传感器与检测技术单元一3.PPTVIP

任务二 误差的认识 引子：在农村里，有一位农民要卖大肥猪和小猪仔，在家里，他都用秤称过了，大肥猪500斤，小猪仔15斤。到了市场上，用的是市场的秤，称出来是498斤，农民较为满意，觉得这秤较准，但小猪仔称出来只有14斤，农民就不满意了，说这个秤不太准。为什么他有这样的感受呢？ 了解：测量的一般知识 对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。 动态测量 地震测量 振动波形 便携式仪表 可以显示波形的便携式仪表 直接测量 电子卡尺 间接测量 对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量（阿基米德测量皇冠的比重）。 接触式测量 非接触式测量 例：雷达测速 车载电子警察 离线测量 产品质量检验 在线测量 在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。 一 绝对误差 绝对误差： δ=x－x0 二、相对误差 相对误差分为：实际相对误差、示值相对误差、引用相对误差。 仪表的准确度等级和基本误差 例：某指针式电压表的精度为2.5级，用它来测量电压时可能产生的引用相对误差为2.5% 。 例：某指针式万用表的面板如图所示，问：用它来测量直流、交流（~）电压时，可能产生的引用相对误差分别为多少？ 例：用指针式万用表的10V量程测量一只1.5V干电池的电压，示值如图所示，问：选择该量程合理吗？ 误差产生的因素：1.粗大误差 产生粗大误差的一个例子 2.系统误差： 夏天摆钟变慢的原因是什么？ 3.随机误差 在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差，也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大小。随机误差是测量过程中许多独立的、微小的、偶然的因素引起的综合结果。 存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。 随机误差的正态分布规律 随机事例的几个例子 彩票摇奖 下图是射击弹着点示意图，请你分别说出图a、b、c各是什么原因造成的，应如何克服？ 4.动态误差 由心电图仪放大器带宽不够引起的动态误差 任务三 传感器的特性了解 （1）线性度： 作图法求线性度演示 （ 1—拟合曲线 2—实际特性曲线 ） （4）灵敏度 ： 灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K 来表示： 作图法求灵敏度过程 (5)分辨力：指传感器能检出被测信号的最小变化量。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。 6 稳定性5 电磁兼容性6 可靠性 ：可靠性是反映检测系统在规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。 “老化”试验：在检测设备通电的情况下，将之放置于高温环境? 低温环境? 高温环境……反复循环。老化之后的系统在现场使用时，故障率大为降低 。 老化 试验台 1、传感器的静态特性 当输入信号不随时间变化时．输出信号与输入信号的关系称为传感器的静态特性 x y 0 a1 在理想的情况下，传感器的输出量y与输入量x之间应为线性关系，其静态特性可表示为： y = a1 x 常用的传感器静态性指标包括： （1）线性度（2）迟滞特性 （3）重复性 （4）灵敏度 （5）分辨力和阈值 （6）稳定性和温度稳定性 (7) 漂移 （8）静态误差 线性度又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。将传感器输出起始点与满量程点连接起来的直线作为拟合直线，这条直线称为端基理论直线，按上述方法得出的线性度称为端基线性度，非线性误差越小越好 。线性度的计算公式如下： （2）迟滞特性： 正反行程中输出 /输入不重合的程度当输入信号逐渐增大，而后又逐渐减小时．对应同一信号值会出现不同的输出信号，在全量程范围内．对应于同一输入信号的前后两个输出信号的最大差值为Hmax，滞后量可用H对满量程输出为yFS百分比表示。 x yn H y 0 H--越小越好 （3）重复性： 表示输入量按同一方向(增加或减小)变化时，在全量程范围内，重复进行测试时，所得到的各特性曲线的重复程度，一般用输出最大不重复误差δ与满量程的百分比表示。 yfs