傳感器概述與測(cè)量技術(shù)理論基礎(chǔ)

1、第1章 傳感器理論基礎(chǔ) 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 本章闡述傳感器及傳感技術(shù)的作用；傳感器及傳本章闡述傳感器及傳感技術(shù)的作用；傳感器及傳感技術(shù)的特點(diǎn)；傳感器的發(fā)展趨勢(shì)；傳感器的定義與感技術(shù)的特點(diǎn)；傳感器的發(fā)展趨勢(shì)；傳感器的定義與組成；傳感器的分類方法；傳感器的特性；測(cè)量、測(cè)組成；傳感器的分類方法；傳感器的特性；測(cè)量、測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)量誤差和誤差分析的基本概念。量系統(tǒng)、測(cè)量誤差和誤差分析的基本概念。 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 傳感器的定義、組成及發(fā)展趨勢(shì)傳感器的定義、組成及發(fā)展趨勢(shì) 傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)及定量描述方法傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)及定量描述方法傳感器傳感器技術(shù)技術(shù)通信通信技術(shù)技術(shù)傳感器的作用傳感器的作用信息社會(huì)

2、的三大技術(shù)：信息社會(huì)的三大技術(shù)：信息的采集信息的采集信息的傳輸信息的傳輸 信息的處理信息的處理計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)技術(shù)2.1 傳感器的概述傳感器的概述 人和機(jī)器進(jìn)行體力勞動(dòng)、腦力勞動(dòng)過(guò)程人和機(jī)器進(jìn)行體力勞動(dòng)、腦力勞動(dòng)過(guò)程五官五官感覺(jué)感覺(jué)傳感器傳感器大腦大腦筋肉筋肉計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)執(zhí)行器執(zhí)行器來(lái)自外界來(lái)自外界的信息的信息機(jī)器機(jī)器人人傳感器傳感器電五官電五官舉例：汽車用傳感器技術(shù)是促進(jìn)汽車電子化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之舉例：汽車用傳感器技術(shù)是促進(jìn)汽車電子化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，一般普通汽車大約裝有幾十只到近百只傳感器，而一。目前，一般普通汽車大約裝有幾十只到近百只傳感器，而豪華高級(jí)汽車大約使用豪華高級(jí)汽車大約

3、使用200300只傳感器。汽車用傳感器主要只傳感器。汽車用傳感器主要使用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和汽車狀態(tài)控制系統(tǒng)中。使用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和汽車狀態(tài)控制系統(tǒng)中。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器主要有：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器主要有：1、壓力傳感器：主要檢測(cè)汽缸負(fù)壓、大氣壓、汽缸內(nèi)壓、油、壓力傳感器：主要檢測(cè)汽缸負(fù)壓、大氣壓、汽缸內(nèi)壓、油壓等；壓等；2、溫度傳感器：主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸入氣體溫度、溫度傳感器：主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度等；冷卻水溫度、燃油溫度等；3、氣體濃度傳感器：主要用于檢測(cè)車體內(nèi)氣體和廢氣排放；、氣體濃度傳感器：主要用于檢測(cè)車體內(nèi)氣體和廢氣排放；4、

4、流量傳感器：主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)確定燃燒條件、控、流量傳感器：主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)確定燃燒條件、控制空燃比，啟動(dòng)、點(diǎn)火等；制空燃比，啟動(dòng)、點(diǎn)火等；5、位置和轉(zhuǎn)速傳感器：主要用于檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、位置和轉(zhuǎn)速傳感器：主要用于檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等；車速等；6、爆震傳感器：汽油在即將燃燒而沒(méi)有發(fā)生明顯爆燃時(shí)，燃、爆震傳感器：汽油在即將燃燒而沒(méi)有發(fā)生明顯爆燃時(shí)，燃燒速度最快、動(dòng)力性最好。用檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體振動(dòng)。燒速度最快、動(dòng)力性最好。用檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體振動(dòng)?；魻杺鞲衅靼惭b位置及作用霍爾傳感器安裝位置及作用作用：感應(yīng)凸輪軸作用：感應(yīng)凸輪軸位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)，將位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)，將此信號(hào)傳給此

5、信號(hào)傳給ECUECU以確以確定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻?？?。空氣流量計(jì)安裝位置及作用空氣流量計(jì)安裝位置及作用作用：熱膜式，作用：熱膜式，檢測(cè)進(jìn)氣量的多少，檢測(cè)進(jìn)氣量的多少，給發(fā)動(dòng)機(jī)給發(fā)動(dòng)機(jī)ECUECU提供進(jìn)提供進(jìn)氣數(shù)量信號(hào)。氣數(shù)量信號(hào)。ECUECU的安裝位置及作用的安裝位置及作用作用：發(fā)動(dòng)機(jī)管理作用：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，接收各種輸入系統(tǒng)，接收各種輸入信號(hào)并加以處理，輸信號(hào)并加以處理，輸出執(zhí)行命令出執(zhí)行命令水溫傳感器安裝位置及作用水溫傳感器安裝位置及作用作用：感應(yīng)冷卻水作用：感應(yīng)冷卻水溫度，并將其變成電溫度，并將其變成電信號(hào)傳給信號(hào)傳給ECUECU爆振傳感器安裝位置及作用爆振傳感器安裝位

6、置及作用 另一爆振傳感器安裝在三四缸之間的相另一爆振傳感器安裝在三四缸之間的相同位置同位置。作用：感應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的爆作用：感應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的爆振狀況。如產(chǎn)生爆振，將信號(hào)傳給振狀況。如產(chǎn)生爆振，將信號(hào)傳給ECUECU，ECUECU將對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，將對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，以消除或減輕爆振。以消除或減輕爆振。1.1.1 傳感器的概念和組成傳感器的概念和組成國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB規(guī)定：傳感器規(guī)定：傳感器(sensor)是是能能感受感受規(guī)定的被規(guī)定的被測(cè)量并能按一定的規(guī)律測(cè)量并能按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的成可用輸出信號(hào)的器件或裝置器件或裝置。 傳感器亦稱為：傳感器亦稱為：變換器變換器(transd

7、ucer)、轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器(converter)、檢測(cè)、檢測(cè)器器(detector)和變送器和變送器(transmitter)等等通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件信處理電路信處理電路電源電源非電量非電量電電 量量通俗的說(shuō)法通俗的說(shuō)法，傳感器是對(duì)物理、化學(xué)、生物等非電量敏感，并能，傳感器是對(duì)物理、化學(xué)、生物等非電量敏感，并能將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件（元件）。將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件（元件）。非電量非電量電量電量電量電量元元 件件信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)顯示信號(hào)顯示非電量非電量電量電量元元 件件，傳感器是將物理、化學(xué)、生物等非電量轉(zhuǎn)換成電量，傳感

8、器是將物理、化學(xué)、生物等非電量轉(zhuǎn)換成電量，并具有傳輸、顯示等功能的裝置。并具有傳輸、顯示等功能的裝置。1.1.2 傳感器的分類傳感器的分類壓力傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、角度傳感器壓力傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、角度傳感器1. 按輸入量分類：按輸入量分類：傳感器手冊(cè)等的編排通常采用這種方法傳感器手冊(cè)等的編排通常采用這種方法 2. 按傳感器工作原理進(jìn)行分類：按傳感器工作原理進(jìn)行分類： 應(yīng)變式傳感器，電阻式傳感器，應(yīng)變式傳感器，電阻式傳感器， 電容式傳感器，電感式傳感器，電容式傳感器，電感式傳感器， 壓電式傳感器，磁阻式傳感器，壓電式傳感器，磁阻式傳感器， 霍爾式傳感器，霍爾式傳感器， 磁

9、光式傳感器。磁光式傳感器。 通常的教科書(shū)均采用這種分類方法通常的教科書(shū)均采用這種分類方法3.按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分類按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分類 按照傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況，可分為能量控制型和能按照傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況，可分為能量控制型和能量轉(zhuǎn)換型傳感器兩大類。量轉(zhuǎn)換型傳感器兩大類。 所謂能量控制型傳感器是指其變換的能量是由外部電所謂能量控制型傳感器是指其變換的能量是由外部電源供給的，而外界的變化源供給的，而外界的變化(即傳感器輸入量的變化即傳感器輸入量的變化)只只起到控制的作用。如電阻、電感、電容等電參數(shù)傳感起到控制的作用。如電阻、電感、電容等電參數(shù)傳感器、霍耳傳感器等都屬于這一類傳感器。器、霍耳傳感器等都屬

10、于這一類傳感器。 能量轉(zhuǎn)換型傳感器，主要由能量變換元件構(gòu)成，它不能量轉(zhuǎn)換型傳感器，主要由能量變換元件構(gòu)成，它不需要外電源。如基于壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)需要外電源。如基于壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)等的傳感器都屬于此類傳感器。等的傳感器都屬于此類傳感器。4. 按輸出按輸出電量電量的形式進(jìn)行分類：的形式進(jìn)行分類： 模擬式傳感器模擬式傳感器 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器1.1.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性傳感器特性傳感器特性：描述傳感器：描述傳感器輸出與輸入關(guān)系特性輸出與輸入關(guān)系特性靜態(tài)特性：當(dāng)輸入量為常量，或變化緩慢時(shí)的輸出與靜態(tài)特性：當(dāng)輸入量為常量，或變化緩慢時(shí)的輸出與 輸入之間的關(guān)系

11、。輸入之間的關(guān)系。 動(dòng)態(tài)特性：當(dāng)輸入量隨時(shí)間較快變化時(shí)的輸出與輸入動(dòng)態(tài)特性：當(dāng)輸入量隨時(shí)間較快變化時(shí)的輸出與輸入之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 一個(gè)高精度的傳感器必須有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)一個(gè)高精度的傳感器必須有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性才能完成信號(hào)無(wú)失真的轉(zhuǎn)換。態(tài)特性才能完成信號(hào)無(wú)失真的轉(zhuǎn)換。動(dòng)態(tài)特性被測(cè)量隨時(shí)間較快變化動(dòng)態(tài)靜態(tài)特性或變化很緩慢）被測(cè)量不隨時(shí)間變化（靜（穩(wěn)）態(tài)2.2.1 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性靜態(tài)特性：當(dāng)輸入量為常量，或變化緩慢時(shí)的輸靜態(tài)特性：當(dāng)輸入量為常量，或變化緩慢時(shí)的輸 出與輸出與輸入之間的關(guān)系。入之間的關(guān)系。 傳感器的靜態(tài)特性一般輸入量與輸出量之間在數(shù)值上具傳感器的靜

12、態(tài)特性一般輸入量與輸出量之間在數(shù)值上具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系 靜態(tài)特性方程靜態(tài)特性方程(不考慮遲滯、蠕變及其他不穩(wěn)定因素）不考慮遲滯、蠕變及其他不穩(wěn)定因素） y=a0+a1x+a2x2+anxn 式中：式中：a0輸入量輸入量x為零時(shí)的輸出量；為零時(shí)的輸出量； a1 線性項(xiàng)系數(shù)，也是理想的靈敏度，線性項(xiàng)系數(shù)，也是理想的靈敏度， a2，an 非線性項(xiàng)系數(shù)。非線性項(xiàng)系數(shù)。 各項(xiàng)系數(shù)決定了特性曲線的具體形式各項(xiàng)系數(shù)決定了特性曲線的具體形式1.靈敏度靈敏度靈敏度：傳感器達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)輸出量的變化與靈敏度：傳感器達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)輸出量的變化與引起此變化的輸入量變化之比。引起此變化的輸入量變

13、化之比。xyS輸入變化量輸出變化量輸入、輸出同量綱時(shí)，輸入、輸出同量綱時(shí)，S稱為放大倍數(shù)稱為放大倍數(shù) 傳感器靜態(tài)特性性能指標(biāo)：傳感器靜態(tài)特性性能指標(biāo)： 對(duì)于線性傳感器，它的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的對(duì)于線性傳感器，它的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率，即斜率，即S = y / x。 非線性傳感器的靈敏度為一變量，如圖所示。非線性傳感器的靈敏度為一變量，如圖所示。 一般希望傳感器的靈敏度高，在滿量程范圍內(nèi)是恒一般希望傳感器的靈敏度高，在滿量程范圍內(nèi)是恒定的，即傳感器的輸出定的，即傳感器的輸出輸入特性為直線。輸入特性為直線。線性線性常數(shù)xyxyS非線性非線性 dxdyS nnxaxaxaay22102.

14、 線性度線性度一般可用下列多項(xiàng)式表示輸出一般可用下列多項(xiàng)式表示輸出輸入特性輸入特性在研究線性特性時(shí)，可不考慮零位輸出。多項(xiàng)式的輸在研究線性特性時(shí)，可不考慮零位輸出。多項(xiàng)式的輸出特性曲線如下圖所示。出特性曲線如下圖所示。（1）理想的線性特性，如下圖所示的直線。在這種）理想的線性特性，如下圖所示的直線。在這種情況下，有情況下，有所以傳感器的靈敏度為所以傳感器的靈敏度為0.320naaaaxay1常數(shù)1axySn1axySn（1）下面介紹多項(xiàng)式的三種特殊情況下面介紹多項(xiàng)式的三種特殊情況（2）僅有偶次非線性項(xiàng)，如下圖所示）僅有偶次非線性項(xiàng)，如下圖所示.其輸出其輸出輸輸入特性方程為入特性方程為.4422

15、1xaxaxay（2）yx0（3）僅有奇次非線性項(xiàng)，如下圖所示。）僅有奇次非線性項(xiàng)，如下圖所示。其輸出其輸出輸入特性方程式為輸入特性方程式為.55331xaxaxay輸入量輸入量x在在相當(dāng)大的變化范圍內(nèi)相當(dāng)大的變化范圍內(nèi)具有較寬的準(zhǔn)線性性。這是比具有較寬的準(zhǔn)線性性。這是比較接近于理想直線的非線性特較接近于理想直線的非線性特性，它相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)是對(duì)稱的，性，它相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)是對(duì)稱的，即即)()(xyxy它具有相當(dāng)寬的近似線性范圍它具有相當(dāng)寬的近似線性范圍（3） 擬合直線擬合直線:用一條直線（切線或割線）近似地代表實(shí)際曲用一條直線（切線或割線）近似地代表實(shí)際曲線的一段，使傳感器輸入輸出特性線性化，所采

16、用的直線稱線的一段，使傳感器輸入輸出特性線性化，所采用的直線稱為擬合直線。為擬合直線。(在非線性誤差不大的情況下在非線性誤差不大的情況下,采用直線擬合地辦采用直線擬合地辦法進(jìn)行線性化法進(jìn)行線性化) 線性度線性度(非線性誤差非線性誤差):輸入輸出特性曲線偏離擬合直線的程度。輸入輸出特性曲線偏離擬合直線的程度。通常用相對(duì)誤差表示。通常用相對(duì)誤差表示。%100maxFSLYLyYFSx理 想 特 性 曲 線實(shí) 際 特 性 曲 線o擬合直線的方法：擬合直線的方法：采用擬合直線的原則：獲得最小的非線性誤差，使用采用擬合直線的原則：獲得最小的非線性誤差，使用計(jì)算方便。計(jì)算方便。直線的擬合方法：直線的擬合方

17、法：(a) 理論擬合；理論擬合； (b) 過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合；過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合； (c) 端點(diǎn)連線擬合；端點(diǎn)連線擬合； (d) 端點(diǎn)平移擬合端點(diǎn)平移擬合 （e）最小二乘法）最小二乘法yYFSoLmaxxyYFSL1LmaxL2oxyYFSLmaxxyYFSL1L2L3L3Lmaxox(a)(b)(c)(d)o實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差非線性誤差，如圖中所示的如圖中所示的值，取其中最大值與輸出滿刻度值（值，取其中最大值與輸出滿刻度值（滿量程滿量程）之）之比作為評(píng)價(jià)非線性誤差（或線性度）的指標(biāo)。比作為評(píng)價(jià)非線性誤差（或線性度）的指標(biāo)。

18、線性化補(bǔ)償方法線性化補(bǔ)償方法擬合直線法差動(dòng)法非線性補(bǔ)償法補(bǔ)償線路或補(bǔ)償軟件 線性化補(bǔ)償目的：線性化補(bǔ)償目的：使傳感器特性曲線趨于線性，有利于簡(jiǎn)化傳感器的理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，有利于標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理，有利于刻度均勻，提高測(cè)量精度。以以差動(dòng)工作方式差動(dòng)工作方式可以消除電氣元件中的偶次分量，顯著地改善線性可以消除電氣元件中的偶次分量，顯著地改善線性范圍。例如差動(dòng)傳感器的一邊輸出為范圍。例如差動(dòng)傳感器的一邊輸出為 nnxaxaxaxay.332211另一邊反向輸出為另一邊反向輸出為nnnxaxaxaxay) 1(.332212總輸出為二者之差，即總輸出為二者之差，即)(25533121xaxaxayyy從

19、此可見(jiàn)，差動(dòng)式傳感器消除了偶次項(xiàng)，使線性得到從此可見(jiàn)，差動(dòng)式傳感器消除了偶次項(xiàng)，使線性得到 改善，同改善，同時(shí)使靈敏度提高一倍。時(shí)使靈敏度提高一倍。3. 遲滯遲滯 （回程誤差、變差）（回程誤差、變差）Hmax正反行程間輸出的最大差值正反行程間輸出的最大差值 %100maxFSHyH 回程誤差表明的是在正反行程期間輸出回程誤差表明的是在正反行程期間輸出-輸入特性曲輸入特性曲線不重合的程度。線不重合的程度。遲滯（或稱遲環(huán)）特性表明傳感器在正（輸入量增大）遲滯（或稱遲環(huán)）特性表明傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐唐陂g輸出反（輸入量減?。┬谐唐陂g輸出輸入特性曲線不重合輸入特性曲線不重合的程度

20、。的程度。產(chǎn)生回程誤差的原因：產(chǎn)生回程誤差的原因： 一般滯后現(xiàn)象引起：一般滯后現(xiàn)象引起：由于磁性材料的磁由于磁性材料的磁化和材料受力變形化和材料受力變形 儀器的不工作區(qū)引起：儀器的不工作區(qū)引起：機(jī)械部分存在機(jī)械部分存在（軸承）間隙、摩擦、（緊固件）松動(dòng)、材（軸承）間隙、摩擦、（緊固件）松動(dòng)、材料內(nèi)摩擦、積塵等缺陷造成輸入變化對(duì)輸出料內(nèi)摩擦、積塵等缺陷造成輸入變化對(duì)輸出無(wú)影響。無(wú)影響。4. 重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)所得特重復(fù)性表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)所得特性曲線不一致性程度。多次重復(fù)測(cè)試的曲線重復(fù)性好，誤差也小。性曲線不一致性程度。多

21、次重復(fù)測(cè)試的曲線重復(fù)性好，誤差也小。重復(fù)特性的好壞是與許多因素有關(guān)的，與產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象具有相同的重復(fù)特性的好壞是與許多因素有關(guān)的，與產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象具有相同的原因。原因。yx0Rmax2Rmax1 不不重復(fù)性指標(biāo)一般采用輸出最大不重復(fù)性指標(biāo)一般采用輸出最大不重復(fù)誤差重復(fù)誤差Rmax與與滿量程滿量程輸出的百輸出的百分比表示：分比表示：%100maxSFRyR%100)32(SFRy重復(fù)性誤差重復(fù)性誤差ez可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算yx0Rmax2Rmax1重復(fù)性誤差反應(yīng)的是校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的離散程度，屬于隨機(jī)誤差。重復(fù)性誤差反應(yīng)的是校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的離散程度，屬于隨機(jī)誤差。取取2：置信概率為：置信概率為95.4%取取3

22、：置信概率為：置信概率為99.73%100)32(SFRy1)(12nyynii 式中：式中： yi測(cè)量值；測(cè)量值； y測(cè)量值的算術(shù)平均值；測(cè)量值的算術(shù)平均值； n測(cè)量次數(shù)。測(cè)量次數(shù)。 為標(biāo)準(zhǔn)偏差。誤差服從正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)偏差可以根據(jù)貝塞為標(biāo)準(zhǔn)偏差。誤差服從正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)偏差可以根據(jù)貝塞爾公式來(lái)計(jì)算：爾公式來(lái)計(jì)算：5. 漂移漂移 漂移：漂移：指?jìng)鞲衅髟谳斎肓坎蛔兊那闆r下，其輸出量隨著時(shí)間變化稱為漂移。 產(chǎn)生原因：傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；周圍環(huán)境（如產(chǎn)生原因：傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）溫度、濕度等） 常見(jiàn)漂移：溫漂常見(jiàn)漂移：溫漂 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移6. 精確度（精度）精確度（精度）說(shuō)

23、明精確度的指標(biāo)有三個(gè)：說(shuō)明精確度的指標(biāo)有三個(gè)：精密度精密度、正確度正確度和和精確度精確度。 精密度：說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的分散性。對(duì)應(yīng)精密度：說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的分散性。對(duì)應(yīng)隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差。. 正確度：測(cè)量結(jié)果偏離真值的程度。對(duì)應(yīng)正確度：測(cè)量結(jié)果偏離真值的程度。對(duì)應(yīng)系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差。. 精確度：它含有精密度與正確度之和的意思，即測(cè)精確度：它含有精密度與正確度之和的意思，即測(cè)量的綜合優(yōu)良程度。簡(jiǎn)單情況為上述兩者之和。通常量的綜合優(yōu)良程度。簡(jiǎn)單情況為上述兩者之和。通常精度是以測(cè)量誤差的相對(duì)值來(lái)表示。精度是以測(cè)量誤差的相對(duì)值來(lái)表示。 為加深對(duì)精密度、準(zhǔn)確度和精確度的理解，下面用打?yàn)榧由顚?duì)精密度、準(zhǔn)確度和精確度的

24、理解，下面用打靶的例子來(lái)說(shuō)明。子彈落在靶心周圍有三種情況：靶的例子來(lái)說(shuō)明。子彈落在靶心周圍有三種情況： 圖圖(a)的彈著點(diǎn)很分散，表明它的精密度很低；的彈著點(diǎn)很分散，表明它的精密度很低； 圖圖(b)的彈著點(diǎn)集中但偏向一方，表明精密度高但準(zhǔn)的彈著點(diǎn)集中但偏向一方，表明精密度高但準(zhǔn)確度低；確度低； 圖圖(c)的彈著點(diǎn)集中靶心，則表明既精密又準(zhǔn)確，即精的彈著點(diǎn)集中靶心，則表明既精密又準(zhǔn)確，即精確度高。確度高。%100.SFYAA式中式中A傳感器精度；傳感器精度； A 測(cè)量范圍內(nèi)允許的最大絕對(duì)誤差；測(cè)量范圍內(nèi)允許的最大絕對(duì)誤差；YF.S滿量程輸出。滿量程輸出。工程應(yīng)用中，引入一個(gè)工程應(yīng)用中，引入一個(gè)精

25、度等級(jí)概念精度等級(jí)概念，用，用A表示，表示，A的數(shù)的數(shù)值表示傳感器在規(guī)定條件下，其允許的最大絕對(duì)誤差相值表示傳感器在規(guī)定條件下，其允許的最大絕對(duì)誤差相對(duì)于其測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)。表示為對(duì)于其測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)。表示為指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定測(cè)量范內(nèi)能檢測(cè)出被測(cè)輸入量的最小變指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定測(cè)量范內(nèi)能檢測(cè)出被測(cè)輸入量的最小變化量。有時(shí)對(duì)該值用相對(duì)滿量程輸入值的百分?jǐn)?shù)表示，化量。有時(shí)對(duì)該值用相對(duì)滿量程輸入值的百分?jǐn)?shù)表示，則稱為分辨率。則稱為分辨率。能使傳感器的輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的最小被測(cè)輸入能使傳感器的輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的最小被測(cè)輸入量值，即量值，即零點(diǎn)附近零點(diǎn)附近的分辨能力（死區(qū)被測(cè)變化量不的分辨能力（死區(qū)被

26、測(cè)變化量不引起響應(yīng)的區(qū)域）引起響應(yīng)的區(qū)域）6. 分辨力、閾值分辨力、閾值閾值：閾值：1、動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問(wèn)題、動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問(wèn)題在實(shí)際測(cè)試工作中，大量的被測(cè)信號(hào)是動(dòng)態(tài)信號(hào)，傳感在實(shí)際測(cè)試工作中，大量的被測(cè)信號(hào)是動(dòng)態(tài)信號(hào)，傳感器對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)量任務(wù)不僅需要精確地測(cè)量信號(hào)器對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)量任務(wù)不僅需要精確地測(cè)量信號(hào)幅幅值的大小值的大小，而且需要測(cè)量和記錄動(dòng)態(tài)信號(hào)變換過(guò)程的，而且需要測(cè)量和記錄動(dòng)態(tài)信號(hào)變換過(guò)程的波形波形，這就要求傳感器能迅速準(zhǔn)確地測(cè)出信號(hào)，這就要求傳感器能迅速準(zhǔn)確地測(cè)出信號(hào)幅值幅值的的大小和無(wú)失真的再現(xiàn)被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的大小和無(wú)失真的再現(xiàn)被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的波形波形。傳感器的

27、動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)激勵(lì)激勵(lì)（輸入）的（輸入）的響應(yīng)響應(yīng)（輸出）特性。一個(gè)動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其（輸出）特性。一個(gè)動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出輸出隨隨時(shí)間時(shí)間變化的規(guī)律變化的規(guī)律，將能同時(shí)再現(xiàn)，將能同時(shí)再現(xiàn)輸入輸入隨時(shí)間隨時(shí)間變化的規(guī)變化的規(guī)律律（變化曲線），即具有相同的（變化曲線），即具有相同的時(shí)間函數(shù)時(shí)間函數(shù)。 這種影響動(dòng)態(tài)特性的這種影響動(dòng)態(tài)特性的“固有因素固有因素”任何傳感器都有，只不過(guò)它們?nèi)魏蝹鞲衅鞫加?，只不過(guò)它們的表現(xiàn)形式和作用程度不同而已。研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性主要是從的表現(xiàn)形式和作用程度不同而已。研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性主要是從測(cè)量誤差角度分析產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差的原

28、因以及改善措施。測(cè)量誤差角度分析產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差的原因以及改善措施。一個(gè)測(cè)量水溫的實(shí)驗(yàn)過(guò)程一個(gè)測(cè)量水溫的實(shí)驗(yàn)過(guò)程T0T 從從T0逐漸上升到逐漸上升到T，熱電偶指示出來(lái)溫度從，熱電偶指示出來(lái)溫度從T0上升到上升到T，歷經(jīng)了時(shí)，歷經(jīng)了時(shí)間從間從t0到到t的過(guò)渡過(guò)程，如圖所示。沒(méi)有這樣一個(gè)過(guò)程就不會(huì)得到正的過(guò)渡過(guò)程，如圖所示。沒(méi)有這樣一個(gè)過(guò)程就不會(huì)得到正確的測(cè)量結(jié)果。而從確的測(cè)量結(jié)果。而從t0t過(guò)渡過(guò)程中，測(cè)試曲線始終與溫度從過(guò)渡過(guò)程中，測(cè)試曲線始終與溫度從T0跳跳變到變到T的階躍波形存在差值，這個(gè)差值就稱為動(dòng)態(tài)誤差，從記錄波的階躍波形存在差值，這個(gè)差值就稱為動(dòng)態(tài)誤差，從記錄波形看，測(cè)試具有一定失真。形

29、看，測(cè)試具有一定失真。TtTT0tt02 2、研究傳感器動(dòng)態(tài)特性的方法及其指標(biāo)、研究傳感器動(dòng)態(tài)特性的方法及其指標(biāo)在對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的分析和動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)，為了便于比較和評(píng)在對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的分析和動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)，為了便于比較和評(píng)價(jià)，常常采用價(jià)，常常采用正弦變化正弦變化和和階躍變化階躍變化的輸入信號(hào)。的輸入信號(hào)。在采用正弦輸入研究傳感器頻域動(dòng)態(tài)特性時(shí)，常用在采用正弦輸入研究傳感器頻域動(dòng)態(tài)特性時(shí)，常用幅頻特性幅頻特性和和相頻相頻特性特性來(lái)描述傳感器的動(dòng)態(tài)特性，其重要指標(biāo)是來(lái)描述傳感器的動(dòng)態(tài)特性，其重要指標(biāo)是頻帶寬度頻帶寬度，簡(jiǎn)稱帶寬。，簡(jiǎn)稱帶寬。帶寬是指增益變化不超過(guò)某一規(guī)定分貝值的頻率范圍。帶寬

30、是指增益變化不超過(guò)某一規(guī)定分貝值的頻率范圍。研究動(dòng)態(tài)特性可以從研究動(dòng)態(tài)特性可以從時(shí)域時(shí)域和和頻域頻域兩個(gè)方面采用兩個(gè)方面采用瞬態(tài)響應(yīng)法瞬態(tài)響應(yīng)法和和頻率頻率響應(yīng)法響應(yīng)法來(lái)分析。由于輸入信號(hào)的時(shí)間函數(shù)形式是多種多樣的，在來(lái)分析。由于輸入信號(hào)的時(shí)間函數(shù)形式是多種多樣的，在時(shí)域內(nèi)研究傳感器的響應(yīng)特性時(shí)，只能研究幾種特定的輸入時(shí)間時(shí)域內(nèi)研究傳感器的響應(yīng)特性時(shí)，只能研究幾種特定的輸入時(shí)間函數(shù)如函數(shù)如階躍函數(shù)階躍函數(shù)、脈沖函數(shù)脈沖函數(shù)和斜坡函數(shù)等的響應(yīng)特性。在頻域內(nèi)和斜坡函數(shù)等的響應(yīng)特性。在頻域內(nèi)研究動(dòng)態(tài)特性一般是采用研究動(dòng)態(tài)特性一般是采用正弦函數(shù)正弦函數(shù)得到頻率響應(yīng)特性。得到頻率響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特

31、性好的傳感器頻率響應(yīng)范圍很寬。好的傳感器頻率響應(yīng)范圍很寬。3、傳感器的數(shù)學(xué)模型（特征方程）、傳感器的數(shù)學(xué)模型（特征方程）在動(dòng)態(tài)測(cè)量情況下，如果輸入量隨時(shí)間變化時(shí)，輸出量能立即隨在動(dòng)態(tài)測(cè)量情況下，如果輸入量隨時(shí)間變化時(shí)，輸出量能立即隨之無(wú)失真地變化的話，那么這樣的傳感器可以看做是理想的。但之無(wú)失真地變化的話，那么這樣的傳感器可以看做是理想的。但是實(shí)際的傳感器總是存在著諸如彈性、慣性和阻尼等元件。此時(shí)，是實(shí)際的傳感器總是存在著諸如彈性、慣性和阻尼等元件。此時(shí)，輸出輸出y不僅與輸入不僅與輸入x有關(guān)，而且還與輸入量的變化速度有關(guān)，而且還與輸入量的變化速度dx/dt，加速加速度度d2x/dt2等有關(guān)。等

32、有關(guān)。要精確地建立傳感器（或測(cè)試系統(tǒng)）的數(shù)學(xué)模型是很困難的。在要精確地建立傳感器（或測(cè)試系統(tǒng)）的數(shù)學(xué)模型是很困難的。在工程上總是采取一些近似的方法，忽略一些影響不大的因素，給工程上總是采取一些近似的方法，忽略一些影響不大的因素，給數(shù)學(xué)模型的確立和求解都帶來(lái)很多方便。數(shù)學(xué)模型的確立和求解都帶來(lái)很多方便。1.1.4 傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào)傳感器的命名、代號(hào)和圖形符號(hào) 傳感器的代號(hào)：根據(jù)國(guó)標(biāo)傳感器的代號(hào)：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 766687 規(guī)定，規(guī)定，一種傳感器的代號(hào)應(yīng)包括以下四部分：一種傳感器的代號(hào)應(yīng)包括以下四部分： 傳感器的圖形符號(hào)傳感器圖形符號(hào)的說(shuō)明傳感器圖形符號(hào)的說(shuō)明(1)x被測(cè)量符號(hào)；被測(cè)量

33、符號(hào)； 轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理傳感器圖形符號(hào)的說(shuō)明傳感器圖形符號(hào)的說(shuō)明(2)對(duì)角線對(duì)角線內(nèi)在的能量轉(zhuǎn)換功能；內(nèi)在的能量轉(zhuǎn)換功能；(A)、(B)輸入、輸出信號(hào)輸入、輸出信號(hào)傳感器的電氣引線，應(yīng)根據(jù)接線圖設(shè)計(jì)需要，從正方形的三傳感器的電氣引線，應(yīng)根據(jù)接線圖設(shè)計(jì)需要，從正方形的三條邊線垂直引出；條邊線垂直引出；如果引線需要接地或接殼體、接線板，應(yīng)按照如果引線需要接地或接殼體、接線板，應(yīng)按照GB 4728.2 中的中的規(guī)定繪制，規(guī)定繪制，1.1.5 傳感器的發(fā)展動(dòng)向傳感器的發(fā)展動(dòng)向 經(jīng)歷了三代：經(jīng)歷了三代： 1、結(jié)構(gòu)型傳感器、結(jié)構(gòu)型傳感器 2、物性型傳感器、物性型傳感器 3、靈巧型傳感器、靈巧型傳感器 結(jié)構(gòu)

34、型結(jié)構(gòu)型傳感器特征傳感器特征 在將非電量轉(zhuǎn)換成電量的過(guò)程中，傳感器在將非電量轉(zhuǎn)換成電量的過(guò)程中，傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化 如電阻應(yīng)變式傳感器；電感式傳感器；電容式傳感器等如電阻應(yīng)變式傳感器；電感式傳感器；電容式傳感器等線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵極板極板1極板極板2物性型物性型傳感器特征傳感器特征 在轉(zhuǎn)換非電量到電量的過(guò)程中，傳感器在轉(zhuǎn)換非電量到電量的過(guò)程中，傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)不發(fā)生變化結(jié)構(gòu)參數(shù)不發(fā)生變化。 半導(dǎo)體溫度傳感器半導(dǎo)體溫度傳感器 磁光電流傳感器磁光電流傳感器 PTC,NTC靈巧型靈巧型傳感器傳感器 靈巧型傳感器是在物性型傳感器基礎(chǔ)上，隨著大規(guī)模集成靈巧型傳感器是在物性型傳感器

35、基礎(chǔ)上，隨著大規(guī)模集成技術(shù)發(fā)展而誕生的集成型傳感器。它具有部分人工智能。技術(shù)發(fā)展而誕生的集成型傳感器。它具有部分人工智能。1.1.1 測(cè)量方法測(cè)量方法 測(cè)量的定義測(cè)量的定義: : 確定被測(cè)量的值或獲取測(cè)量結(jié)果為目的確定被測(cè)量的值或獲取測(cè)量結(jié)果為目的的一系列操作。的一系列操作。 該操作可以通過(guò)手動(dòng)的或自動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行。該操作可以通過(guò)手動(dòng)的或自動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行。 從計(jì)量學(xué)的角度上講從計(jì)量學(xué)的角度上講 測(cè)量就是利用實(shí)驗(yàn)手段，把待測(cè)量與已知的同類測(cè)量就是利用實(shí)驗(yàn)手段，把待測(cè)量與已知的同類量進(jìn)行直接或間接的比較，將已知量作為計(jì)量單位，量進(jìn)行直接或間接的比較，將已知量作為計(jì)量單位，求得比值的過(guò)程求得比值的過(guò)

36、程。nux uxn 1.2.1 測(cè)量技術(shù)理論基礎(chǔ)測(cè)量技術(shù)理論基礎(chǔ)1.根據(jù)獲得測(cè)量值的方法分類：根據(jù)獲得測(cè)量值的方法分類： （1）直接測(cè)量）直接測(cè)量被測(cè)量之間從測(cè)量?jī)x器上讀出。被測(cè)量之間從測(cè)量?jī)x器上讀出。（2） 間接測(cè)量間接測(cè)量 被測(cè)量通過(guò)與其有函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)直接測(cè)量值計(jì)算被測(cè)量通過(guò)與其有函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)直接測(cè)量值計(jì)算得到。得到。 （3）組合測(cè)量）組合測(cè)量被測(cè)量必須通過(guò)求解方程組而得到。被測(cè)量必須通過(guò)求解方程組而得到。2.根據(jù)測(cè)量方式分類：根據(jù)測(cè)量方式分類：（1） 偏差法測(cè)量偏差法測(cè)量被測(cè)量的值從儀表指針的位移來(lái)得到。屬于直讀被測(cè)量的值從儀表指針的位移來(lái)得到。屬于直讀 （2）零位法測(cè)量）零位法測(cè)量

37、用測(cè)量?jī)x表的零位反映測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)用測(cè)量?jī)x表的零位反映測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài) （3）微差法測(cè)量）微差法測(cè)量有機(jī)結(jié)合了偏差法測(cè)量和零位法測(cè)量有機(jī)結(jié)合了偏差法測(cè)量和零位法測(cè)量 3.根據(jù)測(cè)量條件不同分類根據(jù)測(cè)量條件不同分類 ： 等精度測(cè)量等精度測(cè)量 非等精度測(cè)量非等精度測(cè)量 4.根據(jù)被測(cè)量變化快慢分類根據(jù)被測(cè)量變化快慢分類 ： 靜態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量 動(dòng)態(tài)測(cè)量動(dòng)態(tài)測(cè)量 5.根據(jù)測(cè)量敏感元件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸根據(jù)測(cè)量敏感元件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸分類分類 ： 接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量 6.根據(jù)測(cè)量結(jié)果的獲取方式分類：根據(jù)測(cè)量結(jié)果的獲取方式分類： 工程測(cè)量、工程測(cè)量、 精密測(cè)量精密測(cè)量1.

38、2.2 測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)1測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成 完成一個(gè)檢測(cè)任務(wù)，往往需要多臺(tái)裝置有機(jī)地組合在一完成一個(gè)檢測(cè)任務(wù)，往往需要多臺(tái)裝置有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)。起，形成一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)。 測(cè)量系統(tǒng)的功能：應(yīng)具有對(duì)被測(cè)對(duì)象的特征量進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)量系統(tǒng)的功能：應(yīng)具有對(duì)被測(cè)對(duì)象的特征量進(jìn)行檢測(cè)、傳輸、處理及顯示等。傳輸、處理及顯示等。 檢測(cè)系統(tǒng)組成：傳感器、變送器（變換器）和其他變換檢測(cè)系統(tǒng)組成：傳感器、變送器（變換器）和其他變換裝置等組成。裝置等組成。測(cè)量系統(tǒng)組成框圖測(cè)量系統(tǒng)組成框圖 各部分作用各部分作用?被測(cè)量被測(cè)量被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象傳感器傳感器變送器變送器傳輸對(duì)象傳輸對(duì)象信號(hào)處理信號(hào)處理顯示

39、裝置顯示裝置2測(cè)量系統(tǒng)類型測(cè)量系統(tǒng)類型 包括：開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)、閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)包括：開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)、閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng) （1）開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)）開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，信息變換開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，信息變換只沿著一個(gè)方向進(jìn)行。只沿著一個(gè)方向進(jìn)行。被 測(cè) 對(duì) 象x傳 感 、 變 送k1x1放 大k2x2顯 示k3y特性特性? 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；儀表精度不易提高；儀表的靈特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；儀表精度不易提高；儀表的靈敏度與儀表的環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)有關(guān)敏度與儀表的環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)有關(guān).（2）閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)）閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng) 閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)有兩個(gè)通道，一為正向通道，一為閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)有兩個(gè)通道，一為正向通道，一為反饋

40、通道反饋通道被 測(cè) 對(duì) 象x傳 感 、 變 送k1x1x放 大k2x2輸 出 、 顯 示k3y反 饋xf特性特性? 特點(diǎn)：精度高；靈敏度高。閉環(huán)結(jié)構(gòu)的儀表當(dāng)正向特點(diǎn)：精度高；靈敏度高。閉環(huán)結(jié)構(gòu)的儀表當(dāng)正向通道總傳遞系數(shù)通道總傳遞系數(shù)K足夠大的情況下，采取較小的反饋?zhàn)銐虼蟮那闆r下，采取較小的反饋系數(shù)系數(shù)，則可獲得較高的靈敏度和儀表精度。，則可獲得較高的靈敏度和儀表精度。1.3.1測(cè)量誤差測(cè)量誤差測(cè)量誤差的定義測(cè)量誤差的定義: 測(cè)量誤差測(cè)得值真值測(cè)量誤差測(cè)得值真值 真值真值： 是指一個(gè)特定的物理量在一定條件下所定義的客觀量值又稱為理論值或定義值。 約定真值約定真值: 是指對(duì)于給定用途具有適當(dāng)不確定

41、度的、賦予特定量的值。 誤差是針對(duì)真值而言的，真值一般都是指約定真值。誤差是針對(duì)真值而言的，真值一般都是指約定真值。 1.3 測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理1測(cè)量誤差的表示方法測(cè)量誤差的表示方法 （1）絕對(duì)誤差）絕對(duì)誤差 （2）實(shí)際相對(duì)誤差）實(shí)際相對(duì)誤差 （3）引用誤差）引用誤差 （4）基本誤差）基本誤差 傳感器或儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差傳感器或儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差 （5）附加誤差）附加誤差 傳感器或儀表偏離額定條件下出現(xiàn)的誤差傳感器或儀表偏離額定條件下出現(xiàn)的誤差%100LLx %100測(cè)量范圍下限測(cè)量范圍上限例例1：滿度值為：滿度值為100mA、1.0級(jí)的電流表

42、，求測(cè)量值分級(jí)的電流表，求測(cè)量值分別為別為 100mA、20mA 時(shí)的絕對(duì)誤差和實(shí)際相對(duì)誤差。時(shí)的絕對(duì)誤差和實(shí)際相對(duì)誤差。解：精度等級(jí)解：精度等級(jí)S=1.0，則引用誤差，則引用誤差1.0 %可求得最大絕對(duì)誤差可求得最大絕對(duì)誤差100( 1.0 )1.0mmxmAmA %實(shí)際相對(duì)誤差實(shí)際相對(duì)誤差2221.0100%5%20 xxmAxmA 1111.0100%1%100 xxmAxmA 為了減小相對(duì)誤差，儀表的滿刻度值應(yīng)接近測(cè)量值。為了減小相對(duì)誤差，儀表的滿刻度值應(yīng)接近測(cè)量值。例例2 2：某被測(cè)電壓為：某被測(cè)電壓為8080伏左右，現(xiàn)有伏左右，現(xiàn)有0.50.5級(jí)、量級(jí)、量程為程為300300伏和伏

43、和1.01.0級(jí)、量程為級(jí)、量程為100100伏兩塊電壓表，伏兩塊電壓表，問(wèn)選用哪一塊合適？問(wèn)選用哪一塊合適？解：對(duì)于解：對(duì)于0.5級(jí)電壓表可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差級(jí)電壓表可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為為111mmxx( 0.5 ) 3001.5VV % 按照誤差整量化原則，該電壓表的絕對(duì)誤差為按照誤差整量化原則，該電壓表的絕對(duì)誤差為111.5mxxV 實(shí)際相對(duì)誤差為實(shí)際相對(duì)誤差為111100 xx% = 1.875% 同理，我們可以算出同理，我們可以算出1.0級(jí)電壓表的誤差，并比較。級(jí)電壓表的誤差，并比較。對(duì)于對(duì)于1.0級(jí)電壓表可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為級(jí)電壓表可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為222mmxx(

44、 1.0 ) 1001.0VV % 按照誤差整量化原則，該電壓表的絕對(duì)誤差為按照誤差整量化原則，該電壓表的絕對(duì)誤差為221.0mxxV 實(shí)際相對(duì)誤差為實(shí)際相對(duì)誤差為222100 xx% = 1.25%結(jié)論：結(jié)論：2.2.測(cè)量誤差的性質(zhì)測(cè)量誤差的性質(zhì)（1 1）隨機(jī)誤差）隨機(jī)誤差 在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)知隨機(jī)變化著的誤差稱值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)知隨機(jī)變化著的誤差稱為隨機(jī)誤差。為隨機(jī)誤差。 但就誤差的總體而言，服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。但就誤差的總體而言，服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。ixx隨即誤差等于：隨即誤差等于：隨即誤差不能用簡(jiǎn)單的修正值

45、來(lái)修正，要用統(tǒng)計(jì)的方隨即誤差不能用簡(jiǎn)單的修正值來(lái)修正，要用統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算她出現(xiàn)的可能性。法計(jì)算她出現(xiàn)的可能性。12()/nxxxxn（2 2）系統(tǒng)誤差）系統(tǒng)誤差 在同一測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)在同一測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量多次測(cè)量時(shí)，按一定規(guī)律（如線性、多項(xiàng)式、量多次測(cè)量時(shí)，按一定規(guī)律（如線性、多項(xiàng)式、周期性等函數(shù)規(guī)律）出現(xiàn)的誤差稱為周期性等函數(shù)規(guī)律）出現(xiàn)的誤差稱為系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差。（3）粗大誤差）粗大誤差 明顯偏離預(yù)期范圍的測(cè)量誤差稱為粗明顯偏離預(yù)期范圍的測(cè)量誤差稱為粗大誤差，粗大誤差又稱疏忽誤差。大誤差，粗大誤差又稱疏忽誤差。系統(tǒng)誤差等于系統(tǒng)誤差等于xL系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)： 只要測(cè)量條件不變，誤差即為確定值。只要測(cè)量條件不變，誤差即為確定值。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因很多產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因很