自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

1、第1章 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的基本概念1.2 1.2 測(cè)量方法測(cè)量方法 1.3 1.3 傳感器的一般特性傳感器的一般特性1.4 1.4 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理 基本要求基本要求了解檢測(cè)技術(shù)及儀表的地位與作用了解檢測(cè)技術(shù)及儀表的地位與作用理解傳感器和敏感器的基本概念理解傳感器和敏感器的基本概念 掌握檢測(cè)儀表與系統(tǒng)的基本組成掌握檢測(cè)儀表與系統(tǒng)的基本組成 靜態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量 對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量亦屬于靜態(tài)測(cè)量。測(cè)量亦屬于靜態(tài)測(cè)量。 最高、最低最高、最低溫度計(jì)溫度計(jì) 動(dòng)態(tài)測(cè)量動(dòng)態(tài)測(cè)量 地震測(cè)量地震測(cè)量振動(dòng)波形振動(dòng)波形便攜式儀表便攜式儀表 可以顯示波形可以顯示波形的手持示波器

2、的手持示波器直接測(cè)量直接測(cè)量 電子卡尺電子卡尺接觸式測(cè)量接觸式測(cè)量 非接觸式測(cè)量非接觸式測(cè)量 例：雷達(dá)測(cè)速例：雷達(dá)測(cè)速車載電子警察車載電子警察離線測(cè)量離線測(cè)量 產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)在線測(cè)量在線測(cè)量 在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的一致性和加工精度。1.1.1 1.1.1 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在自動(dòng)化專業(yè)中的地位自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在自動(dòng)化專業(yè)中的地位 與作用與作用n測(cè)量測(cè)量：以確定量值為目的的一組操作。：以確定量值為目的的一組操作。n檢驗(yàn)檢驗(yàn)：分辨出被測(cè)參數(shù)的量值是否歸屬某一范：分辨出被測(cè)參數(shù)的量值是否歸屬某一范圍帶，從而判別被測(cè)參數(shù)是否合格、現(xiàn)象是否圍帶，從而判別被測(cè)參數(shù)是否合格、現(xiàn)象是否存在等

3、。存在等。n檢測(cè)檢測(cè)：包含了測(cè)量與檢驗(yàn)兩方面的內(nèi)容。：包含了測(cè)量與檢驗(yàn)兩方面的內(nèi)容。n自動(dòng)檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)：在自動(dòng)化領(lǐng)域中，需要對(duì)某些重要：在自動(dòng)化領(lǐng)域中，需要對(duì)某些重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)的測(cè)量、檢驗(yàn)。這類無需參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)的測(cè)量、檢驗(yàn)。這類無需人手工操作而自動(dòng)完成的檢測(cè)。人手工操作而自動(dòng)完成的檢測(cè)。n自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的核心是如何將各種非電量轉(zhuǎn)換為自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的核心是如何將各種非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過對(duì)該電信號(hào)的測(cè)量來檢測(cè)原非電量，電信號(hào)，通過對(duì)該電信號(hào)的測(cè)量來檢測(cè)原非電量，常稱之為非電量檢測(cè)技術(shù)。常稱之為非電量檢測(cè)技術(shù)。n優(yōu)越性：優(yōu)越性： 便于擴(kuò)展測(cè)量的幅值范圍便于擴(kuò)展測(cè)量的幅值范圍(量程量程)

4、便于擴(kuò)寬測(cè)量的頻率范圍便于擴(kuò)寬測(cè)量的頻率范圍(頻帶頻帶)便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)測(cè)量便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)測(cè)量便于與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合便于與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合, 實(shí)現(xiàn)測(cè)量的智能化和實(shí)現(xiàn)測(cè)量的智能化和網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化n被控制的參數(shù)一般為非電量。要對(duì)被控對(duì)象實(shí)施被控制的參數(shù)一般為非電量。要對(duì)被控對(duì)象實(shí)施閉環(huán)控制，檢測(cè)裝置是必須配置的，它將被控制閉環(huán)控制，檢測(cè)裝置是必須配置的，它將被控制的參數(shù)轉(zhuǎn)換為控制器能夠接受的電信號(hào)。的參數(shù)轉(zhuǎn)換為控制器能夠接受的電信號(hào)。圖1-1 糖化過程溫度控制系統(tǒng)方框圖地位與作用：地位與作用：科學(xué)研究的手段科學(xué)研究的手段:諾貝爾物理和化學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾物理和化學(xué)獎(jiǎng) 中有中有1/4是屬于測(cè)試方法和

5、儀器創(chuàng)新。是屬于測(cè)試方法和儀器創(chuàng)新。促進(jìn)生產(chǎn)的主流環(huán)節(jié)促進(jìn)生產(chǎn)的主流環(huán)節(jié)國民經(jīng)濟(jì)的國民經(jīng)濟(jì)的“倍增器倍增器”軍事上的戰(zhàn)斗力軍事上的戰(zhàn)斗力現(xiàn)代生活的好幫手現(xiàn)代生活的好幫手信息產(chǎn)業(yè)的源頭信息產(chǎn)業(yè)的源頭n1.1.2 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成n1 傳感器（信號(hào)的獲得）n直接感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和傳感元件組成。n敏感元件是指?jìng)鞲衅髦兄苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，傳感元件是指能將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的部分。n傳感器輸出信號(hào)有很多形式：電阻、電感、電容、電壓、電流、頻率、脈沖等，形式由傳感器的原理確定。圖圖1-2 1-2 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組

6、成框圖 n2 2 測(cè)量電路（信號(hào)調(diào)理器）測(cè)量電路（信號(hào)調(diào)理器）n又稱信號(hào)調(diào)理器或中間轉(zhuǎn)換器。它的作用是將傳感器又稱信號(hào)調(diào)理器或中間轉(zhuǎn)換器。它的作用是將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)龋蛊溥m合于顯的輸出信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)?，使其適合于顯示、記錄、數(shù)據(jù)處理或控制。例如測(cè)量電橋、濾波器、示、記錄、數(shù)據(jù)處理或控制。例如測(cè)量電橋、濾波器、放大器、電壓頻率變換器、電壓電流變換器、交放大器、電壓頻率變換器、電壓電流變換器、交流流/ /直流變換器等。直流變換器等。n3 3 計(jì)算機(jī)（數(shù)據(jù)處理裝置）計(jì)算機(jī)（數(shù)據(jù)處理裝置）n現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)大多含有微型計(jì)算機(jī)，構(gòu)成智能檢測(cè)系現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)大多含有微型計(jì)算機(jī)，

7、構(gòu)成智能檢測(cè)系統(tǒng)，用于完成數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償、線性化、自診斷統(tǒng)，用于完成數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償、線性化、自診斷等各種數(shù)據(jù)處理功能，提高檢測(cè)系統(tǒng)的性能。等各種數(shù)據(jù)處理功能，提高檢測(cè)系統(tǒng)的性能。n4 4 輸出環(huán)節(jié)輸出環(huán)節(jié)n輸出環(huán)節(jié)包含顯示裝置、打印記錄裝置、數(shù)據(jù)通信接輸出環(huán)節(jié)包含顯示裝置、打印記錄裝置、數(shù)據(jù)通信接口等?？诘?。1.1.3 傳感器的分類、命名與圖形符號(hào)n按傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器、復(fù)合型傳感器。n按傳感器的功能特點(diǎn)分：?jiǎn)喂δ軅鞲衅鳌⒍喙δ軅鞲衅?、智能傳感器。n按傳感器輸出信號(hào)分：模擬傳感器、數(shù)字傳感器n按傳感器的能源供給方式分：有源傳感器、無源按傳感器的能源供給方式分

8、：有源傳感器、無源傳感器。傳感器。n按被測(cè)量所屬范疇分：物理量傳感器、化學(xué)量傳感器、生物量傳感器。n按轉(zhuǎn)換原理分：電阻應(yīng)變式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、熱電式傳感器等。n傳感器的命名規(guī)則n轉(zhuǎn)換原理 式 被測(cè)量 傳感器n例如：100mm應(yīng)變計(jì)式位移傳感器n 100160dB電容式聲壓傳感器n 耐高溫型電感式傳感器 n在實(shí)際運(yùn)用中，可根據(jù)產(chǎn)品具體情況省略任何一級(jí)修飾語。但國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，傳感器作為商品出售時(shí)，第一級(jí)修飾語不得省略。 圖圖1-3 1-3 傳感器圖用圖形符號(hào)圖傳感器圖用圖形符號(hào)圖圖圖1-4 1-4 電容式壓力傳感器的圖用圖形符號(hào)電容式壓力傳感器的圖用圖形符號(hào) 1.2 1.2 測(cè)量

9、方法測(cè)量方法 1.3 1.3 傳感器的一般特性傳感器的一般特性1.4 1.4 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理n1.2 1.2 測(cè)量方法測(cè)量方法n按測(cè)量手續(xù)分類：按測(cè)量手續(xù)分類：直接測(cè)量、間接測(cè)量、聯(lián)立測(cè)直接測(cè)量、間接測(cè)量、聯(lián)立測(cè)量量；n按測(cè)量方式分類：按測(cè)量方式分類：偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量、微偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量、微差式測(cè)量差式測(cè)量；n按敏感元件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸分類：按敏感元件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸分類：接觸式測(cè)接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量量、非接觸式測(cè)量；n按被測(cè)量變化快慢分類：按被測(cè)量變化快慢分類：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量；n按測(cè)量系統(tǒng)是否向被測(cè)對(duì)象施加能量分類：按測(cè)量系統(tǒng)是

10、否向被測(cè)對(duì)象施加能量分類：主動(dòng)主動(dòng)式測(cè)量、被動(dòng)式測(cè)量式測(cè)量、被動(dòng)式測(cè)量；n按被測(cè)量是否是在生產(chǎn)進(jìn)行的實(shí)際過程中被測(cè)分按被測(cè)量是否是在生產(chǎn)進(jìn)行的實(shí)際過程中被測(cè)分類：類：在線測(cè)量、離線測(cè)量在線測(cè)量、離線測(cè)量。 n1.2.1 1.2.1 直接測(cè)量、間接測(cè)量、聯(lián)立測(cè)量直接測(cè)量、間接測(cè)量、聯(lián)立測(cè)量直接測(cè)量：直接測(cè)量：在使用測(cè)量儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀在使用測(cè)量儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀數(shù)不需經(jīng)過任何運(yùn)算，就能直接得到測(cè)量結(jié)果。數(shù)不需經(jīng)過任何運(yùn)算，就能直接得到測(cè)量結(jié)果。n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量過程簡(jiǎn)單而迅速，測(cè)量過程簡(jiǎn)單而迅速，n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：難以達(dá)到較高測(cè)量精度。直接測(cè)量方法在難以達(dá)到較高測(cè)量精度。直接測(cè)量方法在

11、工程實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。工程實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。n間接測(cè)量：首先對(duì)與被測(cè)物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到測(cè)量所需的結(jié)果。n優(yōu)勢(shì)：間接測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)難以直接測(cè)量的被測(cè)量的測(cè)量。n缺點(diǎn)：相對(duì)于直接測(cè)量，間接測(cè)量過程手續(xù)較多，所需時(shí)間較長，有時(shí)可以得到較高的測(cè)量精度。間接測(cè)量多用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，工程測(cè)量中亦有應(yīng)用。n聯(lián)立測(cè)量：被測(cè)物理量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組才能得到最后結(jié)果。n缺點(diǎn)：操作手續(xù)很復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間長，是一種特殊的測(cè)量方法，一般只適用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)。1.2.2 偏差式測(cè)量、零位測(cè)量、微差式測(cè)量n偏差式測(cè)量法：測(cè)量過程中用測(cè)量儀表指針的位移(即偏差)決定被測(cè)量。應(yīng)

12、用這種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)量具不裝在儀表內(nèi)，而是事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對(duì)儀表刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。n優(yōu)點(diǎn)：偏差式測(cè)量法簡(jiǎn)單、迅速；n缺點(diǎn)：由于是間接與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，測(cè)量結(jié)果精度較低。n零位式測(cè)量法：又稱補(bǔ)償式測(cè)量或平衡式測(cè)量，測(cè)量過程中，用指零儀表的零位指示測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定未知量。用此方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)量具設(shè)置在儀表內(nèi)，在測(cè)量過程中標(biāo)準(zhǔn)量直接與被測(cè)量相比較；測(cè)量時(shí)，要調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，即進(jìn)行平衡操作，一直到被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量相等，即指零儀回零。n優(yōu)點(diǎn)：用零位式測(cè)量可獲得高的測(cè)量精度；n缺點(diǎn)：由于需要可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)量，在測(cè)量過程中需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)量的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，致使儀表構(gòu)成復(fù)雜，難以

13、測(cè)量快變信號(hào)。n微差式測(cè)量方法：綜合了偏差式測(cè)量法與零位式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)，此方法是將被測(cè)的未知量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，取得差值，然后用偏差法測(cè)得此差值。應(yīng)用此方式測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)量具裝在儀表內(nèi)，該標(biāo)準(zhǔn)量具的值與被測(cè)量非常接近。在測(cè)量過程中，標(biāo)準(zhǔn)量直接與被測(cè)量進(jìn)行比較，由于兩者的值很接近，測(cè)量過程中不需調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，而只需測(cè)兩者的差值。n優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)快、精度高。n1.2.3 接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量n接觸檢測(cè)：指在測(cè)量過程中敏感元件與被測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生實(shí)際物理上的接觸。n非接觸檢測(cè)：指利用物理、化學(xué)及聲、光學(xué)的原理，使被測(cè)對(duì)象與敏感元件之間不發(fā)生物理上的直接接觸而對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)的方法。1.2 1.2 測(cè)量方

14、法測(cè)量方法 1.3 1.3 傳感器的一般特性傳感器的一般特性1.4 1.4 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理n1.3 傳感器的一般特性n1.3.1 傳感器的靜態(tài)特性與靜態(tài)特性指標(biāo)n傳感器的輸出輸入關(guān)系特性是傳感器的基本特性。n傳感器所測(cè)量的物理量有兩種形式，一種是靜態(tài)(或準(zhǔn)靜態(tài))的形式，另一種是動(dòng)態(tài)形式n靜態(tài)(或準(zhǔn)靜態(tài))的形式,所測(cè)量的物理量不隨時(shí)間變化(或變化很緩慢，在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)可忽略其變化)；n動(dòng)態(tài)形式，所測(cè)量的物理量隨時(shí)間變化而變化。故檢測(cè)過程被分為靜態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，相應(yīng)其輸出輸入特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。n1 測(cè)量范圍（measuring range）和量程（span）n測(cè)量范

15、圍：傳感器所能測(cè)量的被測(cè)量的最大數(shù)值稱為測(cè)量上限，被測(cè)量的最小數(shù)值則稱為測(cè)量下限。用測(cè)量下限和測(cè)量上限表示的區(qū)間為量程。n測(cè)量范圍有單向(只有正向或負(fù)向)、雙向?qū)ΨQ、雙向不對(duì)稱、無零值等多種情況。n2 靈敏度(sensitivity)n靈敏度：表示傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。在靜態(tài)輸出輸入特性曲線上各點(diǎn)的斜率，可用下式表示：0limxydySxdx 非線性傳感器各處的靈敏度是不相同的。對(duì)于線性傳感器，靈敏度則為： 一般，人們希望傳感器的靈敏度在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)保持恒定。靈敏度是一個(gè)有單位的量。當(dāng)我們討論某一傳感器的靈敏度時(shí)，必須確切地說明它的單位。00yySxx圖圖1-5 1-5

16、靈敏度定義的圖解表示靈敏度定義的圖解表示n3 閾值（threshold value）與分辨力（resolution）n有時(shí)，輸入量開始變化，但輸出量并不隨之相應(yīng)變化，而是輸入量變化到某一程度時(shí)輸出才突然產(chǎn)生小的階躍變化。這就出現(xiàn)了分辨力和閾值問題。n當(dāng)以輸入量來表示時(shí)，分辨力定義為在傳感器的全部工作范圍內(nèi)，能夠產(chǎn)生可觀測(cè)的輸出量變化的最小輸入量變化，以滿量程輸入的百分比表示 ,minmax0 x0maxmin100ixRxxn當(dāng)以輸出量來表示時(shí)，分辨力定義為在傳感器的全部工作范圍內(nèi)，在輸入量緩慢而連續(xù)變化時(shí)所測(cè)到的輸出量的最大階躍變化，以滿量程輸出的百分比表示n閾值通常又稱為靈敏限、靈敏閾、失

17、靈區(qū)、死區(qū)等。閾值定義為：輸入量由零變化到使輸出量開始發(fā)生可觀測(cè)變化的輸入量值。它實(shí)際上是傳感器在正行程時(shí)的零點(diǎn)分辨力(以輸入量表示時(shí))。max0y0maxmin100yyRyn4 線性度(linearity)n衡量線性傳感器線性特性好壞的指標(biāo)為線性度。隨參考直線的引法不同，線性度主要有下面幾種。n（1）絕對(duì)線性度n又稱理論線性度，是傳感器的實(shí)際平均輸出特性曲線對(duì)在其量程內(nèi)事先規(guī)定好的理論直線的最大偏差，以傳感器滿量程輸出的百分比來表示： n絕對(duì)線性度的參考直線是事先確定好的，反映的是一種線性精度。,max00ab,max,min100abababyyyLn（2）端基線性度n端基線性度的擬合直

18、線最為簡(jiǎn)單，但精度不高。端基線性度定義為傳感器實(shí)際平均輸出特性曲線對(duì)端基直線的最大偏差，以傳感器滿量程輸出的百分比來表示。 n端基線性度的定義示于圖1-6中。按該圖所示，可以寫出端基直線方程為,max00,max,min100teteteteyyyLmaxminmaxminminminmaxminmaxminteyyyyyyxxxxx 圖圖1-6 1-6 端基線性度的定義端基線性度的定義 圖圖1-7 1-7 零基線性度的定義零基線性度的定義 n（3）零基線性度n零基線性度定義為傳感器實(shí)際平均輸出特性曲線對(duì)零基直線的最大偏差，以傳感器滿量程輸出的百分比來表示。而零基直線則是這樣一條直線，它位于傳

19、感器的量程內(nèi)，可通過或延伸通過傳感器的理論零點(diǎn)，并可改變其斜率，以把最大偏差減至最小。 n零基線性度的定義示于圖1-7中。按照定義，可以寫出零基直線方程為Ze,maxZe,maxZe,min100%ZeyLyy Zebxyn（4）最小二乘線性度 n用最小二乘法求得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的理論直線。該直線方程為n令有m個(gè)校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)，傳感器的實(shí)際輸出為y，則第i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與理論直線上相應(yīng)值之間的偏差為：n n最小二乘法理論直線的擬合原則就是使 為最小值，也就是說，使 對(duì)b和a的一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，從而求出b和a的表達(dá)式：esabxyiiabxiy 21mii21mii以最小二乘直線作理論直線的特點(diǎn)是各校準(zhǔn)點(diǎn)上以最

20、小二乘直線作理論直線的特點(diǎn)是各校準(zhǔn)點(diǎn)上的偏差的平方之和最小。的偏差的平方之和最小。 1112211()mmmiiiiiiimmiiiimx yxybmxx 211112211()mmmmiiiiiiiiimmiiiixyxx yamxx n5 遲滯(hysteresis)n遲滯：對(duì)于某一輸入量，傳感器在正行程時(shí)的輸出量明顯地、有規(guī)律地不同于其在反行程時(shí)在同一輸入量下的輸出量。n遲滯可用傳感器正行程和反行程平均校準(zhǔn)特性之間的最大差值，以滿量程輸出的百分比來表示： n n圖1-8為傳感器某種遲滯特性的示意圖。maxmaxmin1002yHyy n6 重復(fù)性（repeatability）n在相同的工

21、作條件下，在一段短的時(shí)間間隔內(nèi)，輸入量向同一方向作滿量程變化時(shí)，同一輸入量值所對(duì)應(yīng)的連續(xù)先后多次測(cè)量所得的一組輸出量值，它們之間相互偏離的程度便反映傳感器的重復(fù)性。圖1-9表示了重復(fù)性的概念，圖中只顯示出了兩個(gè)測(cè)量循環(huán)。 圖圖1-8 1-8 遲滯特性遲滯特性 圖圖1-9 1-9 重復(fù)性的概念重復(fù)性的概念n重復(fù)性則可定義為此隨機(jī)誤差在一定置信概率下的極限值，以滿量程輸出的百分比來表示：n n樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差的求法有多種，貝塞爾(Bessel)公式是比較常用的方法。為求第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差Si，可以用下列方法計(jì)算：n maxmin(2 3)=100%SRyy211nijijiyySnn7 符合度n符

22、合度就是傳感器的輸入輸出特性符合或接近某一參考曲線的程度。n8 零漂及溫漂n傳感器的漂移大小是表示傳感器性能穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。n（1） 零點(diǎn)時(shí)漂n規(guī)定傳感器一小時(shí)內(nèi)的零點(diǎn)漂移D按下式計(jì)算n n測(cè)試傳感器的零點(diǎn)漂移應(yīng)在規(guī)定的恒定環(huán)境條件下進(jìn)行。0000000maxminmaxmin100100yyyyyyyDn（2） 零點(diǎn)溫漂n傳感器的零點(diǎn)溫漂可按下式計(jì)算：n可分別計(jì)算高溫或低溫檢定的零點(diǎn)溫漂+或-零點(diǎn)溫漂測(cè)試通常應(yīng)進(jìn)行三次，然后再計(jì)算值。n（3）靈敏度溫漂n 傳感器的靈敏度溫漂可按下式計(jì)算：n= / 020100FS121100Cytytytttr 2100121100FSFSFSytytyt

23、tt0Cn9 總精度n總精度反映的是傳感器的實(shí)際輸出在一定置信概率下對(duì)其理論特性或工作特性的偏離皆不超過的一個(gè)范圍。n用遲滯、非線性(或符合性)和重復(fù)性這三項(xiàng)誤差的方和根或簡(jiǎn)單代數(shù)和來表示總精度n或n 2221HLRA2HLRAn遲滯和非線性誤差屬于系統(tǒng)誤差，而重復(fù)性誤差則屬于隨機(jī)誤差，而這三種誤差的最大值也不一定出現(xiàn)在同一位置上，所以上述處理誤差分析的方法，雖然計(jì)算簡(jiǎn)單，但理論根據(jù)不足。n【例1-1】總精度計(jì)算實(shí)例：SYG-1型電感式差壓傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1-2所示，現(xiàn)分別利用方和根法和代數(shù)和法計(jì)算其總精度。n1.3.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)n實(shí)際應(yīng)用中大量的被測(cè)量信號(hào)是動(dòng)態(tài)信號(hào)。

24、n研究動(dòng)態(tài)特性可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來分析。n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)間域內(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)，如階躍函數(shù)、脈沖函數(shù)和斜坡函數(shù)等的響應(yīng)特性。n在頻率域內(nèi)研究動(dòng)態(tài)特性可以采用正弦信號(hào)發(fā)生器和精密測(cè)量設(shè)備，得到頻率響應(yīng)特性。n動(dòng)態(tài)特性良好的傳感器應(yīng)具有很短暫的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間或者具有很寬的頻率響應(yīng)特性。n為了便于比較和評(píng)價(jià)，傳感器動(dòng)態(tài)特性的分析和動(dòng)態(tài)標(biāo)定經(jīng)常采用的輸入信號(hào)為單位階躍輸入量和正弦輸入量，這是兩種標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)。n1.3.3 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)n1 標(biāo)定和校準(zhǔn)的基本概念n靜態(tài)標(biāo)定主要用于檢驗(yàn)、測(cè)試傳感器的靜態(tài)特

25、性指標(biāo)。根據(jù)傳感器的功能，靜態(tài)標(biāo)定首先需要建立靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)。n傳感器的靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：1) 被測(cè)物理量標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器。2) 被測(cè)物理量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)。3) 被標(biāo)定傳感器所配接的信號(hào)調(diào)節(jié)器和顯示、記錄器等，其精度應(yīng)是已知的，也作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備。圖圖1-10 1-10 應(yīng)變式測(cè)力傳感器靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備系統(tǒng)框圖應(yīng)變式測(cè)力傳感器靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備系統(tǒng)框圖n2 基準(zhǔn)n為了傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)，必須要有長期穩(wěn)定的、高精度的基準(zhǔn)：1) 被測(cè)量為長度、角度、力和質(zhì)量等，標(biāo)定所用的基準(zhǔn)量則是與被測(cè)量的形式相同，且穩(wěn)定易保持。若在由傳感器組成的儀器或系統(tǒng)內(nèi)裝有標(biāo)定用的基準(zhǔn)器，特別是內(nèi)裝微處理機(jī)的，就更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

26、標(biāo)定。2) 被測(cè)量為溫度、流速、濕度和氣體濃度等，由于這些量的基準(zhǔn)量難以保持，也不可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定，因此通常采用標(biāo)準(zhǔn)傳感器，標(biāo)準(zhǔn)儀器或高精度傳感器等來進(jìn)行標(biāo)定。3) 高精度傳感器的標(biāo)定，通常采用高一級(jí)精度的基準(zhǔn)器實(shí)現(xiàn)，或用同精度等級(jí)的同類儀器進(jìn)行比對(duì) 4) 對(duì)成分分析傳感器的標(biāo)定，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為基準(zhǔn)。1.2 1.2 測(cè)量方法測(cè)量方法 1.3 1.3 傳感器的一般特性傳感器的一般特性1.4 1.4 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理 基本要求基本要求了解誤差的概念和種類了解誤差的概念和種類理解誤差產(chǎn)生的原因理解誤差產(chǎn)生的原因掌握消除誤差的方法掌握消除誤差的方法1.4 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理1.4

27、.1 測(cè)量誤差的概念和分類1 測(cè)量誤差的定義n沒有測(cè)量的誤差和沒有誤差的測(cè)量都是不存在的。n測(cè)量誤差：由于檢測(cè)系統(tǒng)不可能絕對(duì)精確、測(cè)量原理的局限、測(cè)量方法的不盡完善、環(huán)境因素和外界干擾的存在、以及測(cè)量過程可能會(huì)影響被測(cè)對(duì)象的原有狀態(tài)等，使得測(cè)量結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映被測(cè)量的真值而存在偏差。n2 真值n真值指一個(gè)量的客觀真實(shí)值。在測(cè)量實(shí)踐中，它有三種具體情況。n(1) 理論真值n一個(gè)量嚴(yán)格定義的理論值通常叫理論真值。n(2) 約定真值n根據(jù)國際計(jì)量委員會(huì)通過并發(fā)布的各種物理參量單位的定義，利用當(dāng)今最先進(jìn)科學(xué)技術(shù)復(fù)現(xiàn)這些實(shí)物單位基準(zhǔn)，其值被公認(rèn)為國際或國家基準(zhǔn)，稱為約定真值。n(3) 相對(duì)真值n如果高

28、一級(jí)檢測(cè)儀器(計(jì)量器具)的誤差僅為低一級(jí)檢測(cè)儀器誤差的13110，則可認(rèn)為前者是后者的相對(duì)真值。3 誤差的表示方法n檢測(cè)系統(tǒng)(儀器)的基本誤差通常有以下幾種表示形式。（1）絕對(duì)誤差n檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量值(即示值)X與被測(cè)量的真值X0之差為檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量值的絕對(duì)誤差，即n式中，真值X0可為約定真值，也可為相對(duì)真值。絕對(duì)誤差說明了系統(tǒng)示值偏離真值的大小，其值可正可負(fù)，具有和被測(cè)量相同的量綱。 0XXX 某采購員分別在三家商店購買某采購員分別在三家商店購買100kg大大米、米、10kg蘋果、蘋果、1kg巧克力，發(fā)現(xiàn)均缺少約巧克力，發(fā)現(xiàn)均缺少約0.5kg，但該采購員對(duì)賣巧克力的商店意見，但該采購員對(duì)賣巧克力

29、的商店意見最大，是何原因？最大，是何原因？ （2）相對(duì)誤差n檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量值(即示值)的絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值的比值，稱為檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量(示值)的相對(duì)誤差，常用百分?jǐn)?shù)表示，即n n在工程上，常在被測(cè)參量沒有發(fā)生變化的條件下重復(fù)多次測(cè)量，用多次測(cè)量的平均值代替相對(duì)真值。用相對(duì)誤差通常比用絕對(duì)誤差更能說明不同測(cè)量的精確程度。%1000Xx（3）引用誤差n檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量值的絕對(duì)誤差與系統(tǒng)量程L之比值，稱為檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量值的引用誤差。引用誤差通常仍以百分?jǐn)?shù)表示n n由于量程對(duì)于具體測(cè)量儀表而言是一個(gè)確定值，因此給出引用誤差實(shí)質(zhì)上也是給出了絕對(duì)誤差。n當(dāng)測(cè)量值為檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量范圍的不同數(shù)值時(shí)，各示值的絕對(duì)誤差也可能

30、不同。取引用誤差的最大值既能克服上述的不足，又更好地說明了檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。%100Lxn（4）最大引用誤差與精度等級(jí)n在規(guī)定的工作條件下，當(dāng)被測(cè)量平穩(wěn)增加或減少時(shí)，在檢測(cè)系統(tǒng)全量程測(cè)量值引用誤差(絕對(duì)值)的最大者，或者說所有測(cè)量值中最大絕對(duì)誤差(絕對(duì)值)與量程的比值的百分?jǐn)?shù)，稱為該系統(tǒng)的最大引用誤差，用符號(hào)max表示n n最大引用誤差又稱為檢測(cè)系統(tǒng)的基本誤差，是檢測(cè)系統(tǒng)的最主要質(zhì)量指標(biāo)，能很好地表征檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。%100maxmaxLx 例例1-4-11-4-1 檢定一個(gè)滿度值為檢定一個(gè)滿度值為5A5A的的1.51.5級(jí)電流表，級(jí)電流表，若在若在2.0A2.0A刻度處的絕對(duì)誤差最大，

31、刻度處的絕對(duì)誤差最大，x xmaxmax+0.1A+0.1A，問，問此電流表精度是否合格此電流表精度是否合格? ? 例例1-4-21-4-2 測(cè)量一個(gè)約測(cè)量一個(gè)約80V80V的電壓，現(xiàn)有兩塊電的電壓，現(xiàn)有兩塊電壓表：一塊量程壓表：一塊量程300 V300 V、0.50.5級(jí)，另一塊量程級(jí)，另一塊量程l00Vl00V、1.01.0級(jí)。問選用哪一塊為好級(jí)。問選用哪一塊為好? ?4 測(cè)量誤差的分類(1) 系統(tǒng)誤差(systematic error)n系統(tǒng)誤差是指具有某種確定性規(guī)律的測(cè)量誤差。具有這種特性的誤差通常是由為數(shù)不多的確定性原因造成的。(2) 隨機(jī)誤差(random error)n隨機(jī)誤差是

32、指具有隨機(jī)變化特性的測(cè)量誤差。這種誤差在人們進(jìn)行次數(shù)不多的重復(fù)測(cè)量時(shí)表現(xiàn)為忽大忽小、忽正忽負(fù)，似乎無規(guī)律可循；但隨著重復(fù)測(cè)量次數(shù)的增多，這種誤差將服從數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律，以正態(tài)分布規(guī)律最為多見。夏天擺夏天擺鐘變慢鐘變慢的原因的原因是什是什么？么？(3) 粗大誤差(thick error)n如果某次測(cè)量結(jié)果明顯偏離真實(shí)值，則稱該次測(cè)量包含粗大誤差。它是由于異常情況出現(xiàn)或測(cè)量人員疏忽大意而引起的。重復(fù)測(cè)量中出現(xiàn)的粗大誤差，應(yīng)作為異常值除掉，不參與測(cè)量結(jié)果精度的評(píng)價(jià)，因而用于評(píng)價(jià)測(cè)量精度的誤差只有系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。產(chǎn)生粗大誤差的一個(gè)例子產(chǎn)生粗大誤差的一個(gè)例子 n1.4.2 粗大誤差的判別和分類n在測(cè)量過

33、程中，若有測(cè)得值遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離正常的取值范圍，應(yīng)作為可疑的壞值；此時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)量，或者改變測(cè)量方法，甚至更換測(cè)量儀器進(jìn)行重新測(cè)量，以確認(rèn)壞值并剔除。常用的粗大誤差判別簡(jiǎn)述如下：n1 拉依達(dá)準(zhǔn)則n拉依達(dá)準(zhǔn)則是最常用的判別粗大誤差的準(zhǔn)則，亦稱3準(zhǔn)則。即：設(shè)一組等精度獨(dú)立測(cè)量結(jié)果中，測(cè)量結(jié)果平均值為 ，某一測(cè)得值xi所對(duì)應(yīng)的殘差大于三倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差 ，該測(cè)得值為可確認(rèn)含有粗大誤差，應(yīng)予以剔除。判別式為n n剔除該壞值后，剩余測(cè)量數(shù)據(jù)還應(yīng)繼續(xù)按上式判別計(jì)算、判斷和剔除其他壞值，直至不再有符合上式的壞值為止。 x3xxin2 格羅布斯準(zhǔn)則n格羅布斯準(zhǔn)則是以小樣本測(cè)量數(shù)據(jù)，以t分布為基礎(chǔ)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法推導(dǎo)得出的

34、，理論嚴(yán)謹(jǐn)，被認(rèn)為實(shí)際工程應(yīng)用中判斷粗大誤差比較好的準(zhǔn)則。n格羅布斯準(zhǔn)則描述如下：在一組等精度獨(dú)立測(cè)量結(jié)果中，若某測(cè)得值xi所對(duì)應(yīng)的殘差滿足下式n n則認(rèn)為該次測(cè)得值為壞值，應(yīng)該剔除。式中g(shù)(n,)為格羅布斯判別系數(shù)，它與測(cè)量次數(shù)n和置信水平有關(guān)（一般取置信水平為0.05或0.01)。),(ngxxi 例例1-4-31-4-3 對(duì)某電源電壓進(jìn)行對(duì)某電源電壓進(jìn)行5 5次等精度測(cè)量，次等精度測(cè)量，所得測(cè)量數(shù)據(jù)（單位為所得測(cè)量數(shù)據(jù)（單位為V V）為）為5.37, 5.33, 5.14, 5.37, 5.33, 5.14, 6.46, 5.24;6.46, 5.24;如已知測(cè)量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布且最小如

35、已知測(cè)量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布且最小值無異常，試判斷最大值是否含有粗差。值無異常，試判斷最大值是否含有粗差。n1.4.3 系統(tǒng)誤差的處理n為保證和提高測(cè)量精度，需要研究發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，進(jìn)而設(shè)法校正和消除系統(tǒng)誤差。n1 系統(tǒng)誤差的常見變化規(guī)律n系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是其具有固定的規(guī)律性，造成系統(tǒng)誤差的根源一般可通過實(shí)驗(yàn)、分析予以確定和消除。由于檢測(cè)儀器種類和型號(hào)繁多，具體使用環(huán)境差異很大，因此系統(tǒng)誤差所表現(xiàn)的變化規(guī)律往往也不盡一致。圖圖1-11 1-11 系統(tǒng)誤差的常見變化規(guī)律系統(tǒng)誤差的常見變化規(guī)律 n曲線1表示測(cè)量結(jié)果所含系統(tǒng)誤差的大小與方向不隨時(shí)間變化，稱為恒值系統(tǒng)誤差；n曲線2表示測(cè)量結(jié)果所含系統(tǒng)誤差隨時(shí)

36、間以某種斜率呈線性增加或線性減少，稱為線性變化規(guī)律的系統(tǒng)誤差；n曲線3表示測(cè)量結(jié)果所含系統(tǒng)誤差隨時(shí)間作某種周期性變化，稱之為周期性變化規(guī)律的系統(tǒng)誤差；n曲線4為上述三種關(guān)系曲線的某種組合形態(tài)，呈現(xiàn)復(fù)雜規(guī)律變化，稱之為復(fù)雜變化規(guī)律的系統(tǒng)誤差。n2 恒值系統(tǒng)誤差的判定n(1) 實(shí)驗(yàn)比對(duì)法n實(shí)驗(yàn)比對(duì)的方法又可分為標(biāo)準(zhǔn)器件法和標(biāo)準(zhǔn)儀器法兩種。n以電阻的測(cè)量為例，標(biāo)準(zhǔn)器件法就是利用待進(jìn)行系統(tǒng)誤差評(píng)定的檢測(cè)儀器對(duì)高精度精密標(biāo)準(zhǔn)電阻器(其值作為約定真值)進(jìn)行重復(fù)多次測(cè)量。若測(cè)量值與標(biāo)淮電阻器的阻值的差值大小均穩(wěn)定不變，即可判定該儀器含恒值系統(tǒng)誤差，該差值即可作為此檢測(cè)儀器在該示值點(diǎn)的系統(tǒng)誤差值。其相反數(shù)，即

37、為此測(cè)量點(diǎn)的修正值。n標(biāo)準(zhǔn)儀器法就是把精度等級(jí)高于被檢定儀器兩檔以上的同類高精度儀器作為近似沒有誤差的標(biāo)準(zhǔn)儀表，與被檢定檢測(cè)儀器同時(shí)、或依次對(duì)被測(cè)對(duì)象(本例為在被檢定檢測(cè)儀器測(cè)量范圍內(nèi)的電阻器)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，把標(biāo)準(zhǔn)表示值視為相對(duì)真值，如果被檢定檢測(cè)儀器示值與標(biāo)準(zhǔn)表示值之差大小穩(wěn)定不變，就可判定該儀器含恒值系統(tǒng)誤差，將該差值作為此檢測(cè)儀器在該示值點(diǎn)的系統(tǒng)誤差，該差值的相反數(shù)即為此檢測(cè)儀器在此點(diǎn)的修正值。(2) 理論分析法n對(duì)一些因檢測(cè)原理、設(shè)計(jì)、制造工藝方面存在某種不足而產(chǎn)生的恒值系統(tǒng)誤差，可通過理論分析與計(jì)算來加以判別、修正。n這類缺陷，經(jīng)常表現(xiàn)為在傳感轉(zhuǎn)換過程中存在零位誤差，傳感器輸出信號(hào)與

38、被測(cè)參量之間存在非線性，傳感器內(nèi)阻大而信號(hào)調(diào)理電路輸入阻抗不夠高，信號(hào)處理時(shí)采用的是略去高次項(xiàng)的近似經(jīng)驗(yàn)公式，采用過分簡(jiǎn)化的電路模型等。n需要有針對(duì)性地分析、計(jì)算、評(píng)估實(shí)際值與理想值之間的恒定系統(tǒng)誤差，然后設(shè)法校正、補(bǔ)償和消除。 (3) 改變外界測(cè)量條件法n有些檢測(cè)系統(tǒng)一旦工作環(huán)境條件或被測(cè)參量數(shù)值發(fā)生改變，其測(cè)量系統(tǒng)誤差往往也從個(gè)固定值變化成另一個(gè)確定值。對(duì)這類檢測(cè)系統(tǒng)需要通過逐個(gè)改變外界測(cè)量條件，來發(fā)現(xiàn)和確定儀器在其允許的不同工況條件下的系統(tǒng)誤差。n3 變值系統(tǒng)誤差的判定n(1) 殘差觀察法n剩余誤差(也叫殘差)指測(cè)得值與測(cè)量列全部數(shù)據(jù)算術(shù)平均值之差。n當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)存在變值系統(tǒng)誤差時(shí)，若系統(tǒng)

39、誤差比隨機(jī)誤差大時(shí)，通過殘差的觀察和分析，常常能發(fā)現(xiàn)這類系統(tǒng)誤差。把一系列等精度重復(fù)測(cè)量值及其殘差按測(cè)量時(shí)的先后次序列表，觀察和分析各測(cè)量數(shù)據(jù)殘差值的大小和符號(hào)的變化情況。n如果發(fā)現(xiàn)殘差序列呈有規(guī)律遞增或遞減，且殘差序列減去其中值后的新數(shù)列在以中值為原點(diǎn)的數(shù)軸上呈正負(fù)對(duì)稱分布，則說明測(cè)量存在累進(jìn)性的線性系統(tǒng)誤差；如果發(fā)現(xiàn)殘差序列呈有規(guī)律交替重復(fù)變化，則說明測(cè)量存在周期性系統(tǒng)誤差。n當(dāng)系統(tǒng)誤差比隨機(jī)誤差小時(shí)，就不能通過觀察來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，只能通過專門的判斷準(zhǔn)則才能較好地發(fā)現(xiàn)和確定。這些判斷準(zhǔn)則實(shí)質(zhì)上是檢驗(yàn)誤差的分布是否偏離正態(tài)分布，常用的有馬利科夫準(zhǔn)則和阿貝赫梅特準(zhǔn)則等。(2) 馬利科夫準(zhǔn)則n馬

40、利科夫準(zhǔn)則適用于發(fā)現(xiàn)和確定線性系統(tǒng)誤差。將在同一條件下順序重復(fù)測(cè)量得到的一組測(cè)量值x1，x2，、xn 順序排列，并求出它們相應(yīng)的殘差v1，v2，、vn。n n將這些殘差序列以中間值vk為界分為前后兩組，分別求和，然后把兩組殘差和相減，即niiiixnx11nsiikiiD1(3) 阿貝赫梅特準(zhǔn)則n阿貝赫梅特準(zhǔn)則適用于發(fā)現(xiàn)和確定周期性系統(tǒng)誤差。將在同一條件下順序重復(fù)測(cè)量得到的一組測(cè)量值x1，x2，、xn 順序排列，并求出它們相應(yīng)的殘差v1，v2，、vn。然后計(jì)算下式111niiiA4 4 減小和消除系統(tǒng)誤差的方法減小和消除系統(tǒng)誤差的方法（1 1）針對(duì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因采取相應(yīng)措施）針對(duì)產(chǎn)生系

41、統(tǒng)誤差的主要原因采取相應(yīng)措施n對(duì)測(cè)量過程中可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作仔細(xì)分對(duì)測(cè)量過程中可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因，并采取相應(yīng)析，找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因，并采取相應(yīng)措施。這是最基本和最常用的方法。措施。這是最基本和最常用的方法。（2 2）采用修正值方法減小系統(tǒng)誤差）采用修正值方法減小系統(tǒng)誤差n利用修正值來減小和消除系統(tǒng)誤差是常用和非常利用修正值來減小和消除系統(tǒng)誤差是常用和非常有效的方法，被廣泛采用。通常的做法是在測(cè)量有效的方法，被廣泛采用。通常的做法是在測(cè)量前預(yù)先通過標(biāo)準(zhǔn)器件法或標(biāo)準(zhǔn)儀器法比對(duì)，得到前預(yù)先通過標(biāo)準(zhǔn)器件法或標(biāo)準(zhǔn)儀器法比對(duì)，得到該檢測(cè)儀器系統(tǒng)誤差的

42、修正值，制成系統(tǒng)誤差修該檢測(cè)儀器系統(tǒng)誤差的修正值，制成系統(tǒng)誤差修正表；然后用該檢測(cè)儀器進(jìn)行具體測(cè)量時(shí)可人工正表；然后用該檢測(cè)儀器進(jìn)行具體測(cè)量時(shí)可人工或由儀器自動(dòng)地將測(cè)量值與修正值相加，從而大或由儀器自動(dòng)地將測(cè)量值與修正值相加，從而大大減小或基本消除該儀器原先存在的系統(tǒng)誤差。大減小或基本消除該儀器原先存在的系統(tǒng)誤差。（3 3）采用交叉讀數(shù)法減小線性系統(tǒng)誤差）采用交叉讀數(shù)法減小線性系統(tǒng)誤差n也稱對(duì)稱測(cè)量法，是減小線性系統(tǒng)誤差的有效方也稱對(duì)稱測(cè)量法，是減小線性系統(tǒng)誤差的有效方法。法。n如果檢測(cè)儀器在測(cè)量過程中存在線性系統(tǒng)誤差，如果檢測(cè)儀器在測(cè)量過程中存在線性系統(tǒng)誤差，那么在被測(cè)參量保持不變的情況下其

43、重復(fù)測(cè)量值那么在被測(cè)參量保持不變的情況下其重復(fù)測(cè)量值也會(huì)隨時(shí)間的變化而線性增加或減小。也會(huì)隨時(shí)間的變化而線性增加或減小。n若選定整個(gè)測(cè)量時(shí)間范圍內(nèi)的某時(shí)刻為中點(diǎn)，則若選定整個(gè)測(cè)量時(shí)間范圍內(nèi)的某時(shí)刻為中點(diǎn)，則對(duì)稱于此點(diǎn)的各對(duì)測(cè)量值的和都相同。根據(jù)這一對(duì)稱于此點(diǎn)的各對(duì)測(cè)量值的和都相同。根據(jù)這一特點(diǎn)，可在時(shí)間上將測(cè)量順序等間隔對(duì)稱安排，特點(diǎn)，可在時(shí)間上將測(cè)量順序等間隔對(duì)稱安排，取各對(duì)稱點(diǎn)兩次交叉讀入測(cè)量值，然后取其算術(shù)取各對(duì)稱點(diǎn)兩次交叉讀入測(cè)量值，然后取其算術(shù)平均值作為測(cè)量值，即可有效地減小測(cè)量的線性平均值作為測(cè)量值，即可有效地減小測(cè)量的線性系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差。 （4）采用半周期法減小周期性系統(tǒng)誤差n對(duì)周期性系統(tǒng)誤差，可以相隔半個(gè)周期進(jìn)行一次測(cè)量，如圖1-12所示。取兩次讀數(shù)的算術(shù)平均值，即可有效地減小周期性系統(tǒng)誤差。因?yàn)橄嗖畎胫芷诘膬纱螠y(cè)量，其誤差在理論上具有大小相等、符號(hào)相反的特征，這種方法在理論上能很好地減小和消除周期性系統(tǒng)誤差。 圖圖1-12 1-12 半周期法讀數(shù)示意圖半周期法讀數(shù)示意圖 n1.4.4 1.4.4 隨機(jī)誤差的處理隨機(jī)誤差的處理n1 1 隨機(jī)誤差的分布規(guī)律隨機(jī)誤差的分布規(guī)律n對(duì)某個(gè)被測(cè)參量進(jìn)行等精度重復(fù)測(cè)量對(duì)某個(gè)被測(cè)參量進(jìn)行等精度重復(fù)測(cè)量n n次，其次，其測(cè)量示值分別為測(cè)量示值分別為x x1 1，x x2