检测技术的基础知识

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1、2.1测量误差分析与数据处理2.2检测信号分析基础2.3检测系统的基本特征2.4检测系统的可靠性技术2.1测量误差分析与数据处理2.1.1测量误差的基本概念1.真值1）约定真值根据国际计量委员会通过并发布的各种物理参量单位的定义，利用当今最先进的科学技术复现这些实物的单位基准，其值被公认为国际或国家基准，称为约定真值。2）相对真值在实际的测量过程中，能够满足规定准确度的情况下，用来代替真值使用的值被称作相对真值。2.标称值计量或测量器具上标注的量值，称为标称值。3.示值检测仪器（或系统）指示或显示（被测参量）的数值叫示值，也叫测量值或读数。2.1.2测量误差的表示

2、方法1.绝对误差测量值（即示值）x与被测量的真值x0之间的代数差值Δx称为测量值的绝对误差，即2.相对误差测量值（即示值）的绝对误差Δx与被测参量真值x0的比值，称为检测系统测量值（示值）的相对误差δ，该值无量纲，常用百分数表示，即Δx=x-x0（2-1）（2-2）3.引用误差测量值的绝对误差Δx与仪表的满量程L之比值，称为引用误差。引用误差通常也以百分数表示：4.最大引用误差（或满度最大引用误差）在规定的工作条件下，当被测量平稳增加或减少时，在仪表全量程内所测得的各示值的绝对误差值的绝对值与满量程L的比值的百分数，称为仪表的最大引用误差，用符号表示：5.容许（允

3、许）误差容许误差是指测量仪表在规定的使用条件下，可能产生的最大误差范围。（2-3）（2-4）2.1.3测量误差的分类1.按误差出现的规律分类1)系统误差在相同条件下，多次重复测量同一被测参数时，误差的大小和符号保持不变或按某一确定的规律变化，这种测量误差被称为系统误差。2)随机误差随机误差又称偶然误差，它是指在相同条件下多次重复测量同一被测参数时，测量误差的大小与符号均无规律变化，这类误差被称为随机误差。3)粗大误差在相同条件下，多次重复测量同一被测参数时，测量结果显著地偏离其实际值时所对应的误差，这类误差被称为粗大误差，也称为疏失误差。2.按误差来源分类1）测量

4、设备方面——设备误差2）测量方法方面——方法误差3）环境方面——环境误差4）测量人员方面——人员误差3.按被测量随时间变化的速度分类1）静态误差2）动态误差4.按使用条件分类1）基本误差2）附加误差5.按误差与被测量的关系分类1）定值误差2）累积误差2.1.4测量误差的分析与处理1.系统误差的分析与处理1）系统误差的发现Ⅰ.定值系统误差的确定（1）校准和对比（2）改变测量条件（3）理论计算及分析Ⅱ.变值系统误差的确定（1）累进性系统误差的检查马利科夫提出了下列判断累进性系统误差的准则。当n为偶数时当n为奇数时(2)周期性系统误差的检查取（2-6）取（2-7）2）系

5、统误差的消除Ⅰ引入修正值法Ⅱ零位式测量法Ⅲ替换法（替代法、代替法）Ⅳ对照法（交换法）Ⅴ交叉读书法Ⅵ半周期法2．随机误差的分析及处理1)随机误差的分析就随机误差的总体而言，则具有统计规律性，服从某种概率分布，随机误差的概率分布有：正态分布、均匀分布、t分布、反正弦分布、梯形分布、三角分布等。绝大多数随机误差服从正态分布，因此，正态分布规律占有重要地位。正态分布的随机误差如图2-1所示。正态分布的随机误差，其概率密度函数为（2-8）图2-1随机误差正态分布的图大量实验证明,随机误差服从以下统计特征：(1)对称性：绝对值相等的正误差与负误差出现的次数相等。(2)单峰性：

6、绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多。(3)有界性：在一定的测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限。(4)抵偿性：当测量次数增加时，随机误差的代数和趋于零。2)随机误差的处理方法(1)若无系统误差存在，当测量次数n无限增大时，测量值的算术平均值与真值就无限接近。(2)极限误差也称最大误差，是对随机误差取值最大范围的概率统计。工程上常用±3σ估计随机误差的范围。取±3σ作为极限误差，超过±3σ者作为疏失误差处理。3．粗大误差的分析及处理1)粗大误差产生的原因Ⅰ.测量人员的主观原因Ⅱ.客观外界条件的原因2）粗大误差的分析Ⅰ.定性分析Ⅱ.定量分析3）粗大误

7、差的判别准则Ⅰ.莱以特准则（也称3准则3σ）凡剩余误差大于3倍标准偏差的就可以认为是粗大误差，它所对应的测量值就是坏值，应予以舍弃。Ⅱ.格拉布斯准则格拉布斯准则认为：凡剩余误差大于格拉布斯鉴别值的误差均是粗大误差，应予以舍弃。4）粗大误差的处理在测量过程中，必须实事求是地记录原始数据，并注明有关情况。在整理数据时，应舍弃有明显错误的数据。在充分分析和研究测量数据的基础上，判断测量值是否含有粗大误差。此外，还要保证测量条件的稳定，避免在外界大干扰下产生粗大误差。2.1.5测量数据处理的基本方法1.有效数字在测量结果中，最末一位有效数字取到哪一位，是由测量准确度决定的

8、，即有效数