传感器基础复习讲义.ppt

11 9 习题：某精度等级为2.5级的压力仪表，量程为0-1.5Mpa，求①可能出现的最大绝对误差？②当测量结果显示为0.75Mpa时，可能出现的最大示值相对误差？ 知识点： 相对误差——绝对误差与真值之比： 在误差较小时，可以用测量值代替真值，称为示值相对误差γx 。 引用（满度）误差——绝对误差与测量仪表量程之比。按最大引用误差将电测量仪表的准确度等级分为7级，指数a 分别为：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0。 举例：在正常情况下，用0.5级、量程为100℃温度表来测量温度时，可能产生的最大绝对误差为： Δm＝（±0.5%）×YFS＝±（0.5%×100）℃＝±0.5℃ 电压（V） 砝码（g） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 第1组 0.021 0.039 0.058 0.079 0.097 0.117 0.137 0.157 0.177 0.197 第2组 0.019 0.039 0.059 0.079 0.099 0.119 0.139 0.159 0.179 0.199 第3组 0.034 0.052 0.071 0.090 0.108 0.126 0.145 0.163 0.182 0.200 习题：在电子秤实验中，砝码质量与直流全桥电路的输出电压如表2所示，假设数据中不含系统误差与粗大误差，输入量满量程为200g，试分析该系统的下列静态特性：零位误差、线性度、灵敏度、重复性误差。 表2：电子秤实验数据 注：直线拟合用端点连线拟合法。 电压（V） 砝码（g） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 第1组 0.021 0.039 0.058 0.079 0.097 0.117 0.137 0.157 0.177 0.197 第2组 0.019 0.039 0.059 0.079 0.099 0.119 0.139 0.159 0.179 0.199 第3组 0.034 0.052 0.071 0.090 0.108 0.126 0.145 0.163 0.182 0.200 平均值 0.025 0.043 0.063 0.083 0.101 0.121 0.140 0.160 0.179 0.199 拟合值 0.025 0.044 0.064 0.083 0.102 0.122 0.141 0.160 0.180 0.199 3组数据最大差值 0.015 0.014 0.013 0.011 0.011 0.009 0.008 0.006 0.005 0.003 端点拟合直线：k=(0.199-0.025)/(200-20)=9.67*10-4V/g，b=0.199-200*k=0.0056V 零位误差：0.0056V 输出满量程：0.199-0.0056=0.1934V 线性度：拟合值与测量平均值最大差值为0.001V，线性度为0.001/0.1934*100%=0.52% 灵敏度：即k=9.67*10-4V/g 重复性误差：三组数据间最大差值为0.015V，0.015/0.1934*100%=7.76% 解： 校准数据 拟合数据 知识点1：误差按性质分类（系统误差、随机误差和粗大误差） (1) 系统误差：在相同测量条件下多次测量同一物理量，其误差大小和符号保持恒定或按某一确定规律变化，此类误差称作系统误差。(2) 随机误差：在相同测量条件下多次测量同一物理量，其误差没有固定的大小和符号，呈无规律的随机性，此类误差称为随机误差。(3) 粗大误差：明显偏离约定真值的误差称为粗大误差。 知识点2：静态特性主要指标（线性度，灵敏度，重复性误差） 线性度:近似(拟合)直线与校准曲线之间存在的最大偏差与满量程输出值的百分比。 灵敏度：到达稳定工作状态时，输出变化量与输入变化量之比。 （线性校准曲线的斜率就是静态灵敏度K） 重复性误差：偏离最大值的差与满量程输出值的百分比。 一个理想的传感器我们希望它们具有线性的输入输出关系，由于实际传感器输入总有非线性（高次项）存在，X-Y总是非线性关系。在小范围内用割线、切线近似代表实际曲线使输入输出线性化。近似(拟合)直线与校准曲线之间存在的最大偏差称传感器的非线性误差（线性度）。线性度通常用相对误差表示： 式中： 为最大非线性绝对误差 为满量程输出 为线性度 2.1 传感器的静态特性—线性度 x y 拟合曲线y(t)=kx(t)+b 校准曲线 求拟合曲线的两种主要方法： 端基法和最小二乘法。参考课后习题1-3. 2.1 传感器的静态特性 二、灵敏度 对非线性传感器灵敏度为一变量 对于线性传感器灵敏度为一常量