第2章 传感器的基本特性精要.pptx

;2.1.1 测量误差的概念和分类;上一页;二、误差的分类 相对误差 1.按表示方法划分 绝对误差 系统误差 2.按误差出现的规律划分 随机误差 ;3.按被测量随时间变化的速度划分;2.1.2 精度;2.1.3 测量误差的表示方法;（1）绝对误差 绝对误差是示值与被测量真值之间的差值。 Δ=Ax－A0 其中，被测量的真值为A0 ，器具的标称值或示值为Ax 。 由于一般无法求得真值A0 ，在实际应用时常用精度高一级的标准器具的示值，即实际值A代替真值A0 ，记为： Δ=Ax－A ;例如 某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg香蕉、 1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力 的商店意见最大，是何原因？ ;（2）相对误差 相对误差是绝对误差与被测量的约定值之比。 ①实际相对误差 绝对误差与实际值比值的百分数 ②标称（示值）相对误差 绝对误差与示值比值的百分数 ③满度（或引用）相对误差 绝对误差与器具满度值比值的百分数; 当Δ取为Δm时，满度（或引用）相对误差就被用来确定仪表的精度等级S：;;【例】今有0.5级的0℃～300 ℃和1.0级的0 ℃ ～100 ℃两个 温度计，要测80 ℃的温度，试问采用哪一个温度计好？;2.1.4 随机误差;2.随机误差的正态分布 ;随机误差的正态分布规律;3. 随机误差的评价指标;;;② 测量列算术平均值的标准差;【例】对某一重物进行了十次等精度测量，测值为 20.62 20.82 20.78 20.82 20.70 20.78 20.84 20.78 20.85 20.85 （单位：g） 求：（1）测量值的算术平均值 （2）测量值的标准差 （3）测量结果的表达;上一页;上一页;产生粗大误差的一个例子:雷电产生尖峰干扰 ;上一页;【例】有一组等精度无系统误差的独立测量列，16个测量值分别为：39.44,39.27,39.94,39.44,38.91,39.69,39.48,40.56，39.78,39.35,39.86,39.71,39.46,40.12,39.39,39.76。试判断粗大误差;2.2 传感器的静态特性 ;;上一页;上一页;上一页;上一页; 把输出曲线两端点的连线作为拟合直线。方法简单，但最大偏差大。;在端点连线拟合的基础上使直线平移，即作两条与端基线平行的直线，使之恰好包围所有的标定点，以与二直线等距离的直线作为拟合直线。图中平移量;⑤最小二乘拟合 最小二乘原理：要获得最可信赖的测量结果，应使各测量值的残余误差平方和为最小。;分别对式中的k和b求一阶偏导数，并令其为零，即;【例】某超声波测距传感器装置，检查范围为0~500m，在整个测量范围内，与理想线性输出的最大误差为3m，其线性度为多少？;x;x;再求各个检测数据与拟合直线的误差，分别为;2、灵敏度;3、迟滞;4、重复性;重复特性;5. 零点漂移 ;6、温漂 ;2.3 传感器的动态特性 ; 造成热电偶输出波形失真和产生动态误差的原因, 是因为温度传感器有热惯性（由传感器的比热容和质量大小决定）和传热热阻, 使得在动态测温时传感器输出总是滞后于被测介质的温度变化。这种热惯性是热电偶固有的, 这种热惯性决定了热电偶测量快速温度变化时会产生动态误差。 动态特性除了与传感器的固有因素有关之外, 还与传感器输入量的变化形式有关。;传感器动态特性的研究方法及其指标;1. 阶跃输入时的瞬态响应特性;;（2）二阶系统的瞬态响应特性;1）当固有频率为共轭复数时; 讨论：;3）当固有频率为不相等的负实数时;二阶传感器阶跃响应的典型性能指标;上一页; 输出与输入之间可用零阶微分方程描述的系统称零阶系统。即;（2）一阶传感器的频率特性;一阶传感器的完全解为;（2）二阶传感器的频率特性;根据;上一页;解: 先求微分方程对应的特征根;【例】用某一阶环节的传感器测量100Hz的正弦信号，如要求幅