传感器2-3-13-绪论.ppt

第一章 绪论 主要内容 1.1 自动检测技术概述 1.2 传感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准 例1-1 某电压表的准确度等级S为1.5级，试算出它在0V～100V量程的最大绝对误差。 解： ∵精度等级a=1.5 ∴可求得最大绝对误差：Δxm= a xn =100V×(±1.5％)= ±1.5V 故：该电压表在0V～100V量程的最大绝对误差是±1.5V。 误差的整量化原则：认为仪器在同一量程各示值处的绝对误差是常数，且等于最大绝对误差。 原因：通常，测量仪器在同一量程不同示值处的绝对误差实际上未必处处相等，但对使用者来讲，在没有修正值可以利用的情况下，只能按最坏情况处理，于是就有了误差的整量化处理原则。 例1-2 某1.0级电流表，满度值xm=100uA，求测量值分别为x1=100uA，x2=80uA，x3=20uA时的绝对误差和示值相对误差。 解：∵精度等级S=1.0 ∴可求得最大绝对误差：Δm=100uA×(±1.0％)= ±1.0uA 三个测量值处的绝对误差分别为： Δx1= Δx2= Δx3= Δm= ±1.0uA 三个测量值处的示值相对误差分别为： 例：已知被测轴的直径约定真值X0=(40+0.035)mm。用两块作标准，在立式光学计上重复测量260次，并用xi表示第i种测量结果（单位：um）。ni表示xi出现的次数，求单次测量的标准差。 已知铜电阻与温度之间具有如下关系： 可用实验方法得到　　　的对应数据，如何求方程中的三个参数？ 设 对应： 如果测量了　次（　　），理论值为： 〔例〕铜的电阻值R与温度t之间关系为Rt=R0(1+αt),在不同温度下, 测定铜电阻的电阻值如下表所示。试估计0℃时的铜电阻电阻值R0和铜电阻的电阻温度系数α。  令A=R0, B=αR0, 则误差方程可写为 76.3-(A+19.1B) =v1 77.8-(A+25.0B) =v2 79.75-(A+30.1B) =v3 80.80-(A+36.0B) =v4 82.35-(A+40.0B) =v5  83.9-(A+45.1B) =v6 85.10-(A+50.0B) =v7 （1）从产生系差根源上采取措施减小系差 ①?要从测量原理和测量方法尽力做到正确、严格。 ②?测量仪器定期检定和校准，正确使用仪器。 ③ 注意周围环境对测量的影响，特别是温度对电子测量的影响较大。 ④? 尽量减少或消除测量人员主观原因造成的系统误差。应提高测量人员业务技术水平和工作责任心，改进设备。 1.3.5 系统误差 （2）引入修正值法 预先将被测量器具的系统误差检定或计算出来，做出误差表或误差曲线，然后取与误差数据大小相同而符号相反的值作为修正值，将实际测得值加上相应的修正值，即可得到不包含该系统误差的测量结果。 修正值＝－误差=－（测量值－真值） 实际值＝测量值＋修正值 1.3.5 系统误差 （3）对照法 在测量中，将引起系统误差的某些条件(如被测量的位置等)相互交换，而保持其它条件不变，使产生系统误差的因素对测量结果起相反的作用，从而抵消系统误差。 例如，以等臂天平称量时，由于天平左右两臂长的微小差别，会引起称量的恒值系统误差。如果被称物与砝码在天平左右称盘上交换，称量两次，取两次测量平均值作为被称物的质量，这时测量结果中就含有因天平不等臂引起的系统误差。 1.3.5 系统误差 1.3.6 粗大误差 判别粗大误差最常用的统计判别： 如果对被测量进行多次重复等精度测量的测量数据为 x1，x2，…，xd,…，xn 其标准差为 ，如果其中某一项残差vd大于三倍标准差，即 则认为vd为粗大误差，与其对应的测量数据xd是坏值，应从测量列测量数据中删除。 1.3.7 数据处理的基本方法 数据处理:从获得数据起到得出结论为止的整个数据加工过程。 常用方法: 列表法、作图法和最小二乘法拟合。 1.3.7 数据处理的基本方法 … 理论值与实际测量值的误差为： … 最小二乘法则是“残余误差的平方和为最小” 即　　　　最小　　　 1.3.7 数据处理的基本方法 根据最小二乘法原理，要使 为最小，取其对A、B求偏导数，并令其为零，可得两个方程，联立两个方程可求出A，B的唯一解。 1.3.7 数据处理的基本方法 8