机械电子技术与设计第一章.pptVIP

机械电子技术与设计;引 言 ;课程的性质与教学目的;工业测控系统一般结构;课程的主要内容 ;课程在现代化建设中的应用;应用实例;3.国防建设 先进武器;课程的特点 与要求;;第一章测控电路概论;1、测控系统结构;测控系统结构;模拟式测量电路的基本组成;数字式测量电路的基本组成; 开环控制系统基本组成;闭环控制系统基本组成;智能测控系统的基本构成;2.测量误差与精度;2.1检测与测量、计量;*;*;1960年第十一届国际计量大会正式通过国际单位制SI。 1984年2月国务院颁布了《中华人民共和国法定计量单位》，决定我国法定计量单位以国际单位制为基础。 SI有7个基本单位--- 相互独立;(1)一级基准，又称主基准和国家基准，具有最高水平的基准。一个国家只有一个。 (2)二级基准，又称副基准。副基准的量值精度由主基准确定，用以代替主基准向下传递或代替主基准参加国际比对 (3)三级基准，又称工作基准；工作基准用来直接向下属标准量具进行量值传递，用以检定下属计量标准量具的精确度。;*;*;2.2误差的表示;绝对误差特点：;（2）约定真值(Conventional True Value）：;（3）修正值(Correction)： ;2.相对误差（Relative Error）; 绝对误差可以评定其测量值偏离真值的程度；但不能反映测量的质量（精度）。测量精度不仅与绝对误差有关，还与被测量的大小有关。; 在测量中，任何一种测量的精度高低都只能是相对的，皆不可能达到绝对精确，总会存在有各种原因导致的误差。;测量装置误差（原理误差）;如用均值电压表测量交流电压时，其读数是按照正弦波的有效值进行刻度，由于计算公式 中出现无理数　和　，故取近似公式 　　 ，由此产生的误差即为理论误差。;测量人为误差（使用误差）;（1）系统误差（Systematic Error） ;（2）随机误差（Random Error） ;（3）粗大误差（Gross Error） ;一、误差的一般数字特性;6.残差（离差）：;　 随机误差多数是服从正态分布。 　　　设被测量值的真值为　，一系列测得值为　，则测量列的随机误差　，（忽略其他误差）可表示为： (2-1) 　 式中　　　　　　　。 正态分布函数　　与分布概率密度　　 (2-2) (2-3) 　 式中：σ——标准差（或均方根误差） 　　 　 e——自然对数的底，基值为2.7182……。 它的数学期望为 (2-4) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;正态分布随机误差的特征;正态分布随机误差的特征;正态分布随机误差的特征;正态分布随机误差的特征;正态分布随机误差的特征;则δ在[-kσ,+kσ]区间的出现概率为：;当k＝3时,即 |δ| ≤ ± 3σ时，在370次测量中只有1次误差绝对值超出3σ范围，对应的概率p＝99.73％。;5.置信概率与置信区间;置信区间：又称估计区间。对应特定发生的概率(置信水平)，随机变量样本（残差）的取值范围。;正态分布下的置信概率数值表;6.测量不确定度及测量结果表示;不确定度可以反映被测量值的不能肯定的程度，表征被测量的值的分散性。;三、系统误差的特性;2、系统误差的特征和分类;① 线性变化的系统误差 在整个测量过程中，随某因素而线性递增或递减的系统误差。 ; 形成系统误差的原因复杂，目前尚没有能够适用于发现各种系统误差的普遍方法。 可根据系统误差不同规律，按照下述两类方法加以识别： 1）用于发现测量列组内的系统误差，主要包括实验对比法、观察法等； 2）用于发现各组测量这间的系统误差，主要有计算数据比较法等。; 1、实验对比法 实验对比法是改变产生系统误差的条件，进行不同条件的测量，以发现系统误差（校核、检定）。 这种方法适用于发现不变的系统误差。 ;故有 (1);根据式(1)，若将测量列中前K个残余误差相加，后n-K个残余误差相加(当n为偶数，取K=n/2；n为奇数，取K=(n+1)/2)，两者相减得： 当测量次数足够多时，有：;② 用于发现周期性系统误差：若一等精度测量列，接测量先后顺序将残余误差排列为 ，如果存在着按此顺序呈周期性变化的系统误差，则相邻的残余误差的差值( )符号也将出现周期性的正负号变化，因此由差值( )可以判断是否存在周期性系统误差，但是这种方法只有当周期性系统误差是整个测量误差的主要成分时，才有实用效果