第一章传感器原理与检测技术

1、课程主要内容课程主要内容NASA研发的X-33飞行器 第第1章章传感与检测技术的理念基础传感与检测技术的理念基础 测量概论测量概论.第第1章章传感与检测技术的理念基础传感与检测技术的理念基础 测量概论测量概论 测量概论测量概论 一、测量一、测量 n在使用仪表或传感器进行测量时在使用仪表或传感器进行测量时, 对仪表读对仪表读数不需要经过任何运算就能直接表示测量数不需要经过任何运算就能直接表示测量所需要的结果的测量方法称为直接测量。所需要的结果的测量方法称为直接测量。n例如例如,用磁电式电流表测量电路的某一支路用磁电式电流表测量电路的某一支路电流电流, 用弹簧管压力表测量压力等用弹簧管压力表测量压

2、力等, 都属于都属于直接测量。直接测量的优点是测量过程简直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而又迅速单而又迅速, 缺点是测量精度不高缺点是测量精度不高 。偏差式测量、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量零位式测量与微差式测量SSVVIRR偏差式测量、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量零位式测量与微差式测量n.用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态态, 在测量系统平衡时在测量系统平衡时, 用已知的标准量决定被用已知的标准量决定被测量的量值测量的量值, 这种测量方法称为这种测量方法称为零位式测量零位式测量。偏差式测量、偏差式测量、 零位式测量与微差式

3、测量零位式测量与微差式测量偏差式测量、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量零位式测量与微差式测量XNXN X：被测量：被测量N：标准量：标准量：微差：微差n n =x-L 式中式中: 绝对误差绝对误差; x测量值测量值; L真实值真实值；AAA30.430.20.2A n实际相对误差的定义由下式给出实际相对误差的定义由下式给出: 式中式中: 相对误差相对误差, 绝对误差绝对误差; L真实值真实值 100%L100%x 100%测量范围上限 测量范围下限12.5100%3.6%70r 21100%1.4%70r 根据测量数据中的误差所呈现的规律根据测量数据中的误差所呈现的规律, 将将误差分为三种

4、误差分为三种, 即即系统误差系统误差、随机误差随机误差和和粗大粗大误差。这种分类方法便于测量数据处误差。这种分类方法便于测量数据处理。理。 xL系 统 误 差一、一、 随机误差的统计处理随机误差的统计处理 在测量中在测量中, 当系统误差已设法消除或减小到可当系统误差已设法消除或减小到可以忽略的程度时以忽略的程度时, 如果测量数据仍有不稳定的如果测量数据仍有不稳定的现象现象, 说明存在随机误差。说明存在随机误差。一、一、 随机误差的统计处理随机误差的统计处理22212fe一、 随机误差的统计处理 n算术平均值算术平均值 在实际测量时在实际测量时, 真值真值L不可能得到。但如果随不可能得到。但如果

5、随机误差服从正态分布机误差服从正态分布, 则算术平均值处随机误则算术平均值处随机误差的概率密度最大。对被测量进行等精度的差的概率密度最大。对被测量进行等精度的n次测量次测量, 得得n个测量值个测量值x1 x2xn, 它们的算术它们的算术平均值为平均值为 算术平均值是测量值中最算术平均值是测量值中最可信赖的可信赖的, 它可它可以作为以作为等精度等精度多次测量的结果。多次测量的结果。 12111()nniixxxxxnnx当测量次数为当测量次数为无限次时无限次时，所有测量值的算术平，所有测量值的算术平均值即等于均值即等于真值真值，事实上是不可能无限次测量，事实上是不可能无限次测量即真值难以达到。但是，随着测量次数的增加即真值难以达到。但是，随着测量次数的增加算术平均值也就越接近真值。因此，以算术平算术平均值也就越接近真值。因此，以算术平均值作为真值是既可靠又合理的。均值作为真值是既可靠又合理的。 1niixLxniixLi iivxx一、 随机误差的统计处理 上述的算术平均值是反映随机误差的上述的算术平均值是反映随机误差的分布中心分布中心, 而而均方根偏差则反映随机误差的均方根偏差则反映随机误差的分布范围分布范围。均方根。均方根偏差愈大偏差愈大, 测量数据的分散范围也愈大，所以均方测量数据的分散范围也愈大，所以均方根偏差根偏差可以描述测量数据和测量结果的精度。如可以描述测量数