现代传感与测控技术精.ppt

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1、现代传感与测控技术现代传感与测控技术第1页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications误差分析处理误差分析处理v误差分析处理测量误差基本概念测量误差的表示测量误差的分类随机误差的处理第2页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications测量误差基本概念测量误差基本概念v真值真值v标称值标称值v示值示值v测量误差测量误差v测量误差测量误差v准确度准确度v测量不确定度测量不确定度v重复性重复性第3页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunicati

2、ons测量误差的表示测量误差的表示3）引用误差引用误差绝对误差与测量仪表量程之比。按最大引用误差将绝对误差与测量仪表量程之比。按最大引用误差将电测量仪表的准确度等级分为电测量仪表的准确度等级分为7级，指数级，指数a 分别为：分别为：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0。2）相对误差相对误差绝对误差与真值之比：绝对误差与真值之比：在误差较小时，可以用测量值代替真值，称为示值相对误差在误差较小时，可以用测量值代替真值，称为示值相对误差x。1）绝对误差绝对误差示值与真值之差。它的负值称为修正值。示值与真值之差。它的负值称为修正值。称为修正值或补值。称为修正值或补值。第4页，本讲稿共

3、16页Xian University of Post&Telecommunications 按误差性质分类按误差性质分类 系统误差系统误差在重复条件下，对同一物理量无限多次测量结果的平均值减在重复条件下，对同一物理量无限多次测量结果的平均值减去该被测量的真值。系统误差大小、方向恒定一致或按一定规律变化。去该被测量的真值。系统误差大小、方向恒定一致或按一定规律变化。随机误差随机误差测量示值减去在重复条件下同一被测量无限多次测量的平均值。随机误差具有测量示值减去在重复条件下同一被测量无限多次测量的平均值。随机误差具有抵偿特性。产生原因主要是温度波动、振动、电磁场扰动等不可预料和控制的微小变量。抵偿

4、特性。产生原因主要是温度波动、振动、电磁场扰动等不可预料和控制的微小变量。粗大误差粗大误差明显超出规定条件下预期的误差，它是统计异常值。应剔除含有粗大误差的测明显超出规定条件下预期的误差，它是统计异常值。应剔除含有粗大误差的测量值。产生原因主要是读数错误、仪器有缺陷或测量条件突变等。量值。产生原因主要是读数错误、仪器有缺陷或测量条件突变等。测量误差的分类测量误差的分类第5页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications随机误差及处理随机误差及处理（4）抵偿性抵偿性:随着测量次数的增加，随机误差的代数和趋于零。随着测量次数的增加，随机误差的代

5、数和趋于零。（1）对称性对称性：绝对值相等的正、负误差出：绝对值相等的正、负误差出现的概率相同。现的概率相同。（2）有界性有界性：绝对值很大的误差出现的概率：绝对值很大的误差出现的概率为零。在一定的条件下，误差的绝对值为零。在一定的条件下，误差的绝对值不会超过某一界限。不会超过某一界限。（3）单峰性单峰性：绝对值小的误差出现的概率大于绝对值大的误差出现的概率：绝对值小的误差出现的概率大于绝对值大的误差出现的概率;第6页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications随机测量数据的分布随机测量数据的分布v 正态分布正态分布对某一产品作对某一产品

6、作N次等精度重复测量，测量序列次等精度重复测量，测量序列：服从正态分布（高斯概率分布）服从正态分布（高斯概率分布）标准误差：标准误差：随机误差：随机误差：测量真值：测量真值：第7页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications随机测量数据的分布随机测量数据的分布 测量数据概率密度：测量数据概率密度：不同的不同的 有不同的概率密度有不同的概率密度函数曲线，函数曲线，一定，随机误差的一定，随机误差的概率分布就完全确定。概率分布就完全确定。第8页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications应

7、变式传感器应变式传感器 v电阻式传感器的基本原理v电阻应变效应参数及计算v电桥电路及计算第9页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications直流电桥常见连接形式直流电桥常见连接形式半桥单臂半桥单臂半桥双臂半桥双臂全桥全桥测量电路及温度补偿测量电路及温度补偿第10页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications半桥单臂：半桥单臂：假设：假设：半桥双臂：半桥双臂：全桥：全桥：测量电路及温度补偿测量电路及温度补偿第11页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telec

8、ommunications电感式传感器、电容式传感器电感式传感器、电容式传感器v电感式传感器、电容式传感器的工作原理v交流电桥电路组成第12页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications 差动式自感传感器的线圈可以用差动式自感传感器的线圈可以用复阻抗复阻抗Z等效，常采用等效，常采用交流电桥、谐振交流电桥、谐振电路电路等测量。等测量。交流电桥交流电桥交流电桥平衡条件为：交流电桥平衡条件为：若阻抗写成复指数形式时，平衡条若阻抗写成复指数形式时，平衡条件为件为:自感传感器测量电路自感传感器测量电路 第13页，本讲稿共16页Xian Univer

9、sity of Post&Telecommunications运算放大器运算放大器v电压跟随器v反相、同相放大器v加法器v电流-电压转换器v积分器、微分器v差分放大器v仪用放大器第14页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications信号处理电路信号处理电路v信号放大、滤波等；v多路模拟开关；v采样/保持电路；vA/D转换电路；v传感器信号的非线性校正第15页，本讲稿共16页Xian University of Post&Telecommunications新型传感器及检测技术新型传感器及检测技术v数字式传感器v光纤传感器v图像传感器v超声波传感器vGPSv无线传感网第16页，本讲稿共16页