傳感器第一章基本知識

傳感器第一章基本知識第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日測試結(jié)果：Ａ＝｛Ａ｝〔Ａ〕被測量數(shù)值(大小及符號)單位<1>直接測量:二、測量方法簡單測量：當(dāng)選用適當(dāng)?shù)膬x表，即可直接測得被測量的大小。只包括一項簡單測量和根據(jù)一些已知數(shù)據(jù)，對被測結(jié)果進行運算就可以得到被測物理量的大小，稱為直接測量。被測量簡單測量已知數(shù)據(jù)第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日<2>間接測量：對于幾個與被測量有確定關(guān)系的物理量進行直接測量，然后通過代表該函數(shù)關(guān)系的公式、曲線或表格求出未知量。例如：被測量扭矩軸轉(zhuǎn)速一般：被測量二個或二個以上的簡單測量確定的函數(shù)關(guān)系第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日<1>偏差法：當(dāng)測量儀表用指針相對刻度線的位移（偏差）來直接表示被測量的大小。<2>零位法：在測量時，被測量的作用效應(yīng)用已知量的效應(yīng)來平衡，結(jié)果是相互的作用縮小到零。 例：指針式儀表例：用電位差計測量電壓等。<3>微差法：被測量的大部分用零位法測量（此時，大部分的被測量已與已知的標(biāo)準(zhǔn)量相抵消，其余部分再用偏差法來測量。<3>偏差法、零位法、微差法例：用不平衡電橋測量電阻。第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日微差法是零位法和偏差法的組合。微差法可以使較低精度的偏差法測量儀器得到較高精度的測量結(jié)果。例如：被測量Ux，已知量Us，則微差為：測量儀器精度1％微差為被測量的1％已知的標(biāo)準(zhǔn)量的精度，設(shè)為0.01％微差法測量精度：第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日§1-2測量誤差及其分類

一、誤差分類(一)按誤差的表示方法：1.絕對誤差：測量值（示值）真值，約定真值修正值：第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.相對誤差：(1)實際相對誤差(2)示值相對誤差儀器示值(3)滿度相對誤差（引用誤差）儀器的滿度值被測量的實際值第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日精度等級Y-儀器的量程=xmax-xmin第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.系統(tǒng)誤差定義：指服從一定規(guī)律變化的誤差。 特征：出現(xiàn)規(guī)律性、產(chǎn)生原因可知性 表征：測量準(zhǔn)確度2.隨機誤差定義：指服從大數(shù)統(tǒng)計規(guī)律的誤差。 表征：測量的精密度(分散性)及重復(fù)性

(二)按誤差的性質(zhì)第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日精密度：反映測量結(jié)果分散性大小、即重復(fù)性一致的程度。準(zhǔn)確度：反映測量結(jié)果與真值之差大小的程度。精確度＝精密度＋準(zhǔn)確度精(確)度等級Ａ：精密度、準(zhǔn)確度、精確度第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日(三)按誤差與被測量的關(guān)系2.積累誤差(倍率誤差)式中為比例系數(shù)yx定值誤差1.定值誤差(零位誤差、附加誤差)△o第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日(四)按被測量與時間的關(guān)系1.靜態(tài)誤差：被測量穩(wěn)定不變時的測量誤差。2.動態(tài)誤差：被測量隨時間變化過程中，進行測量時所產(chǎn)生的附加誤差。第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日§1-3測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性靜態(tài)特性：表示測量儀表在被測量處于穩(wěn)定 狀態(tài)時的輸出-輸入關(guān)系。衡量測量儀表靜態(tài)特性的性能指標(biāo)是：線性度、靈敏度、分辨率、遲滯、重復(fù)性、量程第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日一、線性度(非線性誤差)端基線性度平均選點法線性度最小二乘法線性度第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日端基線性度：端點直線。端點指與量程的上下限值對應(yīng)的標(biāo)定數(shù)據(jù)點。通常取零點作為端點直線的起始點；滿量程的輸出100％作為終止點，通過兩點的直線稱為“端點直線”。實際曲線與端點直線的最大誤差就是“端基線性度”。實際曲線端點直線第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日平均選點法線性度：作兩條與端點直線平行的直線，使之恰好包圍所有的數(shù)據(jù)點。然后在這一對平行線之間作一條正、負距離相等的直線，并使實際輸出特性相對與所選的直線的最大正偏差等于最小負偏差。?m1?m2?m1=?m2平均選點法擬合直線xy第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日最小二乘法線性度：找一條直線，使各實際數(shù)據(jù)點與該直線的垂直偏差的平方和最小。即：第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、靈敏度三、分辨率與分辨力能夠檢測到的被測量的最小值，即分辨力測量范圍分辨率=傳遞函數(shù)（線性系統(tǒng)）第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日四、遲滯（滯環(huán)）第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日五、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日§1-4測量系統(tǒng)的靜態(tài)誤差一.串聯(lián)開環(huán)系統(tǒng)K1K2…Kn系統(tǒng)靜態(tài)特性：系統(tǒng)靈敏度：每一個環(huán)節(jié)的靈敏度（傳遞函數(shù)）第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日每個環(huán)節(jié)誤差對總誤差的影響（絕對誤差）：假定各個環(huán)節(jié)的誤差為：△y1,△y2，…△yn則：第1個環(huán)節(jié)的誤差對系統(tǒng)的產(chǎn)生的影響第1個環(huán)節(jié)的誤差代入上式：（1－19）（1－20）第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日同理：第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日總絕對誤差：（1－21）第j個環(huán)節(jié)的誤差第i+1個環(huán)節(jié)的靈敏度第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日每個環(huán)節(jié)誤差對總誤差的影響（相對誤差）：系統(tǒng)總相對誤差：假定每個環(huán)節(jié)的相對誤差為：……前已導(dǎo)出：第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日每個環(huán)節(jié)誤差對總誤差的影響（相對誤差）：同理：結(jié)論每個環(huán)節(jié)的相對誤差對系統(tǒng)總的相對誤差的影響等于該環(huán)節(jié)的相對誤差的本身。系統(tǒng)總相對誤差：第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日二．反饋系統(tǒng)（閉環(huán)系統(tǒng)）前向通道傳遞函數(shù)：反向通道傳遞函數(shù)：則反饋系統(tǒng)傳遞系數(shù)：前向通道反饋通道第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)：反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)證明：對正向通道：對反向通道：另外：代入KIKII第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差（絕對誤差）：正向通道各個環(huán)節(jié)誤差對輸出端的影響：反向通道各個環(huán)節(jié)誤差對輸出端的影響：正向通道產(chǎn)生的誤差又作為反饋通道的輸入信號而對輸出端產(chǎn)生的影響：反饋通道包含二部分誤差：（由串聯(lián)系統(tǒng)推導(dǎo)得）前向通道中第J個環(huán)節(jié)的誤差第J個反饋環(huán)節(jié)的誤差第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差（絕對誤差）：（1－30）前向通道各個環(huán)節(jié)的誤差在輸出端引起的誤差反饋通道的誤差在輸出端引起的誤差反饋系統(tǒng)的總誤差也包含二部分：反饋系統(tǒng)絕對誤差：第三十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差(相對誤差）：假定反饋環(huán)節(jié)為線性的，即：則由（1-30）：式中為系統(tǒng)總相對誤差,為前向環(huán)節(jié)總相對誤差,為反饋環(huán)節(jié)總相對誤差（1－31）第三十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差(相對誤差