传感器原理及应用-第2章-2.2 测量误差

1、测量误差：测得值减去被测量的真值。：测得值减去被测量的真值。 由于理论真值未知，所以在实际中常用由于理论真值未知，所以在实际中常用约定真值约定真值或或相对相对真值真值代替理论真值。代替理论真值。 2.2 测量误差例如：例如：某量的多次测量结果的最优估计值；精度更高某量的多次测量结果的最优估计值；精度更高的仪器示值。的仪器示值。 2.2.1 2.2.1 测量误差的表示方法测量误差的表示方法 （1 1）绝对误差）绝对误差 绝对误差是有正、负并有量纲的。绝对误差是有正、负并有量纲的。2.2 测量误差 采用采用绝对误差绝对误差表示测量误差，不能很好说明测量质量的表示测量误差，不能很好说明测量质量的好坏

2、。好坏。 相对误差相对误差可以比较客观地反映测量的准确性。可以比较客观地反映测量的准确性。 2.2 测量误差例例：某采购员分别在三家商店购买：某采购员分别在三家商店购买100kg100kg大米、大米、10kg10kg苹果、苹果、1kg1kg巧克力，发现均缺少约巧克力，发现均缺少约0.5kg0.5kg，但该采购员对卖巧克力的，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？商店意见最大，是何原因？ （2 2）实际相对误差）实际相对误差( (示值误差、读数误差示值误差、读数误差) ) 式中：式中：实际相对误差，一般用百分数给出；实际相对误差，一般用百分数给出；绝对误差；绝对误差； L真值。真值。 1

3、 0 0 %L100%x2.2 测量误差（3 3）引用误差）引用误差 引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。 它是相对于仪表满量程的一种误差，又称它是相对于仪表满量程的一种误差，又称满量程相对误差满量程相对误差。式中：式中：绝对误差。绝对误差。 仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的。仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的。例如：例如：0.50.5级表的引用误差的最大值不超过级表的引用误差的最大值不超过0.5%0.5%；1.01.0级表的引用误差的最大值不超过级表的引用误差的最大值不超过1%1%。100%测量范围上限测量范围下限2.2 测量误差（4 4

4、）基本误差）基本误差 是指传感器或仪表在是指传感器或仪表在规定的标准条件下规定的标准条件下所具有的误差。所具有的误差。 例如：例如：某传感器是在电源电压某传感器是在电源电压(220(2205)V5)V、 电网频率电网频率(50(502) Hz2) Hz、环境温度、环境温度(20(205)5)、湿度、湿度65%65%5%5%的条件的条件下标定的。下标定的。2.2 测量误差如果传感器在这个条件下工作，则传感器所具有的误差如果传感器在这个条件下工作，则传感器所具有的误差为为基本误差基本误差。仪表的精度等级就是由基本误差决定的。仪表的精度等级就是由基本误差决定的。（5 5）附加误差）附加误差 是指传感

5、器或仪表的是指传感器或仪表的使用条件偏离额定条件使用条件偏离额定条件下出现的误差。下出现的误差。 例如：例如：温度附加误差、电源电压波动附加误差等。温度附加误差、电源电压波动附加误差等。 2.2 测量误差2.2.22.2.2测量误差的性质测量误差的性质 根据测量数据中的误差根据测量数据中的误差所呈现的规律所呈现的规律及及产生的原因产生的原因可将其可将其分为分为随机误差随机误差、系统误差系统误差和和粗大误差粗大误差。 2.2 测量误差 系统误差（System error） - 有规律可循 由特定原因引起、具有一定因果关系并按确定规律产生，如装置、环由特定原因引起、具有一定因果关系并按确定规律产生

6、，如装置、环境、动力源变化、人为因素。境、动力源变化、人为因素。 再现性 - 偏差（Deviation） 理论分析/实验验证 - 原因和规律 - 减少/消除 随机误差（Random error） 因许多不确定性因素而随机发生。 偶然性（不明确、无规律） 概率和统计性处理（无法消除/修正） 粗大误差（Abnormal error） 检测系统各组成环节发生异常和故障等引起异常误差-混为系统误差和偶然误差-测量结果失去意义； 分离 - 防止 2.2.22.2.2测量误差的性质测量误差的性质 （1 1）随机误差）随机误差 在同一测量条件下，多次测量被测量时，因存在许多随机在同一测量条件下，多次测量被测

7、量时，因存在许多随机因素对测量造成的干扰，因素对测量造成的干扰，绝对值和符号以不可预知方式变化绝对值和符号以不可预知方式变化着着的误差称为的误差称为随机误差随机误差。国家计量技术规范JJF1001-1998通用计量术语及定义中，对随机误差的定义 ： 随机误差是将测量结果与在重复性条件下，随机误差是将测量结果与在重复性条件下， 对同一被测对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。 重复性条件包括：重复性条件包括： 相同的测量程序，相同的观测者， 在相同的条件下使用相同的测量仪器，相同的地点，在短时间内重复测量。 2.2 测量误差（2 2）系统误差）

8、系统误差 在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、持不变，或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、 周期性等函数规律）变化的误差称为周期性等函数规律）变化的误差称为系统误差系统误差。 前者为前者为恒值系统误差恒值系统误差， 后者为后者为变值系统误差变值系统误差。 国家计量技术规范JJF1001-1998通用计量术语及定义中，对系统误差的定义 ： 在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。的平均值与被测量的真值之差。 2.2 测量误差2.2 测量误差（3 3）粗大误差）粗大误差 超出在规定条件下预期的误差称为超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差粗大误差，又称，又称疏忽疏忽误差误差。 含有粗大误差的测量值含有粗大误差的测量值明显地歪曲了客观现象明显地歪曲了客观现象， 故含有故含有粗大误差