傳感器原理與技術(shù)講義課件

傳感器原理與技術(shù)電氣與電子工程系趙茂林傳感器原理與技術(shù)電氣與電子工程系課程介紹傳感器的基本特性靜態(tài)特性動態(tài)特性傳感器原理與應(yīng)用及檢測技術(shù)*常用傳感器的工作原理及應(yīng)用；*接口與轉(zhuǎn)換電路；課程介紹傳感器的基本特性教學(xué)目標(biāo)： 通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉常用傳感器的工作原理和基本電路，了解常用非電量測量的基本原理及基本測試方法，具備一定的數(shù)據(jù)處理能力。力求使學(xué)生在今后的工作過程中，能正確選用各類傳感器并配合相關(guān)知識實(shí)現(xiàn)常見工業(yè)參數(shù)的測試及處理。

教學(xué)目標(biāo)： 通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉常用傳感器的工作原第一章 緒論 信息獲取是信息流的一環(huán)。信息流組成信息流獲取傳輸處理控制…信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。第一章 緒論 信息獲取是信息流的一環(huán)。信息流組成信息流獲取傳獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)。傳感器技術(shù)誤差理論和數(shù)據(jù)處理技術(shù)電子測量技術(shù)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)抗干擾技術(shù)獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)。其中：

*傳感器技術(shù)是整個(gè)檢測與測試系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。 *電子測量技術(shù)是整個(gè)檢測與測試系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)。

*自動化 *網(wǎng)絡(luò)化 *智能化 *高速綜合化其中：第一節(jié)傳感器的定義與組成一、傳感器的定義我國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB7765-87)中，傳感器(Transducer/Sensor)的定義是：“能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置”。我們的定義是：傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受與檢出功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的有用輸出信號的元器件或裝置。第一節(jié)傳感器的定義與組成一、傳感器的定義我國國家標(biāo)準(zhǔn)(G包含了以下幾方面的意思：傳感器是測量裝置，能完成檢測任務(wù)；它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等。它的輸出量是某中物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電物理量，但主要是電物理量；④輸出輸入有對應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精度程度。包含了以下幾方面的意思：傳感器是測量裝置，能完成檢測任務(wù)；二、傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成，組成框圖見下圖。敏感元件：它是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電參量。

信號調(diào)節(jié)電路：將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號轉(zhuǎn)換成便于測量，處理和控制的電量輸出。二、傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電第二節(jié)

傳感器的分類

按被測量分類，可分為物理型、化學(xué)型、生物型等。按傳感器的工作機(jī)理，可分為結(jié)構(gòu)型、物理型和復(fù)合型三大類。根據(jù)傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況，可分為能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器。第二節(jié) 傳感器的分類

按被測量分類，可分為物理型、化學(xué)型、生按照物理原理分類，可分為：1）電參量式傳感器:包括電阻式、電感式、電容式等三個(gè)基本型式。2）磁電式傳感器:包括磁電感應(yīng)式、霍爾式、磁柵式等。3）壓電式傳感器。4）光電式傳感器:包括一般光電式、光柵式、激光式、光電碼盤式、光導(dǎo)纖維式、紅外式、攝像式等。5）氣電式傳感器。6）熱電式傳感器。7）波式傳感器:包括超聲波式、微波式等。8）射線式傳感器。9）半導(dǎo)體式傳感器。按照物理原理分類，可分為：1）電參量式傳感器:包括電阻式、電按照傳感器的用途來分類，可分為位移傳感器、壓力傳感器、振動傳感器、溫度傳感器等等。另外，根據(jù)傳感器輸出是模擬信號還是數(shù)字信號，可分為模擬和數(shù)字傳感器；按照傳感器的用途來分類，可分為位移傳感器、壓力傳感器、振動傳第三節(jié)傳感器的技術(shù)特點(diǎn)內(nèi)容范圍廣知識密集度高技術(shù)工藝要求高功能優(yōu)良性能好品種繁多、應(yīng)用廣泛第三節(jié)傳感器的技術(shù)特點(diǎn)內(nèi)容范圍廣第四節(jié)傳感器的數(shù)學(xué)模型測量系統(tǒng)(廣義)——指單臺的測量儀器，和由多臺儀器及設(shè)備等組成的完整測試系統(tǒng)，也可指組成測量系統(tǒng)中的某一環(huán)節(jié)或單元。測量系統(tǒng)的基本特性可由其輸入、輸出的關(guān)系來表征，它是測量系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的外部特性，并由其內(nèi)部參數(shù)也即系統(tǒng)本身的固有屬性所決定。第四節(jié)傳感器的數(shù)學(xué)模型測量系統(tǒng)(廣義)——指單臺的測量儀傳感器的數(shù)學(xué)模型可分為兩類：靜態(tài)模型:測量系統(tǒng)的靜態(tài)模型是指測量系統(tǒng)的輸入為不隨時(shí)間變化的恒定信號時(shí)，輸入與輸出之間的函數(shù)關(guān)系。動態(tài)模型：測量系統(tǒng)的動態(tài)模型是指測量系統(tǒng)的輸入為不斷變化的情況，此時(shí)其輸入量與輸出量間的函數(shù)關(guān)系。傳感器的數(shù)學(xué)模型可分為兩類：靜態(tài)模型:1 傳感器的靜態(tài)模型§靜態(tài)模型檢測系統(tǒng)輸入量x輸出量y理想狀態(tài)：實(shí)際狀態(tài)：a---零點(diǎn)輸出b---理論靈敏度線性關(guān)系非線性關(guān)系xyaO1 傳感器的靜態(tài)模型§靜態(tài)模型檢測系統(tǒng)輸入量x輸出量y理想非線性原因：誤差因素測量系統(tǒng)輸入x輸入y=f(x)溫度濕度壓力沖擊振動磁場電場摩擦間隙松動遲滯蠕變變形老化外界干擾非線性原因：誤差因素測量系統(tǒng)輸入x輸入y=f(2 傳感器的動態(tài)模型§動態(tài)模型傳感器的動態(tài)特性用數(shù)學(xué)模型來描述，主要有三種形式： ①時(shí)域中的微分方程；

②復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)；

③頻域中的頻率特性。2 傳感器的動態(tài)模型§動態(tài)模型1.微分方程 式中，x(t)為系統(tǒng)輸入；y(t)為系統(tǒng)輸出；ai

、bi

(i=0,1,…)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性參數(shù)，是常數(shù)。系統(tǒng)的階次由輸出量最高微分階次決定。常見的有零階、一階、二階系統(tǒng)。*優(yōu)點(diǎn)：概念清晰，輸入-輸出關(guān)系明了，可獲得系統(tǒng) 的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。*缺點(diǎn)：求解方程麻煩。1.微分方程 式中，x(t)為系統(tǒng)輸入；y(t)為系統(tǒng)輸出2.傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)： 在初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比，即將微分方程轉(zhuǎn)換成為復(fù)數(shù)域的數(shù)學(xué)模型。2.傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)有以下特點(diǎn)：①H(S)和輸入x(t)無關(guān)，它只反映測量系統(tǒng)本身固有的特性。②H(S)反映系統(tǒng)的響應(yīng)特性，包含瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)的時(shí)間響應(yīng)和頻率響應(yīng)的全部信息，而與具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。③不同的物理系統(tǒng)可以有相同的傳遞函數(shù)。④傳遞函數(shù)與微分方程等價(jià)。傳遞函數(shù)有以下特點(diǎn)：①H(S)和輸入x(t)無關(guān)，它只反映測3.頻率響應(yīng)函數(shù)

頻率特性： 是在初始條件為零的情況下，輸出的傅里葉變換和輸入的傅里葉變換之比。3.頻率響應(yīng)函數(shù)頻率特性：頻率響應(yīng)特性的特點(diǎn)1,從物理意義上說，通過傅里葉變換可把滿足一定條件的任意信號分解成不同頻率的正弦信號之和。2,頻率響應(yīng)函數(shù)在頻率域中反映一個(gè)系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，故又稱其為正弦傳遞函數(shù)。

穩(wěn)態(tài)輸出與輸入幅值之比（幅頻特性）以及兩者相位差（相頻特性）是輸入頻率的函數(shù)。頻率響應(yīng)函數(shù)是傳遞函數(shù)的特例。頻率響應(yīng)特性的特點(diǎn)1,從物理意義上說，通過傅里葉變換可把滿將頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω)寫成幅值與相角表達(dá)的指數(shù)函數(shù)形式，有： 式中，

A(ω)為復(fù)數(shù)H(jω)的模，稱之為系統(tǒng)的幅頻特性；φ(ω)為H(jω)的幅角，稱之為系統(tǒng)的相頻特性。將頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω)寫成幅值與相角表達(dá)的指數(shù)函數(shù)形式，有 將H(jω)用實(shí)部和虛部的組合形式來表達(dá)：其中，P(ω)和Q(ω)均為ω的實(shí)函數(shù)，則 將H(jω)用實(shí)部和虛部的組合形式來表達(dá)：傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)的區(qū)別對于一個(gè)從t=0開始所施加的簡諧信號激勵來說，采用拉普拉斯變換解得的系統(tǒng)輸出將由兩部分組成：由激勵所引起的、反映系統(tǒng)固有特性的瞬態(tài)輸出以及該激勵所對應(yīng)的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。對頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω)，當(dāng)輸入為簡諧信號時(shí)，在觀察的時(shí)刻，系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)已趨近于零，頻率響應(yīng)函數(shù)表達(dá)的僅僅是系統(tǒng)對簡諧輸入信號的穩(wěn)態(tài)輸出。用頻率響應(yīng)函數(shù)不能反映過渡過程，必須用傳遞函數(shù)才能反映全過程。傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)的區(qū)別對于一個(gè)從t=0開始所施加的簡諧幅頻特性和相頻特性幅頻特性：

當(dāng)輸入正弦信號的頻率改變時(shí)，輸出、輸入正弦信號的振幅之比隨頻率的變化情況。即 之間的函數(shù)關(guān)系。

A(ω)：輸出幅值與輸入幅值比---系統(tǒng)的動態(tài)靈敏度 （增益）。 頻響范圍：誤差3dB對應(yīng)的頻率范圍。又稱作通頻帶、 頻帶、帶寬、工作頻帶。幅頻特性和相頻特性幅頻特性：相頻特性： 輸出、輸入正弦信號的相位差隨頻率的變化情況。即之間的函數(shù)關(guān)系。相頻特性：常見測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1,零階系統(tǒng)①零階系統(tǒng)的微分方程：②零階系統(tǒng)的幅頻特性：③零階系統(tǒng)的相頻特性：常見測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1,零階系統(tǒng)特點(diǎn)：a)屬于靜態(tài)環(huán)節(jié)：靜態(tài)靈敏度系數(shù)。b)輸出輸入，又稱為比例環(huán)節(jié)。c)理想狀態(tài)下，零階系統(tǒng)的特性與時(shí)間無關(guān)，與頻率無關(guān)，無滯后，無慣性。特點(diǎn)：實(shí)例：角位移式電位計(jì)微分方程：靜態(tài)靈敏度系數(shù)：UEU0θ實(shí)例：角位移式電位計(jì)微分方程：UEU0θ常見測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2，一階系統(tǒng)①一階系統(tǒng)的微分方程：設(shè) ，常見測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2，一階系統(tǒng)②一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)對以上微分方程兩邊分別應(yīng)用拉普拉斯變換，可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：整理后可得：②一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)對以上微分方程兩邊分別應(yīng)用拉普拉斯變換，③一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)：

令以上傳遞函數(shù)中的s=jw，可以得到系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)：③一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)：令以上傳遞函數(shù)中的s=jw，可④一階系統(tǒng)的幅頻特性：⑤一階系統(tǒng)的相頻特性：④一階系統(tǒng)的幅頻特性：幅頻特性和相頻特性對數(shù)圖（伯德圖）：一般希望幅頻特性平直段長，相頻特性的相位差φ（ω）與頻率ω成線性關(guān)系。幅頻特性和相頻特性對數(shù)圖（伯德圖）：一般希望幅頻特性平直段長

一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)輸入階躍信號x(t)時(shí),響應(yīng)為y(t)。X(t) 0,t<01,t0其中τ是表示一階測量系統(tǒng)輸出響應(yīng)速度快慢的重要參數(shù)。τ越大，上升越慢，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)就越慢。τ的大小表示慣性的大小，故一階環(huán)節(jié)又稱為慣性環(huán)節(jié)。

一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)輸入階躍信號x(t)時(shí),響應(yīng)為y(實(shí)例：帶阻尼彈簧測力傳感器運(yùn)動微分方程:靜態(tài)靈敏度系數(shù)：時(shí)間常數(shù)：其中，k為彈簧的彈性系數(shù)；c為系統(tǒng)運(yùn)動時(shí)的阻尼。實(shí)例：帶阻尼彈簧測力傳感器運(yùn)動微分方程:靜態(tài)靈敏度系數(shù)：時(shí)間2.二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型設(shè) ， ，代入化簡后可得：為系統(tǒng)固有角頻率，ζ

為阻尼比。

2.二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)頻率特性傳遞函數(shù)二階系統(tǒng)的幅頻特性：二階系統(tǒng)的相頻特性：二階系統(tǒng)的幅頻特性：幅頻特性和相頻特性對數(shù)圖（伯德圖）：幅頻特性和相頻特性對數(shù)圖（伯德圖）：二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)在單位階躍信號x(t)的作用下，輸出的時(shí)域特性曲線有三種響應(yīng)情況。ζ>1,過阻尼：無過沖，無震蕩，過阻尼曲線上升慢，響應(yīng)速度低。

ζ<1,欠阻尼：

產(chǎn)生衰減震蕩欠阻尼曲線上升塊，響應(yīng)速度高。ζ=1,臨界阻尼

二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)在單位階躍信號x(t)的作用下，輸出的時(shí)域二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的動態(tài)性能指標(biāo)（1）上升時(shí)間

tr（2）峰值時(shí)間

tp（3）穩(wěn)定時(shí)間ts（4）超調(diào)量σ（5）誤差帶：±5%σ二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的動態(tài)性能指標(biāo)（1）上升時(shí)間tr（2）峰值阻尼比ζ和固有角頻率對系統(tǒng)特性的影響阻尼比ζ直接影響系統(tǒng)超調(diào)量和振蕩次數(shù)。 *若選擇ζ在0.6--0.8之間，最大超調(diào)量約在2.5%--10%之間，對于5%--2%的穩(wěn)態(tài)誤差而認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)態(tài)的所需的調(diào)整時(shí)間也最短。因此，許多測量裝置在設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)也常常將阻尼比選擇在0.6--0.8之間。 *當(dāng)ζ≈0.7時(shí)，幅頻特性的平坦段最寬，而且相頻特性接近于一條斜直線，在檢測復(fù)合周期振動時(shí)能保證有較寬的頻響范圍且幅值失真與相位失真均較小。ζ≈0.7稱為最佳阻尼。

固有角頻率ωn影響系統(tǒng)的通頻帶。

*要使頻帶加寬，可以提高無阻尼固有頻率ωn。阻尼比ζ和固有角頻率對系統(tǒng)特性的影響阻尼比ζ直接影響系統(tǒng)超調(diào)實(shí)例：壓電式動態(tài)測力傳感器運(yùn)動微分方程:其中，k為彈簧的彈性系數(shù)；c為系統(tǒng)運(yùn)動時(shí)的阻尼；m為系統(tǒng)的質(zhì)量。固有頻率:阻尼比:實(shí)例：壓電式動態(tài)測力傳感器運(yùn)動微分方程:結(jié)論：測量系統(tǒng)的動態(tài)特性可用動態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)?？刹捎脙煞N方法：①采用階躍信號作為系統(tǒng)輸入量，獲得系統(tǒng)對階躍響應(yīng)的過渡過程曲線與在時(shí)域中描述系統(tǒng)動態(tài)特性的指標(biāo)；②采用正弦信號作為系統(tǒng)輸入量，獲得系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性與在頻域中描述系統(tǒng)動態(tài)特性的指標(biāo)。

結(jié)論：測量系統(tǒng)的動態(tài)特性可用動態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。可采用兩種第五節(jié)傳感器的基本特性對一個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定或定期進(jìn)行校準(zhǔn)。即在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下（規(guī)定的溫度范圍、大氣壓力、濕度等），由高精度的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器給出一系列數(shù)值已知的、準(zhǔn)確的、不隨時(shí)間變化的輸入量xj，用高精度測量儀器測定被校測量系統(tǒng)對應(yīng)輸出量yj,得到由(xj,yj)數(shù)值列出的數(shù)表、繪制曲線或求得數(shù)學(xué)表達(dá)式，即為被校準(zhǔn)的測量系統(tǒng)的輸出與輸入的關(guān)系，亦稱之為靜態(tài)特性。第五節(jié)傳感器的基本特性對一個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定或定期進(jìn)行傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)線性度遲滯性分辨力重復(fù)性靈敏度傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)線性度遲滯性分辨力重復(fù)性(1)線性度: 檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線與擬合直線的偏離程度。亦稱非線性誤差(non-linearity)。定義:實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差和滿量程輸出的百分比。即：

輸出值與理想直線的最大偏差值理論滿量程輸出值(1)線性度: 檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線與擬合直線的偏離程度(2)靈敏度(sensitivity)定義：

測量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量與輸入量的增量之比。是描述測量系統(tǒng)對輸入量變化反應(yīng)的能力。用公式表示為:(2)靈敏度(sensitivity)定義：說明：a.若測量系統(tǒng)為線性測量系統(tǒng)，即則系統(tǒng)的靈敏度為常數(shù)，即；b.若測量系統(tǒng)為非線性測量系統(tǒng)，即則系統(tǒng)的靈敏度為變數(shù)，即；靈敏度的單位： 系統(tǒng)輸出量的單位/系統(tǒng)輸入量的單位

說明： 當(dāng)靜態(tài)特性為一直線時(shí)，直線斜率即為靈敏度，且為一常數(shù)，如下圖a所示。當(dāng)靜態(tài)特性是非線性特性時(shí)，靈敏度不是常數(shù)，如圖b和c所示。

當(dāng)靜態(tài)特性為一直線時(shí)，直線斜率即為靈敏度，且為多級測量系統(tǒng)的靈敏度 若測量系統(tǒng)是由靈敏度分別為S1，S2，S3等多個(gè)相互獨(dú)立的環(huán)節(jié)組成時(shí)，如下圖所示:則測量系統(tǒng)的總靈敏度S為:多級測量系統(tǒng)的靈敏度 若測量系統(tǒng)是由靈敏度分別為S1，S2(3)分辨力:它表征測量系統(tǒng)的分辨能力（resolution)定義： 系統(tǒng)能夠檢測出的被測量的最小變化量。對模擬式測量系統(tǒng)，其分辨力一般為最小分度值的1/2～1/5。對數(shù)字式測量系統(tǒng)，其分辨力是當(dāng)最小有效數(shù)字增加一個(gè)字時(shí)相應(yīng)示值的改變量，也即相當(dāng)于一個(gè)分度值。(3)分辨力:它表征測量系統(tǒng)的分辨能力（resoluti說明：

1、分辨力---是絕對數(shù)值，如0.01mm，0.1g，10ms，……

2、分辨率---是相對數(shù)值，能檢測的最小被測量的變換量相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)，如：0.1%,0.02%說明：(4)重復(fù)性重復(fù)性表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時(shí)，靜態(tài)特性不一致的程度。是測量系統(tǒng)最基本的技術(shù)指標(biāo)，是其他各項(xiàng)指標(biāo)的前提和保證。用公式表示為:重復(fù)性好說明測量系統(tǒng)的分散程度小，即隨機(jī)誤差小。(4)重復(fù)性重復(fù)性表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)其中,ΔR是一種隨機(jī)誤差，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差來計(jì)算公式中K為置信因子；S則是子樣的標(biāo)準(zhǔn)差。S的計(jì)算可以使用貝塞爾公式來獲得。yi---測量輸出值，i=1,2,…,n

---輸出值的平均值其中,ΔR是一種隨機(jī)誤差，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差來計(jì)算yi---(5) 遲滯亦稱“滯后”或“回差”，表征測量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大小到（反行程）兩者靜態(tài)特性不一致的程度。用公式表示為:Hmax：正反行程輸出值的 最大偏差(5) 遲滯亦稱“滯后”或“回差”，表征測量系統(tǒng)在全量程范圍其它指標(biāo)（1）零位（零點(diǎn)）當(dāng)輸入量為零x=0時(shí)，測量系統(tǒng)的輸出量不為零的數(shù)值。零位值為y=S0

零位值應(yīng)設(shè)法從測量結(jié)果中 消除。例如可以通過測量系 統(tǒng)的調(diào)零機(jī)構(gòu)或者由軟件來 進(jìn)行補(bǔ)償。其它指標(biāo)（1）零位（零點(diǎn)）（2）測量范圍、量程測量范圍——測量系統(tǒng)所能測量到的最小被測量（輸入量）與最大被測量（輸入量）之間的范圍。量程——測量系統(tǒng)測量范圍的上限值與下限值之差的模即稱為量程。量程又稱滿度值，表征測量系統(tǒng)能夠承受最大輸入量的能力。例如: 一溫度測量系統(tǒng)的測量范圍是－60～+1200C，那么它的量程為1800C。（2）測量范圍、量程測量范圍——測量系統(tǒng)所能測量到的最小被測（3）可靠性定義為測量系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)期內(nèi)及在保持其運(yùn)行指標(biāo)不超限的情況下執(zhí)行其功能的性能。反映產(chǎn)品是否耐用的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。①平均無故障時(shí)間MTBF——在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下不間斷地工作，直到發(fā)生故障而失去工作能力的時(shí)間稱作為無故障時(shí)間。②故障率或失效率——平均無故障時(shí)間MTBFF的倒數(shù)。（3）可靠性定義為測量系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)期內(nèi)及在保持其運(yùn)行指標(biāo)不（4）穩(wěn)定性穩(wěn)定性： 測量系統(tǒng)在長時(shí)間工作情況是輸出量發(fā)生的變化。有時(shí)稱為長時(shí)間工作穩(wěn)定性或零點(diǎn)漂移。穩(wěn)定性誤差：前后兩次輸出之差?？捎孟鄬φ`差表示。溫度穩(wěn)定性：又稱為溫度漂移。它是指測量系統(tǒng)在外界溫度變化情況下輸出量發(fā)生的變化。（4）穩(wěn)定性穩(wěn)定性：（5）抗干擾能力測量系統(tǒng)對各種外界干擾的抵抗能力。例如抗沖擊和振動能力、抗潮濕的能力、抗電磁場干擾的能力等，評價(jià)這些能力比較復(fù)雜，一般也不易給出數(shù)量概念，需要具體問題具體分析。（5）抗干擾能力測量系統(tǒng)對各種外界干擾的抵抗能力。 例：今分析測量電橋（見下圖）的電阻靈敏度，圖中R2=R3=1000Ω,若Rx=1000Ω，則Rn=1000Ω時(shí)，橋路平衡。在平衡點(diǎn)附近，若調(diào)整Rn變化量ΔRn=0.001Ω，對應(yīng)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)Δy為1mm，則電橋在接近平衡時(shí)的電阻靈敏度。必須注意，靈敏度調(diào)得越高，系統(tǒng)就越容易受外界干擾，即系統(tǒng)穩(wěn)定性往往越差。

例：今分析測量電橋（見下圖）的電阻靈敏度，圖中R2=R3=獲取擬合直線方法(a)端點(diǎn)連線法：算法：把測量系統(tǒng)輸入/輸出曲線的兩端點(diǎn)(x1,y1),(x2,y2)連成直線，作為系統(tǒng)特性的擬合直線。其方程式為：y=b+kxxyΔ其中,b=(x2y1-x1y2)/(x2-x1);k=(y2-y1)/(x2-x1)特點(diǎn)：簡單、方便，偏差大，與 測量值有關(guān)。獲取擬合直線方法(a)端點(diǎn)連線法：xyΔ其中,b=((b)最小二乘法：算法：

在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下對測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得n個(gè)測量數(shù)據(jù):(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)，(n>2),殘差：i=yi–(b+k

xi)使殘差平方和最?。?i=min。其中，特點(diǎn)：精度高。xyΔΔ(b)最小二乘法：算法：xyΔΔ例：已知某測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線方程為Y=eX，試分別用端基法和最小二乘法在0≤x≤1范圍內(nèi)進(jìn)行直線擬合，并求出相應(yīng)的線性度。解：1，端基法設(shè)擬合直線方程為y=b+kx。 1=b+k*0 e=b+k*1b=1k=1.718所以端基法擬合直線方程為y=1+1.718x此時(shí)，б=eX-

1-1.718x，由dб/dx=0，可得x=0.5413所以бmax=0.2118例：已知某測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線方程為Y=eX，試分別用端基2,最小二乘法將測量范圍5等分，即取n=6。x00.20.40.60.81y11.2211.4921.822