傳感器基礎(chǔ)知識(shí)

1、第第1章章 傳感器理論基礎(chǔ)傳感器理論基礎(chǔ)11.1 傳感器基礎(chǔ)傳感器基礎(chǔ) 傳感器就是把傳感器就是把非電量非電量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成電量電量的裝置。的裝置。傳感器傳感器-是一種能是一種能感受感受規(guī)定的規(guī)定的被測(cè)量被測(cè)量并按并按 照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用量可用量的的器件和裝置器件和裝置。1.1.1 傳感器的概念傳感器的概念22022-3-2721.1.2 傳感器的組成和分類傳感器的組成和分類傳感器是由傳感器是由敏感元件敏感元件、轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件和和測(cè)量電路測(cè)量電路組成。組成。1傳感器的組成傳感器的組成 2022-3-273直接直接感受被測(cè)量感受被測(cè)量的變化，并的變化，并輸出輸出與被測(cè)量成確與

2、被測(cè)量成確定關(guān)系的某一定關(guān)系的某一物理量物理量的元件。的元件。敏感元件是傳感器的核心敏感元件是傳感器的核心2022-3-274轉(zhuǎn)換元件：轉(zhuǎn)換元件： 將敏感元件輸出的物理量將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成適于傳輸或測(cè)量適于傳輸或測(cè)量電信號(hào)電信號(hào)的元件。的元件。2022-3-275測(cè)量電路：測(cè)量電路： 將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步一步轉(zhuǎn)換和處理轉(zhuǎn)換和處理的部分，如放大、濾波、線性的部分，如放大、濾波、線性化、補(bǔ)償?shù)?，以獲得更好的品質(zhì)特性，便于后化、補(bǔ)償?shù)?，以獲得更好的品質(zhì)特性，便于后續(xù)電路實(shí)現(xiàn)顯示、記錄、處理及控制等功能。續(xù)電路實(shí)現(xiàn)顯示、記錄、處理及控制等功能。2

3、022-3-276（1）按照其工作原理分：）按照其工作原理分：2傳感器的分類傳感器的分類 傳感器可分為電參數(shù)式傳感器可分為電參數(shù)式(如電阻式、電感式和如電阻式、電感式和電容式電容式)傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器及熱電式傳感器等。及熱電式傳感器等。 傳感器可分為力、位移、速度、加速度傳感傳感器可分為力、位移、速度、加速度傳感器等。常見的被測(cè)物理量有機(jī)械量、聲、磁、溫器等。常見的被測(cè)物理量有機(jī)械量、聲、磁、溫度和光等。度和光等。（2）按照其被測(cè)量對(duì)象分：）按照其被測(cè)量對(duì)象分：2022-3-2772傳感器的分類傳感器的分類 B、結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)

4、的變化實(shí)、結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換，如：電容式傳感器?，F(xiàn)信號(hào)變換，如：電容式傳感器。（3）按照其結(jié)構(gòu)分：）按照其結(jié)構(gòu)分：傳感器可分為傳感器可分為結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)型、物性型物性型和和復(fù)合型復(fù)合型傳傳感器。感器。A、物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性、物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換，如：水銀溫度計(jì)。質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換，如：水銀溫度計(jì)。1.1.3 傳感器基本特性傳感器基本特性2022-3-278當(dāng)傳感器的輸入信號(hào)是常量，不隨時(shí)間變化當(dāng)傳感器的輸入信號(hào)是常量，不隨時(shí)間變化時(shí)，其輸入輸出關(guān)系特性稱為時(shí)，其輸入輸出關(guān)系特性稱為靜態(tài)特性靜態(tài)特性。

5、傳感器的基本特性是指系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系特性，傳感器的基本特性是指系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系特性，即傳感器系統(tǒng)的輸出信號(hào)即傳感器系統(tǒng)的輸出信號(hào)y(t)和輸入信號(hào)（被測(cè)量）和輸入信號(hào)（被測(cè)量）x(t)之間的關(guān)系，之間的關(guān)系，傳感器系統(tǒng)示意圖1.1.3 傳感器基本特性傳感器基本特性2022-3-2791)傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性:1. 測(cè)量范圍測(cè)量范圍：傳感器所能測(cè)量到的最小輸：傳感器所能測(cè)量到的最小輸入量入量 與最大輸入量與最大輸入量 之間的范圍稱為傳感器的之間的范圍稱為傳感器的測(cè)量范圍。測(cè)量范圍。2. 量程量程：傳感器測(cè)量范圍的上限值：傳感器測(cè)量范圍的上限值 與下限與下限值值 的代數(shù)差的代數(shù)

6、差 稱為量程。稱為量程。傳感器的精度是指測(cè)量結(jié)果的可靠程度。傳感器的精度是指測(cè)量結(jié)果的可靠程度。2022-3-2710工程技術(shù)中為簡(jiǎn)化傳感器精度的表示方法，工程技術(shù)中為簡(jiǎn)化傳感器精度的表示方法，引用了引用了精度等級(jí)精度等級(jí)的概念。的概念。 3. 精度：精度：精度等級(jí)以一系列標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)以一系列標(biāo)準(zhǔn)百分比數(shù)值百分比數(shù)值分檔表示。分檔表示。代表傳感器測(cè)量的最大允許誤差，即相對(duì)誤差。代表傳感器測(cè)量的最大允許誤差，即相對(duì)誤差。 4. 靈敏度：靈敏度：靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵龅撵`敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵龅淖兓兓?量與引起該變化量的輸入變化量與引起該變化量的輸入變化量之比，如下圖所示。量之比，如下圖所示。2022

7、-3-2711syx 靈敏度表征傳感器對(duì)輸入量變化的反應(yīng)能力靈敏度表征傳感器對(duì)輸入量變化的反應(yīng)能力(a) 線性傳感器線性傳感器 (b) 非線性傳感器非線性傳感器 M() 100%LaxFSLy 最大非線性誤差最大非線性誤差 滿量程輸出滿量程輸出b、線性度就用輸入、線性度就用輸入-輸出關(guān)系曲線與擬合輸出關(guān)系曲線與擬合直線之間最大偏差與滿量程輸出的百分比直線之間最大偏差與滿量程輸出的百分比來表示。來表示。5. 線性度：線性度：指其輸出量與輸入量之間指其輸出量與輸入量之間的關(guān)系曲線偏離理想直線的程度的關(guān)系曲線偏離理想直線的程度。a、在非線性誤差不太大的情況下，通常采、在非線性誤差不太大的情況下，通常

8、采用用直線擬合直線擬合的方法來線性化。的方法來線性化。直線擬合線性化直線擬合線性化出發(fā)點(diǎn)出發(fā)點(diǎn) 獲得最小的非線性誤差獲得最小的非線性誤差： 理論擬合；理論擬合； 過零旋轉(zhuǎn)擬合；過零旋轉(zhuǎn)擬合； 端點(diǎn)連線擬合；端點(diǎn)連線擬合； 端點(diǎn)連線平移擬合；端點(diǎn)連線平移擬合； 最小二乘擬合；最小二乘擬合； 最小包容擬合最小包容擬合理論擬合理論擬合擬合直線為傳感器的理論特性，與實(shí)際測(cè)試值無關(guān)。擬合直線為傳感器的理論特性，與實(shí)際測(cè)試值無關(guān)。方法十分簡(jiǎn)單，但一般說方法十分簡(jiǎn)單，但一般說 較大較大L L MM a a x x xyLmax過零旋轉(zhuǎn)擬合過零旋轉(zhuǎn)擬合曲線過零的傳感器。擬合時(shí)，使曲線過零的傳感器。擬合時(shí)，使L

9、1L2LMaxL1L2LMax = = = = xyL2L1端點(diǎn)連線擬合端點(diǎn)連線擬合把輸出曲線兩端點(diǎn)的連線作為擬合直線把輸出曲線兩端點(diǎn)的連線作為擬合直線xyLmax端點(diǎn)連線平移擬合端點(diǎn)連線平移擬合在端點(diǎn)連線擬合在端點(diǎn)連線擬合基礎(chǔ)上使直線平移，移動(dòng)距離為基礎(chǔ)上使直線平移，移動(dòng)距離為原先的一半原先的一半L L2 2L L1 1L L3 3L LMMa ax x = = = = = = yxLmaxL2L1L3最小二乘擬合最小二乘擬合ykxb()iiiykxb 2211()minnniiiiiykxb 22()()0iiiiykxbxk 22()( 1)0iiiykxbb 22()iiiiiinx

10、yxyknxx 222()iiiiiiixyxx ybnxx 最小二乘擬合方法最小二乘擬合方法xy=kx+by6、遲滯遲滯正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐陶ㄝ斎肓吭龃螅┓矗ㄝ斎肓繙p?。┬谐讨休敵鲚斎肭€不重合稱為遲滯中輸出輸入曲線不重合稱為遲滯(1 2)() 100%HHMAXFSy 正反行程間輸出的最大差值。正反行程間輸出的最大差值。HMAXHMAX 遲滯誤差的另一名稱叫回程誤差，常用遲滯誤差的另一名稱叫回程誤差，常用絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差表示表示檢測(cè)回程誤差時(shí)，可選擇幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)。對(duì)應(yīng)于每一輸檢測(cè)回程誤差時(shí)，可選擇幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)。對(duì)應(yīng)于每一輸入信號(hào)，入信號(hào)，傳感器正行程及反行程中輸出信號(hào)差值的最

11、大者即為傳感器正行程及反行程中輸出信號(hào)差值的最大者即為回程誤差?；爻陶`差。7、重復(fù)性重復(fù)性傳感器在輸入按同一方向連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)傳感器在輸入按同一方向連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線不一致的程度所得特性曲線不一致的程度正行程的最大重復(fù)性偏差正行程的最大重復(fù)性偏差反行程的最大重復(fù)性偏差反行程的最大重復(fù)性偏差R RMMa ax x1 1 RMax2RMax2 Max() 100%RRFSy 取較大者為取較大者為RMaxRMax Max() 100%RRFSy 8. 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移 漂移是指在漂移是指在外界的干外界的干擾下擾下，在一定時(shí)間間，在一定時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器隔內(nèi)，傳感器輸出量輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)

12、的發(fā)生與輸入量無關(guān)的或不需要的或不需要的變化變化。漂。漂移包括移包括零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移和和靈靈敏度漂移敏度漂移等，如圖所等，如圖所示。示。 2022-3-272610. 分辨率分辨率 : 分辨率是指檢測(cè)儀表能夠精確分辨率是指檢測(cè)儀表能夠精確檢測(cè)出被測(cè)量最小變化值的能力。檢測(cè)出被測(cè)量最小變化值的能力。一般一般模擬式儀表模擬式儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度分的分辨率規(guī)定為最小刻度分格值的格值的一半一半。數(shù)字式儀表的分辨率是。數(shù)字式儀表的分辨率是最后一最后一位的一個(gè)字位的一個(gè)字。 9. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性: 穩(wěn)定性表示傳感器在一個(gè)較穩(wěn)定性表示傳感器在一個(gè)較長的時(shí)間內(nèi)保持其性能參數(shù)的能力。長的時(shí)間內(nèi)保持其性能參數(shù)

13、的能力。2）傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的傳感器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鞯妮敵鰧?duì)隨時(shí)間變化是指?jìng)鞲衅鞯妮敵鰧?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。的輸入量的響應(yīng)特性。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)誤差的原因以及改善措施。產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差的原因以及改善措施。：瞬態(tài)響應(yīng)法：瞬態(tài)響應(yīng)法：頻率響應(yīng)法：頻率響應(yīng)法 反映輸出值真實(shí)再現(xiàn)變化著的輸入量的能力。反映輸出值真實(shí)再現(xiàn)變化著的輸入量的能力。1. 瞬態(tài)響應(yīng)特性瞬態(tài)響應(yīng)特性 傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)即為傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)即為時(shí)間響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)。 在研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，有時(shí)需要從時(shí)域中在研究傳感器

14、的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，有時(shí)需要從時(shí)域中對(duì)傳感器的響應(yīng)和過渡過程進(jìn)行分析，這種分析對(duì)傳感器的響應(yīng)和過渡過程進(jìn)行分析，這種分析方法稱為方法稱為時(shí)域分析法時(shí)域分析法。一階傳感器一階傳感器二階傳感器二階傳感器 延遲延遲輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所用的時(shí)間。所用的時(shí)間。 瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)如下：如下： 一階傳感器的上升到一階傳感器的上升到63.2%所需的時(shí)間，稱為時(shí)所需的時(shí)間，稱為時(shí)間常數(shù)。間常數(shù)。 輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%所用的時(shí)間。所用的時(shí)間。 階躍響應(yīng)曲線達(dá)到第一個(gè)峰階躍響應(yīng)曲線達(dá)到第一個(gè)峰值所需時(shí)間。值所需時(shí)間。 瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)+ 傳感器輸出超過

15、穩(wěn)態(tài)值的最傳感器輸出超過穩(wěn)態(tài)值的最大值。大值。 +衰減比衰減比d 衰減震蕩的二階傳感器輸衰減震蕩的二階傳感器輸出響應(yīng)曲線第一個(gè)峰值與第二個(gè)峰值之比。出響應(yīng)曲線第一個(gè)峰值與第二個(gè)峰值之比。2. 頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性傳感器對(duì)不同頻率正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)特性，稱為傳感器對(duì)不同頻率正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)特性，稱為頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)特性。是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。的動(dòng)態(tài)特性。（1）零階傳感器的頻率特性）零階傳感器的頻率特性（2）一階傳感器的頻率特性）一階傳感器的頻率特性（3） 二階傳感器的頻率特性二階傳感器的頻率特性（4）頻率響應(yīng)特性指標(biāo)）頻率響應(yīng)

16、特性指標(biāo) (a) 幅頻特性 (b) 相頻特性時(shí)間常數(shù)越小，頻率響應(yīng)特性越好。當(dāng) 1時(shí)，A ()1， ()，表明傳感器輸出與輸入為線性關(guān)系，相位差與頻率成線性關(guān)系，輸出 y ( t ) 比較真實(shí)地反映輸入x ( t ) 的變化規(guī)律。因此，減小可以改善傳感器的頻率特性。二階傳感器的頻率特性 頻率響應(yīng)特性指標(biāo)（自己看）頻率響應(yīng)特性指標(biāo)（自己看） 傳感器增益保持在一定值內(nèi)的頻率范圍，即對(duì)數(shù)幅頻特性傳感器增益保持在一定值內(nèi)的頻率范圍，即對(duì)數(shù)幅頻特性曲線上幅值衰減曲線上幅值衰減3dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，稱為傳感器的時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，稱為傳感器的頻帶或通頻帶，對(duì)應(yīng)有上、下截止頻率。頻帶或通頻帶，對(duì)應(yīng)有上、

17、下截止頻率。 用時(shí)間常數(shù)用時(shí)間常數(shù)來表征一階傳感器的動(dòng)態(tài)特性，來表征一階傳感器的動(dòng)態(tài)特性，越小，頻帶越小，頻帶越寬。越寬。 二階傳感器的固有頻率二階傳感器的固有頻率n表征了其動(dòng)態(tài)特性。表征了其動(dòng)態(tài)特性。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) 2022-3-2736傳感器的全稱應(yīng)由傳感器的全稱應(yīng)由“主題詞主題詞+四級(jí)修飾語四級(jí)修飾語”組成，即組成，即主題詞主題詞 傳感器傳感器一級(jí)修飾語一級(jí)修飾語 被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量的定語。被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量的定語。二級(jí)修飾語二級(jí)修飾語 轉(zhuǎn)換原理，一般可后綴以轉(zhuǎn)換原理，一般可后綴以“式式”字。字。三級(jí)修飾語三級(jí)修飾語 特征描述

18、，指必須強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征描述，指必須強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征、敏感元件及其他必要的性式能特征，一般可后綴以特征、敏感元件及其他必要的性式能特征，一般可后綴以“式式”字。字。四級(jí)修飾語四級(jí)修飾語 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)(如量程、精度、靈敏度等如量程、精度、靈敏度等)。 傳感器的命名傳感器的命名 例：傳感器，位移，應(yīng)變式，例：傳感器，位移，應(yīng)變式，100mm2022-3-27372022-3-2738一種傳感器的代號(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： a 主稱主稱(傳感器傳感器)；b 被測(cè)量；被測(cè)量；c 轉(zhuǎn)換原轉(zhuǎn)換原理；理；d 序號(hào)，如圖所示。序號(hào)，如圖

19、所示。2傳感器的代號(hào)傳感器的代號(hào) 2022-3-2739例：應(yīng)變式位移傳感器：例：應(yīng)變式位移傳感器： C WY-YB-20 光纖壓力傳感器：光纖壓力傳感器：C Y-GQ-2主稱主稱傳感器代號(hào)傳感器代號(hào)C 被測(cè)量被測(cè)量用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。轉(zhuǎn)換原理的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。轉(zhuǎn)換原理用一個(gè)或兩個(gè)漢語用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。序號(hào)拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。序號(hào)用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品標(biāo)記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。系列等。2022-3-2740傳感器的圖形符號(hào)是

20、電氣圖用圖形符號(hào)的一個(gè)組成部分。按GB/T 1447993傳感器圖用圖形符號(hào)規(guī)定，傳感器的圖形符號(hào)由符號(hào)要素正方形和等邊三角形組成，如圖所示。3傳感器的圖形符號(hào)傳感器的圖形符號(hào) 1.1.5 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 2022-3-2741（1） 發(fā)現(xiàn)利用新現(xiàn)象、新效應(yīng)；發(fā)現(xiàn)利用新現(xiàn)象、新效應(yīng)；（2）開發(fā)新材料；）開發(fā)新材料；（3）采用高新技術(shù)；）采用高新技術(shù)；（4）拓展應(yīng)用領(lǐng)域；）拓展應(yīng)用領(lǐng)域；（5）提高傳感器的性能；）提高傳感器的性能； （6）傳感器的微型化與低功耗；）傳感器的微型化與低功耗； （7）傳感器的集成化與多功能化；）傳感器的集成化與多功能化； （8）傳感器的智能化與數(shù)字化

21、；）傳感器的智能化與數(shù)字化； （9）傳感器的網(wǎng)絡(luò)化。）傳感器的網(wǎng)絡(luò)化。 2022-3-27421.2.1 檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù) 1.2 檢測(cè)技術(shù)理論基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)理論基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù)主要研究被測(cè)量的測(cè)量原理、測(cè)量方主要研究被測(cè)量的測(cè)量原理、測(cè)量方法、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理等方面的內(nèi)容。法、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理等方面的內(nèi)容。不同性質(zhì)的被測(cè)量要采用不同的原理去測(cè)量，不同性質(zhì)的被測(cè)量要采用不同的原理去測(cè)量，測(cè)量同一性質(zhì)的被測(cè)量也可采用不同測(cè)量原測(cè)量同一性質(zhì)的被測(cè)量也可采用不同測(cè)量原理。理。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的重要性自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的重要性(2)非電量電測(cè)量技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：非電量電測(cè)量技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、能自動(dòng)

22、連續(xù)地進(jìn)行測(cè)測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、能自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量、可以進(jìn)行遙測(cè)、便于自動(dòng)記錄、可以與計(jì)算量、可以進(jìn)行遙測(cè)、便于自動(dòng)記錄、可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、可采用微處理器做成智能機(jī)聯(lián)結(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、可采用微處理器做成智能儀表、能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換等。儀表、能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換等。（1）測(cè)試手段就是儀器儀表）測(cè)試手段就是儀器儀表在工程上所要測(cè)量的參數(shù)大多數(shù)為非電量，促使在工程上所要測(cè)量的參數(shù)大多數(shù)為非電量，促使人們用電測(cè)的方法來研究非電量，即研究用電測(cè)人們用電測(cè)的方法來研究非電量，即研究用電測(cè)的方法測(cè)量非電量的儀器儀表，研究如何能正確的方法測(cè)量非電量的儀器儀表，研究如何能正確和快速地測(cè)得非電量

23、的技術(shù)。和快速地測(cè)得非電量的技術(shù)。酒精測(cè)試儀酒精測(cè)試儀呼氣管呼氣管電子濕度計(jì)模塊電子濕度計(jì)模塊封裝后的外形2022-3-27464) 靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量1.2.2 測(cè)量方法測(cè)量方法 1) 直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量 (又稱聯(lián)立又稱聯(lián)立測(cè)量測(cè)量)。經(jīng)過求解聯(lián)立方程組，才能得到被測(cè)物。經(jīng)過求解聯(lián)立方程組，才能得到被測(cè)物理量的最后結(jié)果，則稱這樣的測(cè)量為組合測(cè)量。理量的最后結(jié)果，則稱這樣的測(cè)量為組合測(cè)量。 2) 偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量3) 等精度測(cè)量與非等精度測(cè)量等精度測(cè)量與非等精度測(cè)量2022-3-2747

24、1.2. 3 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)是由被測(cè)對(duì)象、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)、檢測(cè)系統(tǒng)是由被測(cè)對(duì)象、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)構(gòu)成。 （P9）1、檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成2022-3-2748檢測(cè)系統(tǒng)又分：檢測(cè)系統(tǒng)又分：開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)與與閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng) 1.2. 3 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)：開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)：2022-3-2749閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng) ：1.2. 3 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)2022-3-2750測(cè)量誤差測(cè)量誤差1.2. 4 測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理 檢測(cè)值與真實(shí)值之間的差值。檢測(cè)值與真實(shí)值之

25、間的差值。原原 因因測(cè)量誤差的主要來源可以概括為測(cè)量誤差的主要來源可以概括為工具誤差工具誤差、環(huán)境誤差環(huán)境誤差、方法誤差方法誤差和和人員誤差人員誤差等。等。1.3.3 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) 相對(duì)誤差相對(duì)誤差(1) 絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差0 xxAxxA絕對(duì)誤差是示值與被測(cè)量真值之間的差值。絕對(duì)誤差是示值與被測(cè)量真值之間的差值。設(shè)被測(cè)量的真值為設(shè)被測(cè)量的真值為A0，器具的標(biāo)稱值或示值為，器具的標(biāo)稱值或示值為x，則絕對(duì)誤差為則絕對(duì)誤差為由于一般無法求得真值由于一般無法求得真值A(chǔ)0，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常用精度，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常用精度高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具的示值，即實(shí)際值高一

26、級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具的示值，即實(shí)際值A(chǔ)代替真值代替真值A(chǔ)0。x與與A之差稱為測(cè)量器具的示值誤差，記為之差稱為測(cè)量器具的示值誤差，記為 通常以此值來代表絕對(duì)誤差。通常以此值來代表絕對(duì)誤差。修正值修正值修正值與絕對(duì)誤差值大小相等、符號(hào)相反，測(cè)修正值與絕對(duì)誤差值大小相等、符號(hào)相反，測(cè)得值加修正值可以消除該誤差的影響得值加修正值可以消除該誤差的影響 為了消除系統(tǒng)誤差用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的值為了消除系統(tǒng)誤差用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的值稱為修正值，常用稱為修正值，常用C表示。將測(cè)得示值加上修正表示。將測(cè)得示值加上修正值后可得到真值的近似值，即值后可得到真值的近似值，即 A0= x+C 由此得由此得 C =A0-x

27、在實(shí)際工作中，可以用實(shí)際值在實(shí)際工作中，可以用實(shí)際值A(chǔ)近似真值近似真值A(chǔ)0，則上，則上式變?yōu)槭阶優(yōu)镃 =A-x=- x(2) 相對(duì)誤差相對(duì)誤差相對(duì)誤差有以下表現(xiàn)形式：相對(duì)誤差有以下表現(xiàn)形式： 實(shí)際相對(duì)誤差。實(shí)際相對(duì)誤差。 示值相對(duì)誤差。示值相對(duì)誤差。 滿度（引用）相對(duì)誤差滿度（引用）相對(duì)誤差 相對(duì)誤差是絕對(duì)誤差與被測(cè)量的約定值之比。相對(duì)誤差是絕對(duì)誤差與被測(cè)量的約定值之比。n實(shí)際相對(duì)誤差。實(shí)際相對(duì)誤差。 n示值相對(duì)誤差。示值相對(duì)誤差。 n滿度（引用）相對(duì)誤差滿度（引用）相對(duì)誤差100%AxA100%xxxmaxmin100%nxrxx2） 誤差的分類誤差的分類（1）系統(tǒng)誤差）系統(tǒng)誤差（2）隨機(jī)誤

28、差）隨機(jī)誤差（3）粗大誤差）粗大誤差系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差1. 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)2. 系統(tǒng)誤差的削弱和消除系統(tǒng)誤差的削弱和消除1. 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)n理論分析及計(jì)算理論分析及計(jì)算n實(shí)驗(yàn)對(duì)比法實(shí)驗(yàn)對(duì)比法n殘余誤差觀察法殘余誤差觀察法n殘余誤差校核法殘余誤差校核法n計(jì)算數(shù)據(jù)比較法計(jì)算數(shù)據(jù)比較法因測(cè)量原理或使用方法不當(dāng)引入系統(tǒng)誤差時(shí)，可以通過理因測(cè)量原理或使用方法不當(dāng)引入系統(tǒng)誤差時(shí)，可以通過理論分析和計(jì)算的方法加以修正。論分析和計(jì)算的方法加以修正。實(shí)驗(yàn)對(duì)比法是改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件進(jìn)行不同條件的測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比法是改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件進(jìn)行不同條件的測(cè)量，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，這種方法適用于發(fā)

29、現(xiàn)恒定系統(tǒng)誤差。量，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，這種方法適用于發(fā)現(xiàn)恒定系統(tǒng)誤差。根據(jù)測(cè)量列的各個(gè)殘余誤差的大小和符號(hào)變化規(guī)律，直接根據(jù)測(cè)量列的各個(gè)殘余誤差的大小和符號(hào)變化規(guī)律，直接由誤差數(shù)據(jù)或誤差曲線圖形來判斷有無系統(tǒng)誤差，這種方由誤差數(shù)據(jù)或誤差曲線圖形來判斷有無系統(tǒng)誤差，這種方法主要適用于發(fā)現(xiàn)有規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。法主要適用于發(fā)現(xiàn)有規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。（4）殘余誤差校核法殘余誤差校核法 用于發(fā)現(xiàn)累進(jìn)性系統(tǒng)誤差用于發(fā)現(xiàn)累進(jìn)性系統(tǒng)誤差馬利科夫準(zhǔn)則：設(shè)對(duì)某一被測(cè)量進(jìn)行馬利科夫準(zhǔn)則：設(shè)對(duì)某一被測(cè)量進(jìn)行n次等精度測(cè)量，按測(cè)量先后順序次等精度測(cè)量，按測(cè)量先后順序得到測(cè)量值得到測(cè)量值x1，x2，xn，相應(yīng)的殘差為，相

30、應(yīng)的殘差為v1，v2，vn。把前面一半。把前面一半和后面一半數(shù)據(jù)的殘差分別求和，然后取其差值和后面一半數(shù)據(jù)的殘差分別求和，然后取其差值 用于發(fā)現(xiàn)周期性系統(tǒng)誤差用于發(fā)現(xiàn)周期性系統(tǒng)誤差阿卑阿卑-赫梅特準(zhǔn)則：赫梅特準(zhǔn)則： 11kniiii kMvv 111ni iiAvv21An則認(rèn)為測(cè)量列中含有周期性系統(tǒng)誤差。 當(dāng)存在 設(shè) (5) 計(jì)算數(shù)據(jù)比較法計(jì)算數(shù)據(jù)比較法對(duì)同一量進(jìn)行多組測(cè)量，得到很多數(shù)據(jù)，通過多組對(duì)同一量進(jìn)行多組測(cè)量，得到很多數(shù)據(jù)，通過多組計(jì)算數(shù)據(jù)比較，若不存在系統(tǒng)誤差，其比較結(jié)果應(yīng)計(jì)算數(shù)據(jù)比較，若不存在系統(tǒng)誤差，其比較結(jié)果應(yīng)滿足隨機(jī)誤差條件，否則可認(rèn)為存在系統(tǒng)誤差。滿足隨機(jī)誤差條件，否則可

31、認(rèn)為存在系統(tǒng)誤差。任意兩組結(jié)果與間不存在系統(tǒng)誤差的標(biāo)志是任意兩組結(jié)果與間不存在系統(tǒng)誤差的標(biāo)志是 222ijijxx2. 系統(tǒng)誤差的削弱和消除系統(tǒng)誤差的削弱和消除n從產(chǎn)生誤差源上消除系統(tǒng)誤差從產(chǎn)生誤差源上消除系統(tǒng)誤差n引入修正值法引入修正值法n零位式測(cè)量法零位式測(cè)量法n補(bǔ)償法補(bǔ)償法n對(duì)照法對(duì)照法（1）算術(shù)平均值算術(shù)平均值 （2 2）標(biāo)準(zhǔn)誤差）標(biāo)準(zhǔn)誤差隨機(jī)誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)有以下兩點(diǎn)：隨機(jī)誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)有以下兩點(diǎn)：隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差（1）算術(shù)平均值算術(shù)平均值 n n1 12 2n ni ii i= =1 1x x + +x x + + +x xx xx x = = =n nn nn ni ii i = = 1 10 0 x xA A= = =x xn n當(dāng)測(cè)量次數(shù)為無限次時(shí)，所有測(cè)量值的算術(shù)平均