传感器原理与工程应用(第三版)第1章传感和检测技术理论基础.ppt

传感器技术数学电子电路物理电学;第 1 章 传感与检测技术的理;1.1 测量概论 1.1.1 ;测量结果:由测量所获得的被测;被测量值和比值等都是测量过程的;现代信息技术的三大基础信息的拾;1.1.2 测量方法测量方;根据测量方式可分为：偏差式测量;1. 直接测量、 间接测量与;例如，用磁电式电流表测量电路的;间接测量：用仪表或传感器进行测;被测量y不能直接测量求得，必须;组合测量：求解方程组，方程组中;2. 偏差式测量、 零位式测量;零位式测量：用指零仪表的零位反;微差式测量：综合了偏差式测量与;由于N是标准量，其误差很小，且;3. 等精度测量与不等精度测量;4. 静态测量与动态测量静;1.1.3 测量系统 ;传感器：感受被测量（物理量、化;信号处理：将传感器输出信号进行;2. 开环测量系统与闭环测量系;图1-2 开环测量系统框图;（2） 闭环测量系统：闭环测量;图 1 - 3 闭环测量系统框;1.1.4 测量误差 ;测量结果可靠性不同场合对测量结;准确度（Accuracy）：指;1. 测量误差的表示方法 ;在实际测量中，有时要用到修正值;采用绝对误差表示测量误差的，不;（2） 实际相对误差 实;（3） 引用误差 引用误差是仪;我国工业仪表等级分为0.1,0;在仪表和传感器使用时，经常会遇;2. 测量误差的性质 ;(1 - 17) 式中：xi—;（2） 系统误差 1）恒值系统;系统误差的估计 因为真值不能;（3） 粗大误差 超出在;1.2 测量数据的估计和处理; ①对称性：绝;抵偿性是由第一个特性推导出来的;图 1 - 4 正态分布曲线 ;2. 随机误差的数字特征 ;对被测量进行等精度的n次测量，;（2） 标准偏差σ 标准偏;标准差σ由下式算得:(1 - ;σ是在当测量次数趋于无穷时得到; 标准差的估计;若对被测量进行m组的“多次重复;算术平均值的可靠性指标用算术平;图 1 - 6 σx/σs;3. 正态分布随机误差的概率计;σ是正态分布的特征参数，区间通;表1 - 1 正态分布的k值及;图 1 - 7 Pa与α关系;【例1-1】对某一温度进行10;表1-2 测量数据 绿帖玻械久;解：算术平均值 标准差的估计值;测量结果可表示为 或 ;4. 不等精度直接测量的权与误;（1） “权”的概念 ;“权”可理解为各组测量结果相对;② 用各组测量列的标准差平方的;（2） 加权算术平均值xp ;（3）加权算术平均值 ;【例1-2】 用三种不同的方法;解：令p3=1，则 加权算术平;加权算术平均值的标准差为 残余;1.2.2 系统误差的通用处;① 传感器、测量仪表或组成元件;④ 传感器或仪表工作场所的环境;2. 系统误差的发现与判别 ;（2） 残余误差观察法 这种方;图 1 - 8 残余误差变化规;（3） 准则检查法 目前已有多;3. 系统误差的消除 ;（4） 实时反馈修正 由于;1.2.3 粗大误差 ;2. 肖维勒准则 ;3. 格拉布斯准则 ;表1 - 4 格拉布斯准则中;以上准则是以数据按正态分布为前;【例1-3】对某一电压进行12;② 判断有无粗大误差。 ;③ 计算算术平均值的标准差 ④;1.2.4 测量数据处理中的;一个测量系统或一个传感器都是由;（1） 绝对误差和相对误差的合;实际计算误差时，以各环节的绝对;如被测量y的综合误差用相对误差;（2） 标准差的合成 ;【例1 - 4】 用手动平衡电;解： 被测电阻Rx变化时，调节;由于R1、R2、RN存在误差，;消除ΔR1、ΔR2、ΔRN的影;2. 最小二乘法的应用 ;设有线性函数方程组为 (1-3;由于在测量中不可避免会引入误差;若x1, x2, …, xm是;设l1，l2，…，ln为带有误;按最小二乘法原理， 要得到可信;将上述偏微分方程式整理??? 最后;正规方程是一个m元线性方程组，;被测量估计值矩阵为 直接测得值;残余误差矩阵为 残余误差平方和;即 V′V=最小 或 将上述线;写成矩阵形式为 即 A′V=0;由式（1 - 40）有 （1 ;【例1 - 5】铜电阻的电阻值;解： 列出误差方程 式中, r;按式（1 - 39），其正规方;将各值代入上式，得到 7x+2;用矩阵求解，则有 闻遗喝糯李推;佩赡废徽午罩庐陇拷内胀乱沧裳耙;瞥庐或沸伦妨赁腹砾员既瑞阻界欠;所以 靡晦廓悦陌刨川吸枫乙辈羞;3. 用经验公式拟合实验数据—;在线性回归分析中，当独立变量只;图 1 - 10 用最小二乘;误差方程组为 (1-46)式中;用最小二乘法求系数b0、b同上;1.2.5 测量不确定度