传感器第一章基本知识

1、传感器第一章基本知识第1页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日测试结果： 被测量数值(大小及符号) 单位直接测量:二、测量方法简单测量：当选用适当的仪表，即可直接测得被测量的大小。只包括一项简单测量和根据一些已知数据，对被测结果进行运算就可以得到被测物理量的大小，称为直接测量。被测量简单测量已知数据第2页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日间接测量：对于几个与被测量有确定关系的物理量进行直接测量，然后通过代表该函数关系的公式、曲线或表格求出未知量。例如：被测量扭矩轴转速一般：被测量二个或二个以上的简单测量确定的函数关系第3页，共33页，2022年，5月2

2、0日，16点44分，星期日偏差法：当测量仪表用指针相对刻度线的位移（偏差）来直接表示被测量的大小。零位法：在测量时，被测量的作用效应用已知量的效应来平衡，结果是相互的作用缩小到零。 例 ：指针式仪表例：用电位差计测量电压等。微差法：被测量的大部分用零位法测量（此时，大部分的被测量已与已知的标准量相抵消，其余部分再用偏差法来测量。偏差法、零位法、微差法例：用不平衡电桥测量电阻。第4页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日微差法是零位法和偏差法的组合。微差法可以使较低精度的偏差法测量仪器得到较高精度的测量结果。例如：被测量Ux，已知量Us，则微差为：测量仪器精度1微差为被测量的1

3、已知的标准量的精度，设为0.01微差法测量精度：第5页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日1-2测量误差及其分类 一、误差分类(一)按误差的表示方法：1.绝对误差：测量值（示值）真值，约定真值修正值：第6页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日2.相对误差：(1)实际相对误差(2)示值相对误差仪器示值(3)满度相对误差（引用误差）仪器的满度值被测量的实际值第7页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日精度等级Y-仪器的量程=xmax-xmin第8页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日1.系统误差 定义：指服从一定规律变化

4、的误差。 特征：出现规律性、产生原因可知性 表征：测量准确度 2.随机误差 定义：指服从大数统计规律的误差。 表征：测量的精密度(分散性)及重复性 (二)按误差的性质第9页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日精密度：反映测量结果分散性大小、即重复性一致 的程度。准确度：反映测量结果与真值之差大小的程度。精确度精密度准确度精(确)度等级：精密度、准确度、精确度第10页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日(三)按误差与被测量的关系2.积累误差(倍率误差)式中为比例系数yx定值误差 1.定值误差(零位误差、附加误差)o第11页，共33页，2022年，5月20日

5、，16点44分，星期日(四)按被测量与时间的关系1.静态误差：被测量稳定不变时的测量误差。2.动态误差：被测量随时间变化过程中，进行 测量时所产生的附加误差。第12页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日1-3测量系统的静态特性静态特性：表示测量仪表在被测量处于稳定 状态时的输出-输入关系。衡量测量仪表静态特性的性能指标是：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、量程第13页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日一、线性度(非线性误差)端基线性度平均选点法线性度最小二乘法线性度第14页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日端基线性度：端点直线

6、。端点指与量程的上下限值对应的标定数据点。通常取零点作为端点直线的起始点；满量程的输出100作为终止点，通过两点的直线称为“端点直线”。实际曲线与端点直线的最大误差就是“端基线性度”。实际曲线端点直线第15页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日平均选点法线性度：作两条与端点直线平行的直线，使之恰好包围所有的数据点。然后在这一对平行线之间作一条正、负距离相等的直线，并使实际输出特性相对与所选的直线的最大正偏差等于最小负偏差。m1m2m1= m2平均选点法拟合直线xy第16页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日最小二乘法线性度：找一条直线，使各实际数据点与该

7、直线的垂直偏差的平方和最小。即：第17页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日二、灵敏度三、分辨率与分辨力能够检测到的被测量的最小值，即分辨力测量范围分辨率=传递函数（线性系统）第18页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日四、迟滞（滞环）第19页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日五、重复性标准偏差第20页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日1-4测量系统的静态误差一.串联开环系统K1K2Kn系统静态特性：系统灵敏度：每一个环节的灵敏度（传递函数）第21页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日每个环

8、节误差对总误差的影响（绝对误差） ：假定各个环节的误差为：y1, y2， yn则：第1个环节的误差对系统的产生的影响第1个环节的误差代入上式：（119）（120）第22页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日同理：第23页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日总绝对误差：（121）第j个环节的误差第i+1个环节的灵敏度第24页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日每个环节误差对总误差的影响（相对误差）：系统总相对误差：假定每个环节的相对误差为：前已导出：第25页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日每个环节误差对总误差的影

9、响（相对误差）：同理：结论每个环节的相对误差对系统总的相对误差的影响等于该环节的相对误差的本身。系统总相对误差：第26页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日二反馈系统（闭环系统）前向通道传递函数：反向通道传递函数：则反馈系统传递系数：前向通道反馈通道第27页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日设闭环系统：反馈系统的传递函数反馈系统的传递函数第28页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日反馈系统的传递函数证明：对正向通道：对反向通道：另外：代入KIKII第29页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日反馈系统的误差（绝对误

10、差） ：正向通道各个环节误差 对输出端的影响：反向通道各个环节误差 对输出端的影响：正向通道产生的误差又作为反馈通道的输入信号而对输出端产生的影响：反馈通道包含二部分误差：（由串联系统推导得）前向通道中第J个环节的误差第J个反馈环节的误差第30页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日反馈系统的误差（绝对误差）：（130）前向通道各个环节的误差在输出端引起的误差反馈通道的误差在输出端引起的误差反馈系统的总误差也包含二部分：反馈系统绝对误差：第31页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日反馈系统的误差(相对误差）：假定反馈环节为线性的，即：则由（1-30）：式中为系统总相对误差,为前向环节总相对误差,为反馈环节总相对误差（131）第32页，共33页，2022年，5月20日，16点44分，星期日反馈系统的