传感器与检测技术第三章电容式传感器A工作原理.pptVIP

系统误差的通用处理方法 系统误差产生的原因 ①传感器、仪表不准确（刻度不准、放大关系不准确）②测量方法不完善（如仪表内阻未考虑）③安装不当④环境不合⑤操作不当 系统误差的判别 ①实验对比法，例如一台测量仪表本身存在固定的系统误差，即使进行多次测量也不能发现，只有用更高一级精度的测量仪表测量时，才能发现这台测量仪表的系统误差。 ②残余误差观察法（绘出先后次序排列的残差） ③准则检验 系统误差的消除 在测量结果中进行修正 已知系统误差, 变值系统误差, 未知系统误差 消除系统误差的根源　根源？ 在测量系统中采用补偿措施 实时反馈修正 系统误差的通用处理方法 粗大误差 剔除坏值的几条原则： 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, 则该测量值为可疑值（坏值）, 应剔除。 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,则剔除此数据。实用中Zc3, 所以在一定程度上弥补了3σ准则的不足。 粗大误差 格拉布斯准则：某个测量值的残余误差的绝对值|vi|＞Gσ, 则判断此值中含有粗大误差, 应予剔除。 G值与重复测量次数n和置信概率Pa有关。 此外？ 测量数据处理中的几个问题 间接测量中的测量数据处理（误差的合成、误差的分配） 最小二乘法的应用（最小二乘法原理） 用经验公式拟合实验数据——回归分析 误差的合成 绝对误差和相对误差的合成 系统误差 随机误差 标准差的合成　 用经验公式拟合实验数据——回归分析 用经验公式拟合实验数据，工程上把这种方法称为回归分析。回归分析就是应用数理统计的方法，对实验数据进行分析和处理，从而得出反映变量间相互关系的经验公式，也称回归方程。 * 今日作业 无 电子与信息工程学院控制科学与工程系 电子与信息工程学院控制科学与工程系 电子与信息工程学院控制科学与工程系 * 传感器与检测技术 同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系 第3章 电容式传感器 §3-1 电容式传感器工作原理 * 电容式传感器是把被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。 电容式传感器不但广泛用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，而且还逐步地扩大到用于压力、差压、液位、物位或成份含量等方面的测量。 * 用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效应时，其电容C为 S—极板相对覆盖面积； d—极板间距离；εr—相对介电常数； ε0 —真空介电常数，ε0 ＝8.85pF/m； ε —电容极板间介质的介电常数。 δ、S和εr中的某一项或几项有变化时，就改变了电容C0、d或S的变化可以反映线位移或角位移的变化，也可以间接反映压力、加速度等的变化； εr 的变化则可反映液面高度、材料厚度等的变化。 S d ε 一、变面积(S)型 * 二、变介质介电常数型 * 变介电常数型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位，还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介质材料的温度、湿度等。在电容器两极板间插入不同介质时，电容器的电容量也就不同。 几种介质的相对介电常数 若忽略边缘效应，圆筒式液位传感器如下图，传感器的电容量与被液位的关系为 液位传感器 h C1 C C2 可见，传感器电容量C与被测液位高度hx成线性关系。 2r2 2r1 hx * 例 某电容式液位传感器由直径为40mm和8mm的两个同心圆柱体组成。储存灌也是圆柱形，直径为50cm，高为1.2m。被储存液体的εr ＝2.1。计算传感器的最小电容和最大电容以及当用在储存灌内传感器的灵敏度(pF/L) 解： * 三、变极板间距(d)型 * 从图中可以看到，为了提高灵敏度，应使当d0小些还是大些？当变间隙式电容传感器的初始极距d0较小时，它的测量范围变大还是变小？ 差动电容传感器 * 非线性误差： 灵敏度： * 1. 测量误差：对某一参数进行测量时，由于各种因素的影响，使测量值与被测参数的真值之间存在一定的差值，此差值就是测量误差。 测量误差的产生原因主要有四个方面：①测量方法；②测量设备；③测量环境；④测量人员素质。 2. 研究测量误差的意义 正确认识测量误差的性质与分析测量误差产生的原因，寻求最大限度地减小与消除测量误差的途径。寻求正确处理测量数据的理论和方法，以便在同样条件下，能获得最精确最可靠地反映真值的测量结果。 俗话说，差之毫厘，失之千里，一个小数点的错位，一个量纲的不正确，有可能导致巨大的浪费、失败、甚至造成人员伤亡等。 补充： 测量误差有关概念 测量误差是测得值减去被测量的真值。 误差的表示方法 绝对误差 相对误差 引用误差 基本误差 附加误差 测量误差的性质 随机误差 系统误差 粗大误差 误差的表示方法（1