第一章傳感器原理與檢測技術(shù)

1、課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容NASA研發(fā)的X-33飛行器 第第1章章傳感與檢測技術(shù)的理念基礎(chǔ)傳感與檢測技術(shù)的理念基礎(chǔ) 測量概論測量概論.第第1章章傳感與檢測技術(shù)的理念基礎(chǔ)傳感與檢測技術(shù)的理念基礎(chǔ) 測量概論測量概論 測量概論測量概論 一、測量一、測量 n在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時(shí)在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時(shí), 對儀表讀對儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示測量數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示測量所需要的結(jié)果的測量方法稱為直接測量。所需要的結(jié)果的測量方法稱為直接測量。n例如例如,用磁電式電流表測量電路的某一支路用磁電式電流表測量電路的某一支路電流電流, 用彈簧管壓力表測量壓力等用彈簧管壓力表測量壓

2、力等, 都屬于都屬于直接測量。直接測量的優(yōu)點(diǎn)是測量過程簡直接測量。直接測量的優(yōu)點(diǎn)是測量過程簡單而又迅速單而又迅速, 缺點(diǎn)是測量精度不高缺點(diǎn)是測量精度不高 。偏差式測量、偏差式測量、 零位式測量與微差式測量零位式測量與微差式測量SSVVIRR偏差式測量、偏差式測量、 零位式測量與微差式測量零位式測量與微差式測量n.用指零儀表的零位指示檢測測量系統(tǒng)的平衡狀用指零儀表的零位指示檢測測量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)態(tài), 在測量系統(tǒng)平衡時(shí)在測量系統(tǒng)平衡時(shí), 用已知的標(biāo)準(zhǔn)量決定被用已知的標(biāo)準(zhǔn)量決定被測量的量值測量的量值, 這種測量方法稱為這種測量方法稱為零位式測量零位式測量。偏差式測量、偏差式測量、 零位式測量與微差式

3、測量零位式測量與微差式測量偏差式測量、偏差式測量、 零位式測量與微差式測量零位式測量與微差式測量XNXN X：被測量：被測量N：標(biāo)準(zhǔn)量：標(biāo)準(zhǔn)量：微差：微差n n =x-L 式中式中: 絕對誤差絕對誤差; x測量值測量值; L真實(shí)值真實(shí)值；AAA30.430.20.2A n實(shí)際相對誤差的定義由下式給出實(shí)際相對誤差的定義由下式給出: 式中式中: 相對誤差相對誤差, 絕對誤差絕對誤差; L真實(shí)值真實(shí)值 100%L100%x 100%測量范圍上限 測量范圍下限12.5100%3.6%70r 21100%1.4%70r 根據(jù)測量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律根據(jù)測量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律, 將將誤差分為三種

4、誤差分為三種, 即即系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差和和粗大粗大誤差。這種分類方法便于測量數(shù)據(jù)處誤差。這種分類方法便于測量數(shù)據(jù)處理。理。 xL系 統(tǒng) 誤 差一、一、 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理 在測量中在測量中, 當(dāng)系統(tǒng)誤差已設(shè)法消除或減小到可當(dāng)系統(tǒng)誤差已設(shè)法消除或減小到可以忽略的程度時(shí)以忽略的程度時(shí), 如果測量數(shù)據(jù)仍有不穩(wěn)定的如果測量數(shù)據(jù)仍有不穩(wěn)定的現(xiàn)象現(xiàn)象, 說明存在隨機(jī)誤差。說明存在隨機(jī)誤差。一、一、 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理22212fe一、 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理 n算術(shù)平均值算術(shù)平均值 在實(shí)際測量時(shí)在實(shí)際測量時(shí), 真值真值L不可能得到。但如果隨不可能得到。但如果

5、隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布機(jī)誤差服從正態(tài)分布, 則算術(shù)平均值處隨機(jī)誤則算術(shù)平均值處隨機(jī)誤差的概率密度最大。對被測量進(jìn)行等精度的差的概率密度最大。對被測量進(jìn)行等精度的n次測量次測量, 得得n個(gè)測量值個(gè)測量值x1 x2xn, 它們的算術(shù)它們的算術(shù)平均值為平均值為 算術(shù)平均值是測量值中最算術(shù)平均值是測量值中最可信賴的可信賴的, 它可它可以作為以作為等精度等精度多次測量的結(jié)果。多次測量的結(jié)果。 12111()nniixxxxxnnx當(dāng)測量次數(shù)為當(dāng)測量次數(shù)為無限次時(shí)無限次時(shí)，所有測量值的算術(shù)平，所有測量值的算術(shù)平均值即等于均值即等于真值真值，事實(shí)上是不可能無限次測量，事實(shí)上是不可能無限次測量即真值難以達(dá)到。但是，隨著測量次數(shù)的增加即真值難以達(dá)到。但是，隨著測量次數(shù)的增加算術(shù)平均值也就越接近真值。因此，以算術(shù)平算術(shù)平均值也就越接近真值。因此，以算術(shù)平均值作為真值是既可靠又合理的。均值作為真值是既可靠又合理的。 1niixLxniixLi iivxx一、 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理 上述的算術(shù)平均值是反映隨機(jī)誤差的上述的算術(shù)平均值是反映隨機(jī)誤差的分布中心分布中心, 而而均方根偏差則反映隨機(jī)誤差的均方根偏差則反映隨機(jī)誤差的分布范圍分布范圍。均方根。均方根偏差愈大偏差愈大, 測量數(shù)據(jù)的分散范圍也愈大，所以均方測量數(shù)據(jù)的分散范圍也愈大，所以均方根偏差根偏差可以描述測量數(shù)據(jù)和測量結(jié)果的精度。如可以描述測量數(shù)