《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課件-第1章 檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1測(cè)量的基本概念

1.1.1測(cè)量

測(cè)量是人們借助專門的技術(shù)和設(shè)備，通過實(shí)驗(yàn)的方法，把被測(cè)量與作為單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，以確定出被測(cè)量是標(biāo)準(zhǔn)量的多少倍數(shù)的過程，所得的倍數(shù)就是測(cè)量值。測(cè)量的結(jié)果包括數(shù)值大小和測(cè)量單位兩部分，數(shù)值的大小可以是數(shù)字、曲線或圖形。1.1.2測(cè)量方法

1.電測(cè)法和非電測(cè)法

電測(cè)法是指在檢測(cè)回路中含有測(cè)量信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，可以將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。例如電容式傳感器中的交流電橋，把被測(cè)參數(shù)所引起的電容變化量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。

2.直接測(cè)量和間接測(cè)量

直接測(cè)量就是用預(yù)先標(biāo)定好的測(cè)量?jī)x表直接讀取被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果。例如用萬用表測(cè)量電壓、電流、電阻等，簡(jiǎn)單而迅速；間接測(cè)量需利用被測(cè)量與某中間量的函數(shù)關(guān)系，先測(cè)出中間量，然后通過相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系計(jì)算出被測(cè)量的數(shù)值，過程較為復(fù)雜。第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

例如用伏安法測(cè)量電阻值；通過測(cè)量導(dǎo)線電阻、直徑及長(zhǎng)度求電阻率等都屬于間接測(cè)量。

3.靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量

靜態(tài)測(cè)量是測(cè)量那些不隨時(shí)間變化或變化很緩慢的物理量；動(dòng)態(tài)測(cè)量則是測(cè)量那些隨時(shí)間而變化的物理量。而超市中物品的稱重則屬于靜態(tài)測(cè)量。

4.接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量根據(jù)測(cè)量時(shí)是否與被測(cè)對(duì)象相互接觸而劃分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。例如利用輻射式溫度傳感器進(jìn)行溫度的測(cè)量就屬于非接觸式測(cè)量。

5.模擬式測(cè)量和數(shù)字式測(cè)量

模擬式測(cè)量是指測(cè)量結(jié)果可根據(jù)儀表指針在標(biāo)尺上的定位進(jìn)行連續(xù)讀取的方法；數(shù)字式測(cè)量是指測(cè)量結(jié)果以數(shù)字的形式直接給出的方法。

第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)1.2測(cè)量誤差及其分類

1.2.1測(cè)量誤差及其表示方法在一定條件下被測(cè)物理量客觀存在的實(shí)際值，稱為真值。真值是一個(gè)理想的概念。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不完善、周圍環(huán)境的影響以及人們認(rèn)識(shí)能力所限等因素，使得測(cè)量值與其真值之間不可避免地存在著差異。測(cè)量值與真值之間的差值稱為測(cè)量誤差。測(cè)量誤差可用絕對(duì)誤差表示，也可用相對(duì)誤差和引用誤差表示。

1.絕對(duì)誤差

絕對(duì)誤差是指測(cè)量值與真值之間的差值。即

由于真值的不可知性，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常用實(shí)際真值代替，即用被測(cè)量多次測(cè)量的平均值或上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)得的示值作為實(shí)際真值，故有：第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.相對(duì)誤差

（1）實(shí)際相對(duì)誤差（2）示值（標(biāo)稱）相對(duì)誤差（3）引用（相對(duì)）誤差

最大引用誤差又稱為滿度（引用）相對(duì)誤差，是儀表基本誤差的主要形式，故也常稱之為儀表的基本誤差，精度等級(jí)規(guī)定取一系列標(biāo)準(zhǔn)值，我國目前規(guī)定的精度等級(jí)有：0.005、0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0等級(jí)別。

=第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

【例1】某溫度計(jì)的量程范圍為0～500℃，校驗(yàn)時(shí)該表的最大絕對(duì)誤差為6℃，試確定該儀表的精度等級(jí)。解：根據(jù)題意知6℃，500℃，代入式中從表1.1中可知，該溫度計(jì)的基本誤差介于1.0%與1.5%之間，因此該表的精度等級(jí)應(yīng)定為1.5級(jí)。

【例2】現(xiàn)有0.5級(jí)的0～300℃和1.0級(jí)的0～100℃的兩個(gè)溫度計(jì)，欲測(cè)量80℃的溫度，試問選用哪一個(gè)溫度計(jì)好？為什么？解：0.5級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量80℃可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差分別為:

1.0級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量80℃時(shí)可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差分別為:第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算結(jié)果，顯然用1.0級(jí)溫度計(jì)比0.5級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)，示值相對(duì)誤差反而小。因此在選用儀表時(shí)，不能單純追求高精度，而是應(yīng)兼顧精度等級(jí)和量程，一般最好使測(cè)量值落在儀表滿度值的2/3以上區(qū)域內(nèi)。1.2.2測(cè)量誤差的分類

1.按誤差表現(xiàn)的規(guī)律劃分

（1）系統(tǒng)誤差：對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，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。系統(tǒng)誤差反映了測(cè)量值偏離真值的程度，可用“正確度”一詞表征。系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的。按其表現(xiàn)的特點(diǎn)可分為固定不變的恒值系差和遵循一定規(guī)律變化的變值系差。系統(tǒng)誤差一般可通過實(shí)驗(yàn)或分析的方法，查明其變化的規(guī)律及產(chǎn)生的原因，因此它是可以預(yù)測(cè)的，也是可以消除的。

（2）隨機(jī)誤差：對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，若誤差的大小隨機(jī)變化、不可預(yù)知，這種誤差稱為隨機(jī)誤差。第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

隨機(jī)誤差反映了測(cè)量結(jié)果的“精密度”，即各個(gè)測(cè)量值之間相互接近的程度。對(duì)隨機(jī)誤差的某個(gè)單值來說，是沒有規(guī)律、不可預(yù)料的，但從多次測(cè)量的總體上看，隨機(jī)誤差又服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，大多數(shù)服從正態(tài)分布規(guī)律。因此可以用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，從理論上估計(jì)其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。（3）粗大誤差：測(cè)量結(jié)果明顯地偏離其實(shí)際值所對(duì)應(yīng)的誤差，稱為粗大誤差或疏忽誤差，又叫過失誤差。含有粗大誤差的測(cè)量值稱為壞值。（4）緩變誤差：數(shù)值隨時(shí)間而緩慢變化的誤差稱為緩變誤差。通?？梢圆捎枚ㄆ谛ｒ?yàn)的方法及時(shí)修正緩變誤差。

2.按被測(cè)量與時(shí)間關(guān)系劃分

（1）靜態(tài)誤差：被測(cè)量穩(wěn)定不變時(shí)所產(chǎn)生的測(cè)量誤差稱為靜態(tài)誤差。（2）動(dòng)態(tài)誤差：被測(cè)量隨時(shí)間迅速變化時(shí)，系統(tǒng)的輸出量在時(shí)間上卻跟不上輸入的變化，這時(shí)所產(chǎn)生的誤差稱為動(dòng)態(tài)誤差。此外，按測(cè)量?jī)x表的使用條件分類，可將誤差分為基本誤差和附加誤差；按測(cè)量技能和手段分類，誤差又可分為工具誤差和方法誤差。

第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)1.3測(cè)量誤差的分析與處理1.3.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性

1.隨機(jī)誤差的特征圖1.1隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

具有正態(tài)分布的隨機(jī)誤差具有以下四個(gè)特征：（1）對(duì)稱性：絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大致相等。（2）單峰性：絕對(duì)值越小的誤差在測(cè)量中出現(xiàn)的概率越大。（3）有界性：在一定的測(cè)量條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過一定的界限。（4）抵償性：在相同的測(cè)量條件下，當(dāng)測(cè)量次數(shù)增加時(shí)，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨向于零。

2.隨機(jī)誤差的估計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)誤差貝塞爾公式

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置信區(qū)間或置信限：[-

，

]。置信系數(shù)：誤差落在確定區(qū)間

[-

，

]的置信概率。對(duì)于一個(gè)等精度的、獨(dú)立的、有限的測(cè)量列來說，在沒有系統(tǒng)誤差和粗差的的情況下，它的測(cè)量結(jié)果通常表示為：1.3.2系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與處理

1.系統(tǒng)誤差的類型（1）固定不變的系統(tǒng)誤差：是指在重復(fù)測(cè)量中，數(shù)值大小和符號(hào)均不變的系統(tǒng)誤差。固定不變的系統(tǒng)誤差大多數(shù)是由于測(cè)量設(shè)備的缺陷或者采用了不適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法造成的。例如天平砝碼的質(zhì)量誤差、觀測(cè)者習(xí)慣性的錯(cuò)誤角度等。

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（2）線性變化的系統(tǒng)誤差：是指按照一定比例隨著測(cè)量次數(shù)或時(shí)間增加而不斷增加（或減少）的系統(tǒng)誤差。例如齒輪流量計(jì)測(cè)量含有微小固體顆粒的液體時(shí)，由于磨損會(huì)使泄漏量越來越大，這樣就產(chǎn)生了線性變化的系統(tǒng)誤差。（3）周期性變化的系統(tǒng)誤差：是指數(shù)值和符號(hào)循環(huán)交替、重復(fù)變化的系統(tǒng)誤差。例如熱電偶露天環(huán)境下測(cè)溫時(shí)，其冷端溫度隨著晝晚溫度的變化作周期性變化。若不進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，測(cè)量結(jié)果必然包含有周期性變化的系統(tǒng)誤差。（4）復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差：是指既不隨時(shí)間做線性變化、也不作周期性變化，而是按照復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。固定不變的系統(tǒng)誤差又叫恒值系統(tǒng)誤差；線性、周期性或復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差統(tǒng)稱為變值系統(tǒng)誤差。

2.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)（1）實(shí)驗(yàn)比對(duì)法：用多臺(tái)同類或相近的儀表對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量，通過分析測(cè)量結(jié)果的差異來判斷系統(tǒng)誤差是否存在。例如用天平和臺(tái)秤稱量同一物體，即可發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤存在的系統(tǒng)誤差。第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（2）殘余誤差觀察法：將一個(gè)測(cè)量列的殘余誤差在坐標(biāo)中依次連接后，通過觀察誤差曲線可以判斷有無系統(tǒng)誤差的存在。這種方法很直觀，如圖1.2所示，（a）不存在系統(tǒng)誤差；（b）存在線性變化的系統(tǒng)誤差；(c)存在周期性變化的系統(tǒng)誤差；（d）同時(shí)存在線性變化和周期性變化的系統(tǒng)誤差。

（3）準(zhǔn)則判別法：

①馬利科夫準(zhǔn)則：

圖1.2示意圖第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

式中為奇數(shù)時(shí)，；為偶數(shù)時(shí)，。若近似為零，則說明上述測(cè)量列中不包含線性變化系統(tǒng)誤差；如果與值相當(dāng)或更大，則說明測(cè)量列中存在線性變化系統(tǒng)誤差；如果，則說明不能肯定是否存在線性變化系統(tǒng)誤差。

②阿貝—赫梅特準(zhǔn)則：

③計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差比較法：按貝塞爾公式按佩特斯公式

令，若，則懷疑存在變值系統(tǒng)誤差。式中為置信系數(shù)。當(dāng)置信概率為95.44%和99.73%時(shí)，分別取2和3。

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3.系統(tǒng)誤差的減小和消除方法

在測(cè)量過程中，減少和消除系統(tǒng)誤差常用的一些方法有：（1）替代法（2）零位式測(cè)量法（3）補(bǔ)償法（4）修正法（5）對(duì)稱觀測(cè)法（交叉讀數(shù)法）（6）半周期偶數(shù)觀測(cè)法1.3.3粗大誤差的判別和測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理

1.粗大誤差的判別誤差理論剔除壞值的基本方法是：給定一個(gè)置信概率并確定一個(gè)置信區(qū)間，凡超出此區(qū)間的誤差即認(rèn)為它不屬于隨機(jī)誤差而是粗大誤差，則應(yīng)將該粗差所對(duì)應(yīng)的壞值予以剔除。凡是隨機(jī)誤差大于3的測(cè)量值都認(rèn)為是壞值，應(yīng)予以剔除。第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理

【例3】用溫度傳感器對(duì)某溫度進(jìn)行12次等精度測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)（℃）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(duì)該組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并寫出最后結(jié)果。數(shù)據(jù)處理步驟如下：（1）記錄填表將測(cè)量數(shù)據(jù)xi(i=1、2、3、………n)按測(cè)量序號(hào)依次列在表格的第一、二列中，如表1.2所示。（2）計(jì)算①求出測(cè)量數(shù)據(jù)列的算術(shù)平均值，填入表1.2第二列的下面。

②計(jì)算各測(cè)量值的殘余誤差，并相應(yīng)列入表1.2中的第三列。

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當(dāng)計(jì)算無誤時(shí)，理論上有，但實(shí)際上，由于計(jì)算過程中四舍五入所引入的誤差，此關(guān)系式往往不能滿足。本例中。③計(jì)算值并列在表1.2第四列，按貝塞爾公式計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)誤差后，填入本列下面。本例中，由于，于是

（3）判別壞值根據(jù)拉依達(dá)準(zhǔn)則檢查測(cè)量數(shù)據(jù)中有無壞值。如果發(fā)現(xiàn)壞值，應(yīng)將壞值剔除，然后從步驟（2）重新計(jì)算，直至數(shù)據(jù)列中不存在壞值。如果無壞值，則繼續(xù)步驟（4）。本例采用拉依達(dá)準(zhǔn)則檢查壞值，因?yàn)椋袦y(cè)量值的剩余誤差均滿足，顯然數(shù)據(jù)中無壞值。

第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（4）列出最后測(cè)量結(jié)果①在確定不存在壞值后，計(jì)算算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。

②寫出最后的測(cè)量結(jié)果：，并注明置信概率。本例中，因此最后的測(cè)量結(jié)果寫成

(℃)第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（℃）12345678910111220.4620.5220.5020.5220.4820.4720.5020.4920.4720.4920.5120.51－0.033＋0.027＋0.007＋0.027－0.013－0.023＋0.007－0.003－0.023－0.003＋0.017＋0.0170.0010890.0007290.0000490.0007290.0001690.0005290.0000490.0000090.0005290.0000090.0002890.000289表1.2測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理舉例

第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)1.4傳感器及其基本特性

1.4.1傳感器的定義及組成

1.傳感器從廣義上講，傳感器就是能夠感覺外界信息，并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用的輸出信號(hào)的器件或裝置。這一概念包含了下面三方面的含義：（1）傳感器是一種能夠完成提取外界信息任務(wù)的裝置。（2）傳感器的輸入量通常指非電量，如物理量、化學(xué)量、生物量等；而輸出量是便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等的物理量，主要是電量信號(hào)。例如電容傳感器的輸入量可以是力、壓力、位移、速度等非電量信號(hào)，輸出則是電壓信號(hào)。（3）傳感器的輸出量與輸入量之間精確地保持一定規(guī)律。

2.傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成，如圖1.3所示：第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（1）敏感元件：是傳感器中能直接感受被測(cè)量的部分，即直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量。（2）轉(zhuǎn)換元件：是傳感器中將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。

（3）轉(zhuǎn)換電路：將電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電壓、電流、頻率等電量信號(hào)。

1.4.2傳感器的分類

1.按被測(cè)物理量分類分為溫度、壓力、流量、物位、位移、加速度、磁場(chǎng)、光通量等傳感器。這種方法明確表明了傳感器的用途，便于使用者選用，如壓力傳感器用于測(cè)量壓力信號(hào)。圖1.3傳感器組成框圖第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.按傳感器工作原理分類分為電阻傳感器、電感傳感器、電容傳感器、光敏傳感器、熱敏傳感器、磁敏傳感器等，這種方法表明了傳感器的工作原理，有利于傳感器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。例如電容傳感器就是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電容值的變化。

3.按傳感器轉(zhuǎn)換能量供給形式分類分為能量變換型（發(fā)電型）和能量控制型（參量型）兩種。能量變換型傳感器在進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)不需另外提供能量，就可將輸入信號(hào)能量變換為另一種形式能量輸出，例如熱電偶傳感器、壓電式傳感器等。能量控制型傳感器工作時(shí)必須有外加電源，例如電阻、電感、電容、霍爾式傳感器等。

4.按傳感器工作機(jī)理分類分為結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器。結(jié)構(gòu)型傳感器是指被測(cè)量變化時(shí)引起了傳感器結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起輸出電量變化。例如電容壓力傳感器就屬于這種傳感器，外加壓力變化時(shí)，電容極板發(fā)生位移，結(jié)構(gòu)改變引起電容值變化，輸出電壓也發(fā)生變化。第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

物性型傳感器是利用物質(zhì)的物理或化學(xué)特性隨被測(cè)參數(shù)變化的原理構(gòu)成，一般沒有可動(dòng)結(jié)構(gòu)部分，易小型化，例如各種半導(dǎo)體傳感器。習(xí)慣上常把工作原理和用途結(jié)合起來命名傳感器，如電容式壓力傳感器、電感式位移傳感器等。1.4.3傳感器的基本特性傳感器的基本特性是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間的關(guān)系。由于傳感器測(cè)量的參數(shù)一般有兩種形式：一種是不隨時(shí)間的變化而變化（或變化極其緩慢）的穩(wěn)態(tài)信號(hào)；另一種是隨時(shí)間的變化而變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)。因此傳感器的基本特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。

1.傳感器的靜態(tài)特性與指標(biāo)傳感器的靜態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鬏斎胄盘?hào)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其輸出與輸入之間呈現(xiàn)的關(guān)系。第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

衡量靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有：精確度、穩(wěn)定性、靈敏度、線性度、遲滯和可靠性等。（1）精確度

精確度是反映測(cè)量系統(tǒng)中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合評(píng)定指標(biāo)。與精確度有關(guān)的指標(biāo)有：精密度、準(zhǔn)確度和精確度。①精密度：說明測(cè)量系統(tǒng)指示值的分散程度。精密度反映了隨機(jī)誤差的大小，精密度高則隨機(jī)誤差小。②準(zhǔn)確度：說明測(cè)量系統(tǒng)的輸出值偏離真值的程度。準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差大小的標(biāo)志，準(zhǔn)確度高則系統(tǒng)誤差小。③精確度：是準(zhǔn)確度與精密度兩者的總和，常用儀表的基本誤差表示。精確度高表示精密度和準(zhǔn)確度都高。

圖1.4射擊例子

第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（2）穩(wěn)定性傳感器的穩(wěn)定性常用穩(wěn)定度和影響量表示。①穩(wěn)定度：是指在規(guī)定工作條件范圍和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，傳感器性能保持不變的能力。穩(wěn)定度一般用重復(fù)性的數(shù)值和觀測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短表示。例如某傳感器輸出電壓值每小時(shí)變化1.5mV，可寫成穩(wěn)定度為1.5mV/h。②影響系數(shù)：是指由于外界環(huán)境變化引起傳感器輸出值變化的量。影響系數(shù)常用輸出值的變化量與影響量變化量的比值表示，如某壓力表的溫度影響系數(shù)為200Pa/℃，即表示環(huán)境溫度每變化1℃，壓力表的示值變化200Pa。（3）靈敏度

靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下輸出變化量與輸入變化量的比值，即：顯然靈敏度表示靜態(tài)特性曲線上相應(yīng)點(diǎn)的斜率。對(duì)線性傳感器，靈敏度為一個(gè)常數(shù)；對(duì)于非線性傳感器，靈敏度則為一個(gè)變量，隨著輸入量的變化而變化，如圖1.5所示。第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（4）線性度

線性度，又稱非線性誤差，是指?jìng)鞲衅鲗?shí)際特性曲線與其理論擬合直線之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出的百分比，如圖1.6所示。

圖1.5靈敏度定義圖1.6傳感器線性度示意圖第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（5）遲滯

遲滯是指?jìng)鞲衅髟谡ㄝ斎肓吭龃螅?、反（輸入量減?。┬谐讨休敵銮€不重合的現(xiàn)象，如圖1.7所示。遲滯用正、反行程輸出值間的最大差值與滿量程輸出的百分比表示，即：

（6）可靠性

可靠性是指?jìng)鞲衅骰驒z測(cè)系統(tǒng)在規(guī)定的工作條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，具有正常工作性能的能力。它是一種綜合性的質(zhì)量指標(biāo)，包括可靠度、平均無故障工作時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間和失效率。①可靠度：傳感器在規(guī)定的使用條件和工作周期內(nèi)，達(dá)到所規(guī)定性能的概率。②平均無故障工作時(shí)間（MTBF）：指相鄰兩次故障期間傳感器正常工作時(shí)間的平均值。③平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）：指排除故障所花費(fèi)時(shí)間的平均值。

圖1.7傳感器遲滯示意圖第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

④失效率：是指在規(guī)定的條件下工作到某個(gè)時(shí)刻，檢測(cè)系統(tǒng)在連續(xù)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。對(duì)可修復(fù)性的產(chǎn)品，又叫故障率。失效率是時(shí)間的函數(shù)，如圖1.8所示。一般分為三個(gè)階段：早期失效期、偶然失效期和衰老失效期。

2.傳感器的動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)于隨時(shí)間變化的輸入信號(hào)的響應(yīng)特性。

圖1.8失效率變化曲線第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于系統(tǒng)本身及輸入信號(hào)的形式，工程上常用正弦函數(shù)和單位階躍函數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)。通常在時(shí)域主要分析傳感器在單位階躍輸入下的響應(yīng)；而在頻域主要分析在正弦輸入下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，并著重從系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性來討論。（1）傳感器階躍響應(yīng)當(dāng)傳感器輸入一個(gè)單位階躍信號(hào)時(shí)，其輸出信號(hào)稱為階躍響應(yīng)。常見的一階、二階傳感器階躍響應(yīng)曲線見圖1.9，主要?jiǎng)討B(tài)指標(biāo)包括：

（a）一階傳感器的階躍響應(yīng)曲線（b）二階傳感器的階躍響應(yīng)曲線圖1.9階躍響應(yīng)曲線第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

①時(shí)間常數(shù)：傳感器輸出由零上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需的時(shí)間，見圖1.9（a）。②上升時(shí)間：傳感器輸出由穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所需的時(shí)間，見圖1.9（b）。③調(diào)節(jié)時(shí)間：傳感器輸出由零上升達(dá)到并一直保持在允許誤差范圍所需的時(shí)間?？梢允?%、5%或10%，根據(jù)實(shí)際情況確定。④最大超調(diào)量：輸出最大值與輸出穩(wěn)態(tài)值的相對(duì)誤差，即⑤振蕩次數(shù)：調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)，輸出量在穩(wěn)態(tài)值附近上下波動(dòng)的次數(shù)。⑥穩(wěn)態(tài)誤差：無限長(zhǎng)時(shí)間后傳感器的穩(wěn)態(tài)輸出值與目標(biāo)值之間偏差的相對(duì)值，即第1章檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

（2）傳感器頻率響應(yīng)將各種頻率不同而幅值相等的正弦信號(hào)輸入到傳感器，其輸出正弦信號(hào)的幅值、相位與頻率之間的關(guān)系稱為頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)特性可由頻率響應(yīng)函數(shù)表示，它由幅頻特性和相頻特性組成。

幅頻特性：頻率特性的模，即輸出與輸入的幅值比稱為幅頻特性。以為自變量、為因變量的曲線稱為幅頻特