記錄與各點(diǎn)輸入值相對應(yīng)的輸出值。（3）將輸入量值由大到小、逐點(diǎn)遞減，同時(shí)記錄下與各點(diǎn)輸入值相對應(yīng)的輸出值。（4）按上述步驟（2）、（3）所述過程，對傳感器進(jìn)行正、反行程往復(fù)循環(huán)多次（一般為3～10次）測試，將得到的輸出-輸入測試數(shù)據(jù)用表格列出或畫成曲線。（5）對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要處理。輸入已知標(biāo)準(zhǔn)非電量，測出傳感器的輸出，給出標(biāo)定曲線、標(biāo)定方程和標(biāo)定常數(shù)，計(jì)算靈敏度、線性度、滯差、重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。611.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)：一階系統(tǒng)只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)τ，二階系統(tǒng)則有固有頻率ωn和阻尼比ζ兩個(gè)參數(shù)。7一階傳感器或檢測儀器的單位階躍響應(yīng)（如圖1-15）11.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定圖1-15一階傳感器的階躍響應(yīng)(a)單位階躍信號；(b)一階傳感器階躍響應(yīng)曲線

一、一階傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定確定時(shí)間常數(shù)

對于一階測量系統(tǒng)，測得階躍響應(yīng)后，取輸出值達(dá)到最終值63.2%所經(jīng)過的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。只用到一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

811.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定★存在的問題：沒有涉及響應(yīng)的全過程，測量結(jié)果的可靠性僅僅取決某些個(gè)別的瞬時(shí)值，尤其是零點(diǎn)不好確定，其次是動(dòng)態(tài)測量中存在隨機(jī)噪聲的影響，必然影響到讀數(shù)誤差?！锔倪M(jìn)方法：一階測量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)函數(shù)為911.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定圖11-1

若改寫上式為：1y(t)=et/作z~t曲線，根據(jù)t/z值由此確定時(shí)間常數(shù)，這種方法考慮了傳感器瞬態(tài)響應(yīng)的全過程。如圖11-1所示。式中，z=ln1y(t)

上式表明z和時(shí)間t成線性關(guān)系,并且有τ=Δt/Δz

（如圖11-1）令

二、二階傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定

確定傳感器的阻尼比和固有頻率n

。欠阻尼二階傳感器的階躍響應(yīng)（如圖11-2）圖11-2二階傳感器(1)的階躍響應(yīng)11.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定

y(t)以d=n√1–2作衰減振蕩，按照求極值的方法可得各振蕩峰值對應(yīng)的時(shí)間tp=0，/d，2/d，……，將t=/d代入y(t)的表達(dá)式，可得最大過沖量M

或測得M，由上式或圖11-3，可求阻尼比；由標(biāo)定測得的tp

，得d

，n。11.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定11.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定圖11-3-M曲線

如果測得階躍響應(yīng)有較長瞬變過程，還可利用任意兩個(gè)過調(diào)量和來求得阻尼比，其中n為兩峰值相隔的周期（整數(shù)）。設(shè)峰值對應(yīng)的時(shí)間為ti，則峰值對應(yīng)的時(shí)間為將它們代入欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)計(jì)算式，可得整理后可得式中(11-5)11.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定14當(dāng)ζ<0.1時(shí),若考慮以l代替，，則也可以利用正弦信號輸入，測定傳感器輸出與輸入的幅值比和相位差來確定傳感器的幅頻特性和相頻特性，然后根據(jù)幅頻特性分別按圖11-4和11-5來求一階傳感器的時(shí)間常數(shù)和欠阻尼二階傳感器的阻尼比和固有頻率n。圖11-4由幅頻特性求一階11-5由幅頻特性求欠阻尼傳感器時(shí)間常數(shù)

二階裝置的和n11.2傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定13檢測技術(shù)基礎(chǔ)測量的目的是希望通過測量獲取被測量的真實(shí)值。但由于種種原因,例如,傳感器本身性能不十分優(yōu)良,測量方法不十分完善,外界干擾的影響等,都會造成被測參數(shù)的測量值與真實(shí)值不一致,兩者不一致程度用測量誤差表示。測量誤差（1）絕形對誤扶差絕對嶺誤差在理德論上臘是指模測量近值X與被婚測量役的真胸實(shí)值L之間的憐差值錦，即=XL絕對擔(dān)誤差唯是可奸正可抗負(fù)的紀(jì)，而靈不是北誤差啊的絕激對值閘；絕懇對誤差還擁有量末綱，損它的詳單位竊與被廢測量缺的單忙位相幅同。測量墊誤差胳的表揭示方叔法有板多種,含義臟各異碎。走13檢測命技術(shù)?；A(chǔ)測量物誤差著就是報(bào)測量與值與梳真實(shí)斬值之累間的桿差值纖。榜它反詢映了站測量液質(zhì)量冊的好沃壞。采用該絕對所誤差效表示劍測量儉誤差,不能另很好仁說明簽測量紐奉質(zhì)量絮的好怕壞。接例波如,在溫面度測存量時(shí),絕對沙誤差Δ=圾1秩℃,對體尚溫測兔量來騎說是鄰不允增許的,而對辦測量陣鋼水脈溫度壞來說胃卻是棗一個(gè)疫極好餅的測于量結(jié)虎果。某采芽購員踐分別筒在三莊家商辰店購認(rèn)買10及0k應(yīng)g大米袖、10鏡kg蘋果雹、1k暗g巧克羽力，識發(fā)現(xiàn)復(fù)均缺苗少約0.始5k獸g，但慕該采距購員暴對賣栽巧克流力的雄商店括意見赤最大沿，是姨何原槳因？授13檢測包技術(shù)黨基礎(chǔ)測量分誤差享的分控類：根據(jù)飛引起遲誤差午的原銷因和協(xié)誤差想的性而質(zhì)，樣測量旅誤差可可分混為三類艘：系統(tǒng)漸誤差辜，具斑有確嗓定性若，決賤定測迅量的酬準(zhǔn)確體度，挎可以尺進(jìn)行修怠正；隨機(jī)液誤差掠（偶稿然誤的差）儀，具農(nóng)有偶奮然性社，決教定測芝量的楚精密甜度，飼利用貿(mào)誤差俗理論紹進(jìn)行柿處理口；疏喊忽誤差娘，是短錯(cuò)誤慎，應(yīng)壟剔除雖。13檢測榆技術(shù)棒基礎(chǔ)（2）相洪對誤洪差實(shí)際景相對呢誤差禁：（13績-4）由于斗被測徐量的必真實(shí)唱值L無法榜知道,實(shí)際申測量慎時(shí)用瘦測量盛值X代替彈真實(shí)仆值L進(jìn)行喝計(jì)算,這個(gè)蠶相對懷誤差鎖稱為普標(biāo)稱穩(wěn)相對呈誤差,即：13檢測柜技術(shù)躬基礎(chǔ)14利.0橡.2儀表歪誤差1陶.儀表窯誤差采術(shù)語①測服量儀弦表的冤示值激誤差=儀表柔示值x-真實(shí)且值xi=xx0(xi用約器定真酬值x0來代走替)相對部示值萄誤差②測華量儀蘋表的掛最大跨允許盆誤差算定陵義是匙“對腐給定班的測得量儀表，枯規(guī)范盤、規(guī)影程等飛所允澇許的遺誤差伴極限毫值”辰。有邀時(shí)也錄稱為躍測量儀缸表的允許嘩誤差謠限，或抽簡稱允許呀誤差（允）。13檢測框技術(shù)假基礎(chǔ)（3)引用蒼誤差測量乎范圍玩和量冬程測量蘿范圍:指“歪測量地儀器進(jìn)的誤騰差處振在規(guī)搖定極風(fēng)限內(nèi)突的一誼組被測否量的組值”旱。量程:指測巧量范稀圍的奴上限組值和哭下限譯值的筑代數(shù)銀差。例如碑：測保量范挪圍為0~毫10給0℃時(shí)，涼量程叉為10完0℃；測量芒范圍務(wù)為20衫~1隔00夫℃時(shí)，陡量程位為80乳℃；測量葬范圍租為20里~1甚00苦℃時(shí)，囑量程正為12儉0℃。13檢測么技術(shù)班基礎(chǔ)儀表省誤差羨：（儀叢表）克引用利誤差鈔：儀表封的準(zhǔn)頭確度皆用儀張表的追最大廳引用稿誤差ma勁x（即森儀表覺的最棍大允許月誤差允）來魂表示裝，即式中爸，ma暮x—儀表榴在測享量范鉗圍內(nèi)魔的最撫大絕仁對誤鎮(zhèn)差；儀表船誤差械整體荷上評記價(jià)儀宣表在擔(dān)其測年量范笑圍內(nèi)芝測量皆的好惠壞。13檢測鬧技術(shù)墓基礎(chǔ)儀表屠精度描等級a（去朋掉儀講表誤茫差的注“”號騰和“%”）a=0.按00路5，0.沈01，0.駁02，0.每05；0.韻1，0.至2，(獸0.苦4)，0.出5；Ⅰ級標(biāo)減準(zhǔn)表Ⅱ級標(biāo)惠準(zhǔn)表1.倍0，1.咬5，2.個(gè)5，(4燥.0臭)；等工業(yè)個(gè)用表儀表盆的基愁本誤前差：ma利x=儀表脈量程a%儀表孟精度洪等級云是根拉據(jù)引副用誤誤差來弱確定扔的。會例詠如,傳0.累5級表叫的引落用誤差套的最籍大值獅不超賣過±0游.5易%，1.頁0級表母的引擔(dān)用誤秤差的瘦最大撿值不超過±1膨%。13檢測濱技術(shù)利基礎(chǔ)例13植-1某壓怒力傳埋感器板的測量量范撤圍為0~卡10綠MP奶a，校嘉驗(yàn)該裂傳感器時(shí)桂得到曉的最蠅大絕膛對誤砍差為0.場08但MP昌a，試映確定歸該傳債感器吧的精度等煎級。解：籍該傳憑感器欠的精緣瑞度為背：由于偶國家守規(guī)定里的精糕度等膛級中王沒有0.狼8級儀鋤表，盤而該棟傳感去器的精度津又超眾過了0.盼5級儀笨表的各允許縣誤差耗，所魚以，脊這只題傳感胸器的斃精度等尾級應(yīng)卡定為1.割0級。根據(jù)初儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)欄來確定儀表卻精度徐等級普時(shí)，呀儀表瞞的精糞度等滴級值應(yīng)釋選不艱小于炭由校搭驗(yàn)結(jié)臨果所貍計(jì)算燥的精還度值13檢測山技術(shù)答基礎(chǔ)例13走-2某測捎溫傳笑感器渾的測魄量范竄圍為0~舉10輝00臨℃，根跳據(jù)工哨藝要求，臉溫度股指示杰值的末誤差桌不允百許超站過7℃，試歲問應(yīng)弊如何樸選擇麻傳感器的寫精度泡等級瓜才能言滿足杏以上辱要求?解：羨根據(jù)桐工藝糊要求糟，傳校感器仁的精證度應(yīng)刃滿足模：此精習(xí)度介害于0.采5級和1.亂0級之晴間，艘若選庫擇精柔度等襲級為1.拔0級的話傳感器射，其愈允許寫最大寧絕對座誤差俱為10宇℃，這笑就超肺過了盒工藝源要求賞的允許匆誤差估，故光應(yīng)選縣擇0.四5級的嗓精度誰才能樓滿足肥工藝街要求曲。根據(jù)劑工藝撒要求快來選擇儀表扣精度慰等級質(zhì)時(shí)，茶儀表衫的精聚度等塘級值樓應(yīng)不大瓣于工網(wǎng)藝要哪求所賞計(jì)算蓄的精做度值您。在使賤用儀攻表和乘傳感乳器時(shí),經(jīng)常精也會灑遇到戰(zhàn)基本郊誤差而和附回加誤擱差兩個(gè)廁概念鋼。13檢測計(jì)技術(shù)薄基礎(chǔ)基本靜誤差特和附乏加誤慮差：基本怒誤差是指疊儀表囑在規(guī)交定的眨標(biāo)準(zhǔn)學(xué)條件么下所糞具有壺的誤鵲差。駛例始如,儀表售是在必電源若電壓(2斤20抄±5墳)V、電私網(wǎng)頻病率(5江0±沙2)叼Hz、環(huán)岔境溫燭度(2闖0±鋤5)路℃、菠濕度陶65集%±劃5%解的條教件下忌標(biāo)定炒的。事如果爬這臺泊儀表峰在這宿個(gè)條蝦件下紡工作,則儀滲表所誤具有僵的誤興差為斗基本飾誤差猶。測姜量儀久表的肯精度姜等級塞就是扎由基囑本誤籃差決把定的桂。眼附加傍誤差是指械當(dāng)儀牙表的騾使用箏條件恢偏離鵝額定嚴(yán)條件祖下出紅現(xiàn)的歷誤差驢。例暫如,溫度鴨附加磁誤差齊、頻化率附雹加誤急差、切電源驚電壓診波動(dòng)侍附加門誤差留等。乎13檢測炮技術(shù)核基礎(chǔ)誤差剛的性手質(zhì)根據(jù)唇測量源數(shù)據(jù)禾中的合誤差茄所呈軍現(xiàn)的汪規(guī)律,將誤也差分員為三郵種,即系餐統(tǒng)誤瓜差、不隨機(jī)貢誤差量和粗匆大誤咸差。守這種囑分類智方法相便于值測量睛數(shù)據(jù)質(zhì)處理余。樹（1）系統(tǒng)息誤差對同孝一被剩測量宴進(jìn)行婦多次電重復(fù)前測量組時(shí),如果毀誤差財(cái)按照裂一定找的規(guī)哪律出皺現(xiàn),則把消這種壘誤差戒稱為螞系統(tǒng)覺誤差俗。例怒如,標(biāo)準(zhǔn)宮量值誰的不非準(zhǔn)確碼及儀埋表刻澤度的鈴不準(zhǔn)雪確而樹引起酒的誤曉差。杏丈（2）隨機(jī)踩誤差對同小一被潮測量慚進(jìn)行限多次角重復(fù)勢測量扭時(shí),絕對扛值和鐘符號毫不可應(yīng)預(yù)知邊地隨鋼機(jī)變鋒化,但就稀誤差落的總滲體而遲言,具有悠一定債的統(tǒng)懶計(jì)規(guī)溜律性尸的誤狀差稱萄為隨洲機(jī)誤暑差。采13檢測甲技術(shù)么基礎(chǔ)引起鼓隨機(jī)何誤差案的原銹因是防很多恨難以猜掌握隱或暫犁時(shí)未辯能掌歷握的或微小煮因素,一般職無法謊控制錫。對哄于隨鋪機(jī)誤則差不鳳能用香簡單莫的修襖正值作來修敲正,只能附用概分率和忠數(shù)理憑統(tǒng)計(jì)愚的方河法去哀計(jì)算擱它出者現(xiàn)的挺可能桿性的霸大小糞。徐（3）粗大鴨誤差--功--明顯箱偏離刊測量行結(jié)果傾的誤壯差稱聰為粗驅(qū)大誤遼差,又稱陰疏忽宿誤差簡。這圣類誤希差是潑由于艘測量冶者疏瓶忽大寧意或桂環(huán)境太條件饅的突教