传感器技术应用-全套PPT课件.pptx

项目1 传感器误差与特性分析学习目标技能目标 能对测量数据进行分析整理 能根据实际使用条件选择合适的传感器知识目标 掌握测量误差的分类及一般计算方法 掌握传感器的定义及组成 理解传感器的基本特性及相应指标 了解传感器未来发展趋势知识链接任务1 检测结果的数据整理1.1.1 测量与测量方法 测量是人们借助专门的技术和设备，通过实验的方法，把被测量与作为单位的标准量进行比较，以确定被测量是标准量的多少倍数的过程。所得的倍数就是测量值，其大小可以用数字、曲线或图形表示，测量结果包括数值大小和测量单位两部分。 在自动化领域中，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量，而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象并使之处于给定的最佳状态，需要随时检查和测量各种参量的大小和变化等情况。 图1.1 电炉控制系统1．电测法和非电测法 电测法在现代测量中被广泛采用。电测法是指在检测回路中含有测量信息的电信号转换环节，可以将被测的非电量转换为电信号输出。 2．直接测量和间接测量 直接测量是用预先标定好的测量仪表直接读取被测量的测量结果，如用万用表测量电压、电流、电阻等，简单且快速。间接测量则需要先测出中间量，利用被测量与中间量的函数关系再计算出被测量的数值，过程较为复杂。 3．静态测量和动态测量 根据被测量是否随时间变化，将测量方法分为静态测量和动态测量。静态测量是测量不随时间变化或变化很缓慢的物理量；动态测量则是测量随时间变化的物理量。4.接触式测量和非接触式测量 根据测量时是否与被测对象相互接触而划分为接触式测量和非接触式测量。5.模拟式测量和数字式测量 模拟式测量是指测量结果可根据仪表指针在标尺上的定位进行连续读取的方法；数字式测量是指测量结果以数字的形式直接给出的方法。 1.1.2 测量误差及其表示方法1．绝对误差 绝对误差?x是指测量值x与真值L0之间的差值。 （1.1） 由于真值L0的不可知性，在实际应用时，常用实际真值L代替，即用被测量多次测量的平均值或上一级标准仪器的测量值作为实际真值L，即（1.2） 绝对误差是一个有符号、大小、量纲的物理量，它只表示测量值与真值之间的偏离程度和方向，而不能说明测量质量的好坏。2．相对误差 相对误差常用百分比来表示，一般多取正值。相对误差可分为实际相对误差、示值（标称）相对误差和最大引用（相对）误差等。（1）实际相对误差 实际相对误差是用测量值的绝对误差?x与其实际真值L的百分比来表示的相对误差，即（1.3） =（2）示值（标称）相对误差 示值（标称）相对误差是用测量值的绝对误差?x与测量值x的百分比来表示的相对误差，即（1.4） （3）引用（相对）误差 引用（相对）误差是指测量值的绝对误差?x与仪器量程Am的百分比。引用误差的最大值叫做最大引用（相对）误差，即（1.5） 最大引用误差又称满度（引用）相对误差或仪表的基本误差，是仪表的主要质量指标。 基本误差去掉百分号（%）后的数值定义为仪表的精度等级，规定取一系列标准值，通常用阿拉伯数字标在仪表的刻度盘上，等级数字外有一圆圈。 精度等级数值越小，测量精确度越高，仪表价格越贵。 表1.1 仪表的精度等级和基本误差精 度 等 级0.10.20.51.01.52.54.05.0基 本 误 差?0.1%?0.2%?0.5%?1.0%?1.5%?2.5%?4.0%?5.0%【例】某温度计的量程范围为0～500℃，校验时该表的最大绝对误差为6℃，试确定该仪表的精度等级。 解：根据题意知6℃，500℃，代入式中 该温度计的基本误差介于1.0%与1.5%之间， 从表1.1中可知，因此该表的精度等级应定为1.5级。1.1.3 测量误差的分类及来源 1.系统误差： 对同一被测量进行多次重复测量时，若误差固定不变或者按照一定规律变化，这种误差称为系统误差。系统误差主要是由于所使用仪器仪表误差、测量方法不完善、各种环境因素波动以及测量者个体差异等原因造成的。（1）系统误差的分类 按照所表现出来的规律，通常把系统误差划分为四类。① 固定不变的系统误差：指在重复测量中，数值大小和符号均不变的系统误差。② 线性变化的系统误差：是指随着测量次数或时间的增加，数值按照一定比例而不断增加（或减少）的系统误差。③ 周期性变化的系统误差：是指数值和符号循环交替、重复变化的系统误差。④ 复杂规律变化的系统误差：是指既不随时间做线性变化，也不做周期性变化，而是按照复杂规律变化的系统误差。 线性、周期性或复杂规律变化的系统误差统称为变值系统误差。（2）系统误差的发现① 实验比对法。 用多台同类或相近的仪表对同一被测量进行测量，通过分析测量结果的差异来判断系统误差是否存在。② 残余误差观察法。 将一个测量列的残余误差（测量值与测量值平均值之差）在pi—n坐标中依次连接