章检测与转换技术的理论基础

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1、第一章检测与转换技术的理论基础1第一节测量误差的基本理论1、测量误差的定义：测量误差=测得值-真值客观真实值（未知）一、测量误差的基本理论①约定真值：世界各国公认的几何量和物理量的最高基准的量值③相对真值：标准仪器的测得值或用来作为测量标准用的标准器的值：测量所得数据与其相应的真值之差1）绝对误差x=x–x0②理论真值：设计时给定或用数学、物理公式计算出的给定值22）相对误差测量的绝对误差与被测量的真值之比定义：相对误差=100%绝对误差真值=100%xx032、误差的特点普遍性---所有的测量数据都存在误差---不可避免的最高基准的测量传递手段（测量仪器/测量方法）---不绝对准确

2、①减小误差的影响，提高测量精度测量精度---测量技术水平的主要标志之一精度提高受到限制---测量误差的影响作出评定②对测量结果的可靠性给出评定（精确度的估计）4与检测系统的组成和各组成环节有关3、误差原因③检测系统各环节所使用的材料性能和制造技术引起的误差⑤检测系统各环节动力源的变化引起的误差⑥检测系统器件特性变化引起的误差---偏离设定值⑦检测环境引起的误差⑧检测方法误差⑨检测人员造成的误差①由被测对象本身引起的误差②因检测理论的假定产生的误差④组成检测系统各环节的传递特性方面产生的误差54、误差分类按误差来源：装置误差、环境误差、方法误差、人员误差①系统误差（Systemerror）由特定

3、原因引起、具有一定因果关系并按确定规律产生按掌握程度：已知误差、未知误差按特性规律：系统误差、随机误差、粗大误差---有规律可循装置、环境、动力源变化、人为因素再现性---偏差（Deviation）理论分析/实验验证---原因和规律---减少/消除②随机误差（Randomerror）因许多不确定性因素而随机发生偶然性（不明确、无规律）概率和统计性处理（无法消除/修正）③粗大误差（Abnormalerror）检测系统各组成环节发生异常和故障等引起异常误差---混为系统误差和偶然误差---测量结果失去意义分离---防止按变化速度：静态误差、动态误差65、检测精度---检测系统的基本内容不同场合--

4、-检测精度要求不同例：服装裁剪（身长/胸围）---半厘米；发动机活塞直径---微米级精度高---系统复杂---造价高---系统误差大小的反映坐标原点---真值点的位置按误差原因：点---多次测量结果①正确度：表征测量结果接近真值的程度②精密度：反映测量结果的分散程度（针对重复测量而言）---表示随机误差的大小③准确度：表征测量结果与真值之间的一致程度---系统误差和随机误差的综合反映例：76、确定测量误差的方法1）逐项分析法与被测对象有关的专业知识---物理过程、数学手段对测量中可能产生的误差进行分析、逐项计算出其值，并对其中主要项目按照误差性质的不同，用不同的方法综合成总的测量误差极限2）实

5、验统计法综合使用，互相补充、相互验证利用实际测量数据估算---反映各种因素的实际综合作用反映出各种误差成分在总误差中所占的比重应用数理统计的方法对在实际条件下所获得的测量数据进行分析处理，确定其最可靠的测量结果和估算其测量误差的极限适用：①一般测量适用：①拟定测量方案②研究新的测量方法、设计新的测量装置和系统②对测量方法和测量仪器的实际精度进行估算和校验81、系统误差的消除②测量方法---避免出现系统误差---防止系统误差出现的最基本办法数据处理---被测量的估计值---可信程度（评定）①找出规律---修正值2）引入修正值进行校正3）检测方法上消除或减小---现有仪器设备取得更好的效果（提高测

6、量准确度）1）分析系统误差产生的原因---已出现的系统误差理论分析/专门的实验研究---系统误差的具体数值和变化规律---确定修正值（温度、湿度、频率修正等）测量前---对可能产生的误差因素进行分析，采取相应措施---修正表格、修正曲线、修正公式---按规律校正---实际测量中，采取有效的测量方法二、数据处理的一般方法9②抵消法例：等臂天平称重---左右两臂长的微小差别---恒值系统误差引起系统误差的条件（如被测量的位置）相互交换---其他条件不变①换位法/替代法---产生系统误差的因素对测量结果起相反的作用---抵消a）X与P左右交换---两次测量的平均值---消除系统误差被测物---X；平

7、衡物---T；砝码---P改变测量条件（如方向）---两次测量结果的误差符号相反---平均值消除带有间隙特性的定值系统误差例：千分尺---空行程（刻度变化，量杆不动）---系统误差---异号相消法b）T与X平衡测量结果P与T平衡已知量替换被测量正反两个方向对准标志线顺时针---逆时针---正确值---换位/替代法不含系统误差－a，空程引起误差－10③差动法被测量对传感器起差动作用干扰因素起相同作