浮置的传感器测量系统.ppt

第4章 传感器的应用基础 4.1 测量概述 4.2 量值的传递与溯源 4.4 传感器的误差与信噪比 4.5 噪声及其抑制 4.6 传感器中的抗干扰措施 4.7 改善传感器性能的技术途径 4.1 测量概述 4.1.1 测量与计量 4.1.2 测量误差的概念 4.1.3 测量精度 4.1.4 测量的基本方法 4.1.5 测量系统 4.1.1 测量与计量 测量是将被测量同已知量相比较，以确定被测量与选定单位的比值。这个比值同测量单位结合在一起称量值。测量以确定被测量值为目的的一系列操作,是人们对客观事物取得定量认识的一种手段。 计量是规范测量的测量。计量依法监督测量工具的准确性与测量行为的规范性。使用有溯源性的标准与测量仪器、按照规程、由资格被确认的人员进行的以判别测量器具合格性为目的的测量，是计量。 4.1.1 测量与计量 计量的基本业务：建立基准，即复现单位，建立各级计量标准与量值传递网，定期检定测量工具，进行量值统一。 计量存在的原因是：通常的测量都存在系统误差。测量用工具、量具或仪器，需经检定，即履行计量手续，以保证其准确。 测量者自身经多次测量可以发现并减小随机误差，但通常不能发现系统误差。 计量中所使用标准的量值，对被检仪器来说相当于真值，有真值才能求得被检仪器的系统误差。 4.1.1 测量与计量 测量与计量的具体工作对象不同。 测量的直接目的是得到测得值；计量的目的是保证测量的准确。 “测量”就是为获取量值信息的活动；“计量”不仅要获取量值信息，而且要实现量值信息的传递或溯源。 “测量”作为一类操作，其对象很广泛；“计量”作为一类操作，其对象就是测量仪器。 “测量”可是以孤立的；“计量”则存在于量值传递或溯源的系统中。 4.1.1 测量与计量 测量与计量的划分，以测量工具的作用为界。 测量是用测量工具认识物理量，相信的是测量工具，目的是得到被测量的量值； 计量的目的是拿标准（已知的量值）检查测量工具的合格性，相信的是标准。 简言之，相信测量工具的是测量；检查测量工具的是计量。 计量通常是测量的逆操作。 4.1.5 测量系统 第一级（测量信息传感级）：包括传感器、敏感元件或装置、测量头等，其主要功能是检测和敏感被测量。它输入被测量，输出大多为电学模拟量。在理想情况下，该级只敏感被测量，而对任何其他的可能输入不敏感。但实际上很难找到一种具有完全选择性的测量装置，往往我们不希望的信号夹杂在被测量中，造成测量的误差或困难。 4.1.5 测量系统 第二级（信号调理级）：第二级的目的是调理传感所得的测量信号，将测量传感所得的信号进行整理，转变为适合于最后一级使用的形式。根据需要通常增加信号的幅值、能量，转换信号形式（如脉冲、微分、积分、模数转换、数模转换等，其中模数、数模转换也可能在第三级），信号传输（遥感、遥测、分布式测量等），滤除噪声（选择性滤波、剔除各种干扰信号），使信号满足下一级的需要。 4.1.5 测量系统 第三级（读出记录级）：第三级是测量系统的输出级，把测量所得的信息显示或记录打印。其形式根据需要可以是结果显示，或记录打印，或数据由计算机（处理器、控制器）采集，作进一步处理或控制某一对象。 4.1.5 测量系统 测速系统 4.2 量值的传递与溯源 4.2.1 量值的概念 4.2.2 量值的传递 4.2.3 量值的溯源 4.2.4 量值传递与量值溯源的区别 4.2.1 量值的概念 量是现象、物体或物质的可以定性区别和定量确定的一种属性。 凡可相互比较并按大小排序的量称为同种量，若干同种量合在一起可称为同类量，如功、热、能。 在同一类量中，如选出某一特定的量作为参考量，用以量度同类量的大小，这个参考量称为测量单位。 量值一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。 4.2.2 量值的传递 将国家计量基准所复现的计量单位量量值，通过检定（或其它传递方式）传递给下一等级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被计量的对象的量值准确一致，称为量值传递。 任何计量器具，由于种种原因，都具有不同程度的误差。计量器具的误差只在允许的范围内才能应用，否则将带来错误的计量结果。对于新制的或修理后的计量器具，必须用适当等级的计量标准来确定其计量特性是否合格；对于使用中的计量器具，必须用适当等级的计量标准对其进行周期检定。 4.2.2 量值的传递 国家计量检定系统：由国务院计量行政部门组织制定的全国性技术法规，其中用图表结合文字的形式，明确地规定由国家计量基准到各级计量标准直到普通计量器具的量值传递程序，包括名称、计量范围、准确度、不确定度、允许误差和传递方法等。 量值传递体系：国家根据经济合理，分工协作的原则，以城市为中心，就地就近组织的量值传递网。 4.2.3 量