第二章 检测技术基础

测量系统组成

测量系统组成.png

传感器组成

传感器组成.png

误差与仪表性能

真值

• 真值
  是一个变量本身所具有的真实值
• 约定真值
  约定真值是一个接近真值的值，实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。
• 相对真值
  相对真值是指用国家精度等级更高的仪器作为标准仪器来测量被测量，它的示值可作为低一级仪表的真值。（相对真值有时称为标准）

误差

• 绝对误差
  

  绝对误差.png

• 相对误差
  

  相对误差.png

• 实际相对误差
  

  实际相对误差.png
  y0约定真值

• 标称相对误差
  

  标称相对误差.png
  ｙ为视值

• 引用相对误差（精读)
  

  引用相对误差.png
  B量程

• 仪表精度
  

  仪表精度.png

精度向下延伸
国家标准
0.005, 0.02, 0.05(军用标准)0.1, 0.2, 0.5（工业标准）1.0, 1.5, 2.5, 4.0 （民用）

计算P13 例题 2-1 2-2

例题1.png 例题二.png

• 重复性和再现性
  重复性：在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进行测量所得到的多个输出值之间相互一致的程度。
  再现性：仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散程度的表示，常取两种曲线之间离散程度最大点的值来表示。
  重复再现.png

随机误差处理和不确定度

测量误差

• 随机误差
  指在同一条件下对同一被测量进行多次重复测量时所产生的绝对值和符号变化没有规律、时大时小、时正时负的误差。

• 系统误差
  指在同一条件下(指人员、仪器及工作环境等条件)对同一被测量进行多次，重复测量时所出现的数值的大小或符号相同的误差，或按一定规律变化的误差。

• 粗大误差
  粗大误差简称粗差，指在一定条件下测量结果显著偏离其实际值所对应的误差。 须判明，舍去。

• 精密度
  在等精度测量条件下多次测量所获得的结果不会完全相同，它们总是围绕在真值周围，呈一定的弥散性。测量值弥散程度小，即紧紧地围绕在真值周围，表明精密度高。精密度表征测量过程中随机误差的影响程度。

• 准确度
  多次测量所获得的测量值有时会朝同一方向偏离真值。偏离程度大，测量仪表的准确度就低；反之，准确度就高。准确度表征了测量仪表受系统误差的影响程度。

随机误差

• 随机误差
  随机误差是由于测量过程中许多独立的、微小的偶然因素或外界干扰对被测量的综合影响所产生的误差。
• 算数平均值

• 残差

  
  残差.png

残差代数和为0

• 标准差
  贝塞尔公式.png

（贝塞尔公式）

• 算数平均标准偏差
  

  算数平均标准偏差.png

• 置信度/置信区间
  

  3xigema.png

对同一被测量 在±σ范围内出现的概率为68.3%
在±2σ范围内出现的概率为95.4%
在±3σ范围内出现的概率为99.7%
正态分布随机误差的极限值为3σ，极限误差或随机不确定度。
随机误差大于3σ被认为是粗差

系统误差

• 定义
  系统误差是指在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得到测量结果的平均值与被测量真值之差。
• 系统误差特点
  (1)确定性。系统误差是固定不变的，或是一个确定性的(非随机性质)时间函数,它的出现服从确定的函数规律。
  (2)重现性。在测量条件完全相同时，重复测量时系统误差可以重复出现。
  (3)可修正性。由于系统误差的重现性，就决定了它的可修正性。
• 判断方法
  实验对比法、残差校核法（马列科夫判据）。
  总之，系统误差反映了测量结果与真值之间固定存在的差数，故它反映了测量结果的准确度。

粗大误差

• 性质：偶然出现，误差很大，异常数据，与有用数据混在一起

• 原因：装置误差、使用误差

• 处理：判断、剔除

• 拉依达准则
  

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  此法只适合于测量数据大于30个的情况。当测量数据较少时，应采用格鲁布斯准则
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• 格拉布斯准则（带计算器）
  

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  例题
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