第一章傳感器原理與檢測(cè)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(cè)技術(shù)的理念基礎(chǔ)傳感與檢測(cè)技術(shù)的理念基礎(chǔ) 測(cè)量概論測(cè)量概論.第第1章章傳感與檢測(cè)技術(shù)的理念基礎(chǔ)傳感與檢測(cè)技術(shù)的理念基礎(chǔ) 測(cè)量概論測(cè)量概論 測(cè)量概論測(cè)量概論 一、測(cè)量一、測(cè)量 n在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí), 對(duì)儀表讀對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示測(cè)量數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示測(cè)量所需要的結(jié)果的測(cè)量方法稱為直接測(cè)量。所需要的結(jié)果的測(cè)量方法稱為直接測(cè)量。n例如例如,用磁電式電流表測(cè)量電路的某一支路用磁電式電流表測(cè)量電路的某一支路電流電流, 用彈簧管壓力表測(cè)量壓力等用彈簧管壓力表測(cè)量壓

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

3、測(cè)量零位式測(cè)量與微差式測(cè)量偏差式測(cè)量、偏差式測(cè)量、 零位式測(cè)量與微差式測(cè)量零位式測(cè)量與微差式測(cè)量XNXN X：被測(cè)量：被測(cè)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(duì)誤差絕對(duì)誤差; x測(cè)量值測(cè)量值; L真實(shí)值真實(shí)值；AAA30.430.20.2A n實(shí)際相對(duì)誤差的定義由下式給出實(shí)際相對(duì)誤差的定義由下式給出: 式中式中: 相對(duì)誤差相對(duì)誤差, 絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差; L真實(shí)值真實(shí)值 100%L100%x 100%測(cè)量范圍上限 測(cè)量范圍下限12.5100%3.6%70r 21100%1.4%70r 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律根據(jù)測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)處誤差。這種分類方法便于測(cè)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(cè)量中在測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)仍有不穩(wěn)定的如果測(cè)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(cè)量時(shí)在實(shí)際測(cè)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(duì)被測(cè)量進(jìn)行等精度的差的概率密度最大。對(duì)被測(cè)量進(jìn)行等精度的n次測(cè)量次測(cè)量, 得得n個(gè)測(cè)量值個(gè)測(cè)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(cè)量值中最算術(shù)平均值是測(cè)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(cè)量的結(jié)果。多次測(cè)量的結(jié)果。 12111()nniixxxxxnnx當(dāng)測(cè)量次數(shù)為當(dāng)測(cè)量次數(shù)為無限次時(shí)無限次時(shí)，所有測(cè)量值的算術(shù)平，所有測(cè)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(cè)量，事實(shí)上是不可能無限次測(cè)量即真值難以達(dá)到。但是，隨著測(cè)量次數(shù)的增加即真值難以達(dá)到。但是，隨著測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)的分散范圍也愈大，所以均方測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果的精度。如可以描述測(cè)量數(shù)