传感器第一章基本知识

传感器第一章基本知识第一页，共三十三页，编辑于2023年，星期六测试结果：Ａ＝｛Ａ｝〔Ａ〕被测量数值(大小及符号)单位<1>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二页，共三十三页，编辑于2023年，星期六<2>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三页，共三十三页，编辑于2023年，星期六<1>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。<2>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。<3>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。<3>偏差法、零位法、微差法例：用不平衡电桥测量电阻。第四页，共三十三页，编辑于2023年，星期六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％已知的标准量的精度，设为0.01％微差法测量精度：第五页，共三十三页，编辑于2023年，星期六§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：第六页，共三十三页，编辑于2023年，星期六2.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七页，共三十三页，编辑于2023年，星期六精度等级Y-仪器的量程=xmax-xmin第八页，共三十三页，编辑于2023年，星期六1.系统误差定义：指服从一定规律变化的误差。 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)按误差的性质第九页，共三十三页，编辑于2023年，星期六精密度：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Ａ：精密度、准确度、精确度第十页，共三十三页，编辑于2023年，星期六(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第十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期六(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。第十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期六§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、量程第十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期六一、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十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期六端基线性度：端点直线。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十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期六平均选点法线性度：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。∆m1∆m2∆m1=∆m2平均选点法拟合直线xy第十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期六最小二乘法线性度：找一条直线，使各实际数据点与该直线的垂直偏差的平方和最小。即：第十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期六二、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）第十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期六四、迟滞（滞环）第十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期六五、重复性标准偏差第二十页，共三十三页，编辑于2023年，星期六§1-4测量系统的静态误差一.串联开环系统K1K2…Kn系统静态特性：系统灵敏度：每一个环节的灵敏度（传递函数）第二十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期六每个环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：（1－19）（1－20）第二十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期六同理：第二十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期六总绝对误差：（1－21）第j个环节的误差第i+1个环节的灵敏度第二十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期六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：第二十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期六每个环节误差对总误差的影响（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：第二十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期六二．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二十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期六设闭环系统：反馈系统的传递函数反馈系统的传递函数第二十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期六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第二十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期六反馈系统的误差（绝对误差）：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三十页，共三十三页，编辑于2023年，星期六反馈系统的误差（绝对误差）：（1－30）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：第三十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期六反馈系统的误差(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（1－31）第三十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期六反馈系统的误差(相对误