第14章参数检测（课件）- 《传感器与检测技术（第4版）》同步教学（机工版）

第14章　参数检测 知识单元与知识点 测量、测量系统的基本概念； 测量方法的分类； 测量系统的结构、基本类型； 参数测量的一般方法（过程参数、机械量参数和其他参数）； 检测技术的发展。 能力点 深入理解测量、测量系统的基本概念； 深入理解测量方法的分类； 深入理解测量系统的结构、基本类型； 把握参数测量的一般方法（过程参数、机械量参数和其他参数）； 了解检测技术的发展。 重难点 重点：测量、测量系统的基本概念；测量方法的分类；测量系统的结构、基本类型。 难点：参数测量的一般方法。 学习要求 熟练掌握测量、测量系统的基本概念； 熟练掌握测量方法的分类； 熟练掌握测量系统的结构、基本类型； 掌握参数测量的一般方法（过程参数、机械量参数和其他参数）； 了解同一被测参数的不同检测方法的性能比较； 了解检测技术的发展。 14.1 概述 14.1.1 检测技术在国民经济中的地位和作用 测量科学已成为现代化生产的支柱之一，也是整个科学技术和国民经济的一项重要技术基础，它对促进生产力发展与社会进步起到举足轻重的作用 以信息的获取、转换、显示和处理为主要内容的传感器与检测技术已经发展成为一门完整的技术学科，在促进生产力发展和科技、社会进步的广阔领域内发挥着重要作用 14.1.2 参数检测的基本概念 测量：以确定被检测值为目的的一系列操作，即利用物质的物理的、化学的或生物的特性，对被测对象的信息进行提取、转换以及处理，获得定性或定量结果的过程 测量通常包括两个过程：一是转换过程；二是比较过程 比值 标准量（测量单位） 测量结果 测量结果 经测量过程所获得的被测量的量值称为测量结果 测量结果有多种表示方式，如数值、曲线或图形等 测量结果应包括两个部分：比值和测量单位 测量方法及分类 测量方法就是将被测量与标准量进行比较，从而得出比值的方法 根据测量方式的不同可分为：直接测量、间接测量和组合测量 测量方法的分类 直接测量：用按已知标准标定好的测量仪器对某一未知量进行测量，不需要经过任何运算就能直接得出测量结果的测量方法。如用电流表测量电路的电流；用弹簧管压力表测量压力等。 直接测量的优点：测量过程简单、迅速。缺点：测量精度不高。 间接测量：首先对与被测量有确切函数关系的物理量进行直接测量，然后通过已知的函数关系，求出该未知量，即需要将被测量值经过某种函数关系变换才能确定被测量值的测量方法。如在直流电路中，直接测出负载的电流和电压，然后根据功率的函数关系，求出负载消耗的电功率。 间接测量的特点：测量过程复杂、测量所需时间较长，需要进行计算才能得出最终的测量结果。间接测量一般用于直接测量不方便、直接测量的误差较大或不能进行直接测量的场合。 组合测量：在测量中，使各个待求未知量和被测量经不同的组合形式出现(包括改变测量条件来获得这种不同的组合关系)，根据直接测量或间接测量所得到的被测量数据，通过解一组联立方程而求出未知量的数据的测量方法。组合测量中，未知量与被测量间存在已知的函数关系。 例如，为了确定电阻的温度系数，可利用电阻值与温度间的关系： 　　 组合测量的特点：是一种特殊的精密测量方法，操作手续复杂、花费时间较长，但易达到较高精度。组合测量多用于科学实验或一些特殊要求的场合。 测量方法的分类 根据测量方法的不同可分为：偏差式测量、零位式测量和微差式测量 偏差式测量:用仪表指针的位移（即偏差）表示被测量量值的测量方法。如用弹簧压力表检测压力。 特点：偏差式测量的测量过程简单、迅速，但测量结果的精度较低。  零位式测量：用指零仪表的零位反映测量系统的平衡状态，在测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值。如天平测量物体的质量、电位差计测量电压等。 特点：零位式测量可以获得比较高的测量精度，但测量过程比较复杂，费时较长，适用于测量变化缓慢的信号。 微差式测量：综合了偏差式测量与零位式测量的优点。零位式测量中的标准量不可能都是连续可调的，因而难以与被测量完全平衡，实际测量时必定存在差值。微差式测量只要求标准量与被测量接近（零位式测量），再用指标仪表测量标准量与被测量的微小差值（偏差式测量）。 特点：微差式测量的标准量具装在仪表内并直接参与比较，省去了零位式测量中反复调节标准量以求平衡的步骤，只需测量两者的差值。微差式测量兼有偏差式测量速度快和零位式测量精度高的优点，特别适用于在线控制参数的测量。 测量方法的分类 根据测量精度要求的不同可分为：等精度测量和非等精度测量（针对多次测量而言） 思考：影响测量精度的主要因素有哪些？ 测量环境 测量仪表 测量方法 测量人员 等精度测量：在同一测量环境下，用相同仪表与测量方法对同一被测量进行多次重复测量。 非等精度测量：用不同精度的仪表或不同的测量方法，或在环境条件不同（