自动检测装置及其误差处理原理

自动检测系统或者自动检测装置是实现信息提取、信息转换以及信息处理的系统或装置。各组成部分以信息流过程划分，由信号采集、信号处理和结果表达组成，见图6-6。

图6-6 检测系统组成框图

1）信号采集——将输入变量转换成可供测量的电信号。

2）信号处理——传感信号混杂干扰信号和噪声，为提取有用信号，将信号整形、放大、滤波、线性化，或转换成数字信号等处理，由中间变换装置来完成。

3）信号结果表达——将测量结果显示并记录，或提供反馈控制信号。

1.精度等级

精度是指特定条件下测量仪表的精确度，又称为准确度，表示由测量仪表得出的测量值与真实值的接近程度，用相对百分误差表示；在工业测量中，用精度等级表示仪表的准确程度。准确度等级是最大引用误差去掉正、负号及百分号。我国工业仪表精度等级分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等，并标志在仪表刻度标尺或铭牌上。

2.数据处理

（1）测量 借助仪器将待测量与同类标准量比较，确定待测量是该同类单位量多少倍的过程。测量数据有大小和计量单位。

（2）误差 测量结果与真值的差异称为误差，有绝对误差、相对误差和引用误差。绝对误差为测量值与真值的差值，即

Δ=x-L （6-5）

式中 x——测量值；

L——真值。

真值指在一定时间和空间条件下，能准确反映某一被测量真实状态和属性的量值，即某一被测量客观实际具有的量值。真值分为约定真值和理论真值。前者指为达到某种目的，按照约定办法确定的量值；后者是在理想情况下表征某一被测量真实状态和属性的量值，是客观或根据一定理论所定义的；标准仪器的测得值或作测量标准用标准器的值为相对真值。

（3）相对误差 测量的绝对误差与被测量的真值之比称为相对误差，用百分数表示为

式中 Δ——绝对误差；

L——真值。(www.xing528.com)

（4）引用误差 绝对误差与测量装置量程的比值称为引用误差，用百分数表示为

式中 Δ——绝对误差；

B——测量装置量程，测量装置测量范围上限x_max与下限x_min之差。

3.数据处理方法

（1）测量误差分类

1）系统误差。相同条件下多次测量同一量值时，误差值保持恒定；或当条件改变时，按某一规律变化的误差称为系统误差。分为定值和变值系统误差。

2）随机误差。相同条件下，以不可预知方式变化的测量误差称为随机误差。在一定测量条件下对同一值大量重复测量时，总体随机误差的产生满足统计规律，具有有界性、对称性、抵偿性和单峰性。因此，可分析和估算误差值变动范围，取平均值减小对测量结果的影响。

3）粗大误差。某种反常原因造成、歪曲测得值的测量误差称为粗大误差。它具有突然性，由某些偶尔发生的反常因素造成，应当尽量避免，在一系列测得值中按一定判别准则剔除。

（2）数据处理方法

1）算术平均值法：多次重复测量时，取全部测量数据算术平均值为测量结果，即

式中 x₁，x₂，…，x_n——测量数据。

2）异常数据剔除：当测量结果超过正常范围时，给予剔除。测量数据与算术平均值的偏差大于标准差的3倍为异常数据。针对粗大误差的数据处理方法。

式中 x_i——异常数据；

——算术平均值；

σ——测量列的标准差，。