第1章檢測(cè)裝置的組成、信號(hào)分析、誤差分析

1、3/3/202213/3/20222第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)試裝置的組成測(cè)試裝置的組成p傳感器；傳感器；p中間電路；中間電路；p顯示記錄裝置。顯示記錄裝置。 3/3/202233/3/202243/3/202253/3/202263/3/202273/3/202283/3/202293/3/2022103/3/202211一、傳感器一、傳感器1 1定義定義p從被測(cè)參量中從被測(cè)參量中提出提出有用的信息有用的信息（往往是電量），即（往往是電量），即感受感受被阻參被阻參數(shù)的變化，同時(shí)將此變化數(shù)的變化，同時(shí)將此變化轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成易于傳遞和處理的信號(hào)，并向中易于傳遞和處理的信號(hào)，并向中間電路間電路輸出輸出的器件。

2、的器件。3/3/2022122 2、作用、作用 感受、轉(zhuǎn)換、處理、傳輸。感受、轉(zhuǎn)換、處理、傳輸。3 3、組成、組成 敏感元件敏感元件 + + 輔助電路輔助電路（一次轉(zhuǎn)（一次轉(zhuǎn)換）（二次轉(zhuǎn)換，測(cè)量）換）（二次轉(zhuǎn)換，測(cè)量）3/3/2022134 4、要求、要求1 1）只依賴于被測(cè)參數(shù)變化；）只依賴于被測(cè)參數(shù)變化；2 2）線性單值；）線性單值；3 3）抗干抗能力強(qiáng)。）抗干抗能力強(qiáng)。3/3/202214二、中間電路二、中間電路1 1、定義：、定義： 接受接受傳感器的輸出信號(hào)，進(jìn)行傳感器的輸出信號(hào)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)?shù)恼{(diào)理調(diào)理和和處理處理，并向顯示裝置，并向顯示裝置輸出輸出的器件。的器件。 3/3/2022

3、152 2、作用、作用1 1）簡(jiǎn)單傳輸：）簡(jiǎn)單傳輸： 如、如、U U型壓力計(jì)、溫度計(jì)。型壓力計(jì)、溫度計(jì)。2 2）信號(hào)調(diào)理：）信號(hào)調(diào)理：p幅值放大（衰減）；幅值放大（衰減）；p阻抗變化轉(zhuǎn)換成電壓或頻率的變阻抗變化轉(zhuǎn)換成電壓或頻率的變化，便于傳輸和處理；化，便于傳輸和處理；3/3/2022163 3）信號(hào)處理：）信號(hào)處理：p濾波、運(yùn)算（線性化）、分析；濾波、運(yùn)算（線性化）、分析；p如、電橋、調(diào)制與解制器，濾波如、電橋、調(diào)制與解制器，濾波器，器，A/DA/D， D/AD/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。3/3/2022173 3、組成、組成1 1）簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)；）簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)；2 2）復(fù)雜的電路；）復(fù)雜的電路；3 3）可是獨(dú)

4、立儀表，可合并于顯示裝）可是獨(dú)立儀表，可合并于顯示裝置和傳感器中。置和傳感器中。3/3/2022184 4、要求、要求p信號(hào)損失盡量少（大小和形狀）；信號(hào)損失盡量少（大小和形狀）；p即誤差盡量減少。即誤差盡量減少。3/3/202219三、顯示裝置三、顯示裝置（二次儀表）（二次儀表）1 1定義與作用：定義與作用：顯示和記錄被顯示和記錄被測(cè)參數(shù)變化的器件。測(cè)參數(shù)變化的器件。2 2顯示的方式顯示的方式 3/3/2022201 1）按示值分類）按示值分類p瞬時(shí)量；瞬時(shí)量；p累積量；累積量；p超越或極限值；超越或極限值；p指標(biāo)（聲光）；指標(biāo)（聲光）；p相應(yīng)記錄、帶反饋和調(diào)節(jié)功能。相應(yīng)記錄、帶反饋和調(diào)節(jié)功

5、能。 3/3/2022212 2）按原理分類）按原理分類 模擬式：模擬式：p指針、液面、光線指針、液面、光線 + + 刻度；刻度；p費(fèi)時(shí)費(fèi)事，主觀誤差大。費(fèi)時(shí)費(fèi)事，主觀誤差大。 數(shù)字式：數(shù)字式：pA/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 + + 處理處理 + + 數(shù)碼管顯示；數(shù)碼管顯示；p主觀誤差小，便于自動(dòng)控制。主觀誤差小，便于自動(dòng)控制。3/3/202222 記錄儀：記錄儀：p可長(zhǎng)期保存?zhèn)洳?；可長(zhǎng)期保存?zhèn)洳?；p避免視讀和人工記錄的失誤。避免視讀和人工記錄的失誤。p如、如、Y Y記錄儀，打印機(jī)，屏幕顯記錄儀，打印機(jī)，屏幕顯示器，報(bào)警儀。示器，報(bào)警儀。3/3/202223 3 3要求要求 直觀；直觀； 易保留；易保

6、留； 人為誤差小。人為誤差小。3/3/202224第二節(jié)第二節(jié) 誤差分析誤差分析一、概念一、概念1 1等精度測(cè)量等精度測(cè)量 p在在同一條件同一條件進(jìn)行的進(jìn)行的一系列重復(fù)測(cè)量一系列重復(fù)測(cè)量。反之為非等精度測(cè)量。反之為非等精度測(cè)量。3/3/2022252 2真值：真值：p被測(cè)量被測(cè)量x x 所具有的所具有的真正值真正值。3 3實(shí)際值實(shí)際值x x0 0：p為精度更高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具所測(cè)為精度更高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具所測(cè)得的得的真值真值。4 4示值示值x xi i：儀器儀表指示值。儀器儀表指示值。3/3/2022265 5誤差（誤差（ ）：）： p定義：定義：表示表示x xi i與與x x0 0的差值。的差值

7、。p表示方式：表示方式： 1 1）絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差： |x|xi i- x- x0 0| | 2 2）相對(duì)誤差相對(duì)誤差： |x|xi i- x- x0 0|/ x|/ x0 0100%100%3/3/202227二、誤差分析二、誤差分析p按原因分類：按原因分類：疏失誤差疏失誤差；系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差；偶然誤差偶然誤差（隨機(jī)誤差）。（隨機(jī)誤差）。3/3/2022283/3/2022293/3/2022303/3/2022313/3/2022323/3/2022333/3/2022343/3/2022353/3/2022363/3/2022373/3/202238第三節(jié)第三節(jié) 信號(hào)的分類信號(hào)的分類一、

8、信息與信號(hào)一、信息與信號(hào)1 1、信息、信息p對(duì)事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、變化和特征的對(duì)事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、變化和特征的描述，是信號(hào)所載的內(nèi)容；描述，是信號(hào)所載的內(nèi)容；p不等于物質(zhì)，不具備能量。不等于物質(zhì)，不具備能量。3/3/2022392 2、信號(hào)、信號(hào)p信息的載體；是物質(zhì)，具有能量。信息的載體；是物質(zhì)，具有能量。p同一信息可以用不同的信號(hào)來(lái)運(yùn)同一信息可以用不同的信號(hào)來(lái)運(yùn)載，載，如、如、交通信息交通信息：紅綠燈或交紅綠燈或交通警手勢(shì)。通警手勢(shì)。3/3/202240p同一信號(hào)可以運(yùn)載不同信息。同一信號(hào)可以運(yùn)載不同信息。p因此，信息是事物客觀存在或運(yùn)因此，信息是事物客觀存在或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征，它總是通過(guò)某些物動(dòng)狀態(tài)的

9、特征，它總是通過(guò)某些物理量的形式表現(xiàn)出來(lái)；理量的形式表現(xiàn)出來(lái)；p這些這些物理量物理量就是信號(hào)，其中就是信號(hào)，其中電信電信號(hào)號(hào)最為最為方便。方便。3/3/202241二、信號(hào)的分類二、信號(hào)的分類（一）確定性信號(hào)與非確定信號(hào)（一）確定性信號(hào)與非確定信號(hào)1 1、確定性信號(hào)、確定性信號(hào)1 1）定義：）定義：p可用可用數(shù)學(xué)關(guān)系數(shù)學(xué)關(guān)系或或圖表精確描述圖表精確描述的的信號(hào)。信號(hào)。3/3/2022422 2）分類）分類p周期信號(hào)：周期信號(hào)：諧波信號(hào)，一般周期諧波信號(hào)，一般周期信號(hào)。信號(hào)。p非周期信號(hào)：非周期信號(hào)：準(zhǔn)周期信號(hào)，一般準(zhǔn)周期信號(hào)，一般非周期信號(hào)非周期信號(hào)。3/3/202243p 周期信號(hào)：周期信號(hào)

10、：是按一定時(shí)間間隔周是按一定時(shí)間間隔周而復(fù)始而復(fù)始重復(fù)出現(xiàn)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)。的信號(hào)。p 非周期信號(hào)：非周期信號(hào)：將確定信號(hào)中那些將確定信號(hào)中那些不具有周期重復(fù)性的信號(hào)。不具有周期重復(fù)性的信號(hào)。3/3/2022443 3）描述分析的工具）描述分析的工具p傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)、傅里葉變換傅里葉變換：時(shí)域特性時(shí)域特性 波形分析；波形分析；頻域特性頻域特性 頻譜分析頻譜分析。 3/3/2022452 2非確定信號(hào)非確定信號(hào)1 1）定義：）定義：p不能用數(shù)學(xué)式或圖表描述的信號(hào)。不能用數(shù)學(xué)式或圖表描述的信號(hào)。2 2）分類：）分類：p平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)。平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)。 3/3/202

11、2463 3）描述分析工具：）描述分析工具：p概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)；概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)；p均值、方差、概率密度函數(shù)均方值均值、方差、概率密度函數(shù)均方值3/3/202247（二）連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)（二）連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)1 1、連續(xù)信號(hào)：、連續(xù)信號(hào)：p若信號(hào)中的獨(dú)立變量若信號(hào)中的獨(dú)立變量取值是連續(xù)的取值是連續(xù)的信號(hào)；信號(hào)；p可用數(shù)學(xué)式和圖形表示可用數(shù)學(xué)式和圖形表示。3/3/2022482 2、離散信號(hào)：、離散信號(hào)：p若信號(hào)中的獨(dú)立變量取值是若信號(hào)中的獨(dú)立變量取值是離散離散的的信號(hào)；信號(hào)；p只能用只能用離散圖形離散圖形和和數(shù)字序列數(shù)字序列表示。表示。3/3/2022493 3、模擬信號(hào)：、模擬信號(hào)：p若獨(dú)立變量和幅值均若獨(dú)立變量和幅值均取連續(xù)值取連續(xù)值的的信號(hào)。信號(hào)。