传感器与检测技术---第1章 传感器与检测技术理论基础.ppt

二、检测技术 1、检测（即测量） 利用仪器设备将被测量与同种性质的标准量进行比较、 量化的过程。 2、检测技术 对被测量进行高精度、快速度的自动测量、处理及显示的技术。 1.2 测量误差的数据处理 图 1–7 残余误差变化规律 课间休息 由 解得 或为 测量结果可表示为 (置信度为68.27%) (置信度为99.73%) 二、 系统误差的处理 1. 系统误差的发现与判别  发现系统误差一般比较困难, 下面只介绍几种常用方法。 （1） 实验对比法： 这种方法是通过改变产生系统误差的条件从而进行不同条件的测量, 以发现系统误差。 （2） 残余误差观察法 这种方法是根据测量值的残余误差的大小和符号的变化规律, 直接由误差数据或误差曲线图形判断有无变化的系统误差。 见下图1-7 （3） 准则检查法 ① 马利科夫判据：将残余误差前后各半分两组, 若“前Σvi”与“后Σvi”之差明显不为零, 则可能含有线性系统误差。  ② 阿贝检验法则：将残余误差按测量顺序列，设 若 则可能含有变化的系统误差。 2. 系统误差的消除 （1）从根源上消除系统误差 ① 所用传感器、测量仪表或组成元件是否准确可靠。 ② 测量方法是否完善。 ③ 传感器或仪表安装、调整或放置是否正确合理。 ④ 传感器或仪表的工作环境是否符合规定要求。 ⑤ 测量者的操作是否正确。 （2） 采用修正值消除系统误差（人工） 在测量结果中对于已知的系统误差, 可以用修正值对测量结果进行修正; 对于变值系统误差, 设法找出误差的变化规律, 用修正公式或修正曲线对测量结果进行修正。 （3）采用补偿措施消除系统误差（自动） 找出系统误差的规律, 在测量过程中自动补偿系统误差对测量结果的影响。 （4）采用实时反馈校正系统误差（反馈系统） 对于复杂变化的系统误差可采用实时反馈校正的办法来消除。 三、 粗大误差 判断粗大误差的原则是看测量值是否满足正态分布，下面就常用的几种准则介绍如下:  1. 3σ准则（莱以达准则） 如果一组测量数据中某个测量值的残余误差的绝对值|vi|3σ时，则该测量值可疑为粗大误差, 应剔除。 2. 肖维勒准则 假设多次重复测量所得n个测量值中, 某个测量值的残余误差|vi|Zcσ，则应剔除此数据。 其中Zc的值有表1-3确定。它的大小与测量次数有关。实用中Zc3，所以在一定程度上弥补了3σ准则的不足。 3. 格拉布斯准则 若某个测量值的残余误差绝对值|vi|＞Gσ, 则此值可疑为粗大误差，应当剔除。 其中G的值有下表1–4 给出。从表中看出它与重复测量次数n和置信概率Pa有关, 。 【例2】对某一电压进行12次等精度测量，其值如下表所示： 20.43 20.40 20.40 20.41 20.39 20.42 20.31 20.41 20.39 20.40 20.43 20.42 测量值xi 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 测量次数n 若这些测量值已经消除系统误差，试判断有无粗大误差，并写出测量结果。 解：（1）求 （2）判断有无粗大误差。 采用格拉布斯准则，假设置信概率取0.95。查表1-4 得 G=2.28。 因 故x6=20.31 为粗大误差，应剔除。 （3）剔除x6后，重新计算算术平均值和标准差得 （4）再次判断有无粗大误差 查表得G=2.23， 。经计算可知， 即剩下的11个测量值中再无粗大误差。 （6）写出测量结果 最后测量结果可表示为 （5）计算无粗大误差后的算术平均值的标准差 *四、间接测量数据的处理 前面主要介绍了直接测量的误差分析，下面介绍间接测量中的误差处理方法。 1. 测量误差的合成 间接测量都是通过测量系统来完成的，一个测量系统都是由若干环节组成。设各环节为x1,x2,…,xn, 系统总的输入输出关系为 y=f(x1,x2,…,xn), 而各部分又都存在测量误差。各局部误差对整个测量系统的误差肯定是有影响的。 在间接测量中，已知各环节的测量误差而求总的误差, 叫做误差的合成。反之, 若总的测量误差确定后, 要确定各环节具有的误差, 叫做误差的分配。 由于随机误差和系统误差的规律和特点不同, 误差的合成与分配的处理方法也不同, 下面分别介绍。  （