电气信息学院
第一章 检测与转换技术的理论基础
一、传感器的地位与作用
1,传感器是获取自然领域中信息的
主要手段。在检测和自动控制系统
中，相当于人的五官。
人有五感,
视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉
2、现代信息技术的三大基础,
信息采集 信息传输 信息处理
传感器技术 通信技术 计算机技术
感官 神经 大脑
传感器技术是信息技术中的源头技术
传感器 测量 电路
电源
指示仪
记录仪
数据
处理器
被测量
开 环 检 测 系 统
3、传感器的位置
? 传感器位于自控系统的最前端
? 系统整体精度难以超越检测部
分的精度
? 传感器技术是现代科学的前沿
技术
?20世纪以来与检测技术发展相
关的诺贝尔奖有 27项
4,传感器的地位
?自动化程度越高，对传感器的依
赖越大 （阿波罗运载火箭有 2077个传感器） ；
? 检测系统越先进，设备的生命
力越强 （如歼七飞机的胜衰） ；
? 传感器技术是“顶天立地”的
技术，是社会技术进步的标志。
涵盖“农轻重、海陆空、吃穿用”
5、国内外传感器的发展情况
品种,2万种以上
产值：近 400亿 $
美国：军费庞大，形成先军事后
民用，先提高后普及，产
值占全世界 1/2。
日本,立足于市场，先普及后提
高，引进、仿制、创新,
特重视材料的研究；
中国,1300多家企业，品种多,
水平较低，但某些军用传
感器达到国际先进水平。
2003年进口总额度 91.5亿 $,73.5%，高端全部进口
二、检测与转换技术
它是一门以研究自动检测系统中的
信息提取, 信息转换、信息处理 的理论
和技术为主要内容的一门应用技术学科 。
?
? 信息提取, 用组成的测试系统从自
然界中提取出有用的信息（一般为
电信号）。
?信息转换, 根据需要将所提取的有
用信息,在幅值、功率、精度方面进
行处理和转换。
?信息处理, 根据需要将变换后的电
信号进行数字运算,A/D变换等处理,
检测技术从单纯的数据采集发展为测控过程，
测控技术出现虚拟化、网络化和微型化。
三,测量误差的概念和分类
1、研究误差的意义
对任意测试系统，必有精度要求，因此必须
使误差在允许范围内。
2、误差的分类
⒈）按表示方法分
⑴ 绝对误差,△ X = X - A0 △ X = X - A
式中,X为被测量,A0为真值,A为标准值（精度高一级的标准器具的
示值）
⑵相对误差,绝对误差△ X与被测量的约定值之比,
①实际相对误差,γ a= △ X/A× 100%,
② 示值相对误差, γ a= △ X/X× 100%（ 示值 X ）
③ 满度相对误差,
γ m = △ X/ X m × 100%（ 满度值 X m ）
P3
满度误差又称为, 引用误差,,精度等级按引用误差定
为,
0.005,0.02,0.05 0.1,0.2,0.5 1.0,1.5,2.5,4.0
I军用或作为标准 II 工业用 III 民用
例, 传感器 A测温范围 0~100 0C,精度为 1级,问其测 20
0C,50 0C,80 0C时的示值相对误差分别为多少?结论? 另
外,如有传感器 B的测温范围 50~550 0C,精度为 0.5级,如
要求测温 50~90 0C,误差不超过 1 0C,应选择何种传感器?
2） 按表示方法分
(1)系统误差, 按某种函数规律变化而产生的
误差,用准确度评定 —— 表明测量结果与真值
的接近程度,系统误差小,则准确度高 ;
(2) 随机误差：由未知变化规律产生的误差，
用精密度评定 —— 表现了测量结果的分散性,
随机误差越小,精密度愈高,
精确度 —— 反映系统误差和随机误差综合
影响的程度,简称精度,
(3) 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。
测量误差
仪
器
影
响
方
法
随
机
系
统
疏
失
精
密
度
人
身
准
确
度
可
取
性
精确度
测量结果评定
误差来源,
分类及测量
结果评定
3) 按被测量随时间变化的速度分
⑴静态误差,静态误差是指在测量过程中,
被测量随时间变化很缓慢或基本不变时的
测量误差,
⑵动态误差,动态误差是指在被测量随时间
变化很快的过程中,测量所产生的附加误
差,
第一章 检测与转换技术的理论基础
一、传感器的地位与作用
1,传感器是获取自然领域中信息的
主要手段。在检测和自动控制系统
中，相当于人的五官。
人有五感,
视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉
2、现代信息技术的三大基础,
信息采集 信息传输 信息处理
传感器技术 通信技术 计算机技术
感官 神经 大脑
传感器技术是信息技术中的源头技术
传感器 测量 电路
电源
指示仪
记录仪
数据
处理器
被测量
开 环 检 测 系 统
3、传感器的位置
? 传感器位于自控系统的最前端
? 系统整体精度难以超越检测部
分的精度
? 传感器技术是现代科学的前沿
技术
?20世纪以来与检测技术发展相
关的诺贝尔奖有 27项
4,传感器的地位
?自动化程度越高，对传感器的依
赖越大 （阿波罗运载火箭有 2077个传感器） ；
? 检测系统越先进，设备的生命
力越强 （如歼七飞机的胜衰） ；
? 传感器技术是“顶天立地”的
技术，是社会技术进步的标志。
涵盖“农轻重、海陆空、吃穿用”
5、国内外传感器的发展情况
品种,2万种以上
产值：近 400亿 $
美国：军费庞大，形成先军事后
民用，先提高后普及，产
值占全世界 1/2。
日本,立足于市场，先普及后提
高，引进、仿制、创新,
特重视材料的研究；
中国,1300多家企业，品种多,
水平较低，但某些军用传
感器达到国际先进水平。
2003年进口总额度 91.5亿 $,73.5%，高端全部进口
二、检测与转换技术
它是一门以研究自动检测系统中的
信息提取, 信息转换、信息处理 的理论
和技术为主要内容的一门应用技术学科 。
?
? 信息提取, 用组成的测试系统从自
然界中提取出有用的信息（一般为
电信号）。
?信息转换, 根据需要将所提取的有
用信息,在幅值、功率、精度方面进
行处理和转换。
?信息处理, 根据需要将变换后的电
信号进行数字运算,A/D变换等处理,
检测技术从单纯的数据采集发展为测控过程，
测控技术出现虚拟化、网络化和微型化。
三,测量误差的概念和分类
1、研究误差的意义
对任意测试系统，必有精度要求，因此必须
使误差在允许范围内。
2、误差的分类
⒈）按表示方法分
⑴ 绝对误差,△ X = X - A0 △ X = X - A
式中,X为被测量,A0为真值,A为标准值（精度高一级的标准器具的
示值）
⑵相对误差,绝对误差△ X与被测量的约定值之比,
①实际相对误差,γ a= △ X/A× 100%,
② 示值相对误差, γ a= △ X/X× 100%（ 示值 X ）
③ 满度相对误差,
γ m = △ X/ X m × 100%（ 满度值 X m ）
P3
满度误差又称为, 引用误差,,精度等级按引用误差定
为,
0.005,0.02,0.05 0.1,0.2,0.5 1.0,1.5,2.5,4.0
I军用或作为标准 II 工业用 III 民用
例, 传感器 A测温范围 0~100 0C,精度为 1级,问其测 20
0C,50 0C,80 0C时的示值相对误差分别为多少?结论? 另
外,如有传感器 B的测温范围 50~550 0C,精度为 0.5级,如
要求测温 50~90 0C,误差不超过 1 0C,应选择何种传感器?
2） 按表示方法分
(1)系统误差, 按某种函数规律变化而产生的
误差,用准确度评定 —— 表明测量结果与真值
的接近程度,系统误差小,则准确度高 ;
(2) 随机误差：由未知变化规律产生的误差，
用精密度评定 —— 表现了测量结果的分散性,
随机误差越小,精密度愈高,
精确度 —— 反映系统误差和随机误差综合
影响的程度,简称精度,
(3) 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。
测量误差
仪
器
影
响
方
法
随
机
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统
疏
失
精
密
度
人
身
准
确
度
可
取
性
精确度
测量结果评定
误差来源,
分类及测量
结果评定
3) 按被测量随时间变化的速度分
⑴静态误差,静态误差是指在测量过程中,
被测量随时间变化很缓慢或基本不变时的
测量误差,
⑵动态误差,动态误差是指在被测量随时间
变化很快的过程中,测量所产生的附加误
差,
