傳感器第一章基本知識(shí)

傳感器第一章基本知識(shí)第一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)試結(jié)果：Ａ＝｛Ａ｝〔Ａ〕被測(cè)量數(shù)值(大小及符號(hào))單位<1>直接測(cè)量:二、測(cè)量方法簡(jiǎn)單測(cè)量：當(dāng)選用適當(dāng)?shù)膬x表，即可直接測(cè)得被測(cè)量的大小。只包括一項(xiàng)簡(jiǎn)單測(cè)量和根據(jù)一些已知數(shù)據(jù)，對(duì)被測(cè)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算就可以得到被測(cè)物理量的大小，稱為直接測(cè)量。被測(cè)量簡(jiǎn)單測(cè)量已知數(shù)據(jù)第二頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日<2>間接測(cè)量：對(duì)于幾個(gè)與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量進(jìn)行直接測(cè)量，然后通過(guò)代表該函數(shù)關(guān)系的公式、曲線或表格求出未知量。例如：被測(cè)量扭矩軸轉(zhuǎn)速一般：被測(cè)量二個(gè)或二個(gè)以上的簡(jiǎn)單測(cè)量確定的函數(shù)關(guān)系第三頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日<1>偏差法：當(dāng)測(cè)量?jī)x表用指針相對(duì)刻度線的位移（偏差）來(lái)直接表示被測(cè)量的大小。<2>零位法：在測(cè)量時(shí)，被測(cè)量的作用效應(yīng)用已知量的效應(yīng)來(lái)平衡，結(jié)果是相互的作用縮小到零。 例：指針式儀表例：用電位差計(jì)測(cè)量電壓等。<3>微差法：被測(cè)量的大部分用零位法測(cè)量（此時(shí)，大部分的被測(cè)量已與已知的標(biāo)準(zhǔn)量相抵消，其余部分再用偏差法來(lái)測(cè)量。<3>偏差法、零位法、微差法例：用不平衡電橋測(cè)量電阻。第四頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日微差法是零位法和偏差法的組合。微差法可以使較低精度的偏差法測(cè)量?jī)x器得到較高精度的測(cè)量結(jié)果。例如：被測(cè)量Ux，已知量Us，則微差為：測(cè)量?jī)x器精度1％微差為被測(cè)量的1％已知的標(biāo)準(zhǔn)量的精度，設(shè)為0.01％微差法測(cè)量精度：第五頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日§1-2測(cè)量誤差及其分類

一、誤差分類(一)按誤差的表示方法：1.絕對(duì)誤差：測(cè)量值（示值）真值，約定真值修正值：第六頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日2.相對(duì)誤差：(1)實(shí)際相對(duì)誤差(2)示值相對(duì)誤差儀器示值(3)滿度相對(duì)誤差（引用誤差）儀器的滿度值被測(cè)量的實(shí)際值第七頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日精度等級(jí)Y-儀器的量程=xmax-xmin第八頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日1.系統(tǒng)誤差定義：指服從一定規(guī)律變化的誤差。 特征：出現(xiàn)規(guī)律性、產(chǎn)生原因可知性 表征：測(cè)量準(zhǔn)確度2.隨機(jī)誤差定義：指服從大數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的誤差。 表征：測(cè)量的精密度(分散性)及重復(fù)性

(二)按誤差的性質(zhì)第九頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日精密度：反映測(cè)量結(jié)果分散性大小、即重復(fù)性一致的程度。準(zhǔn)確度：反映測(cè)量結(jié)果與真值之差大小的程度。精確度＝精密度＋準(zhǔn)確度精(確)度等級(jí)Ａ：精密度、準(zhǔn)確度、精確度第十頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日(三)按誤差與被測(cè)量的關(guān)系2.積累誤差(倍率誤差)式中為比例系數(shù)yx定值誤差1.定值誤差(零位誤差、附加誤差)△o第十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日(四)按被測(cè)量與時(shí)間的關(guān)系1.靜態(tài)誤差：被測(cè)量穩(wěn)定不變時(shí)的測(cè)量誤差。2.動(dòng)態(tài)誤差：被測(cè)量隨時(shí)間變化過(guò)程中，進(jìn)行測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的附加誤差。第十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日§1-3測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性靜態(tài)特性：表示測(cè)量?jī)x表在被測(cè)量處于穩(wěn)定 狀態(tài)時(shí)的輸出-輸入關(guān)系。衡量測(cè)量?jī)x表靜態(tài)特性的性能指標(biāo)是：線性度、靈敏度、分辨率、遲滯、重復(fù)性、量程第十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日一、線性度(非線性誤差)端基線性度平均選點(diǎn)法線性度最小二乘法線性度第十四頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日端基線性度：端點(diǎn)直線。端點(diǎn)指與量程的上下限值對(duì)應(yīng)的標(biāo)定數(shù)據(jù)點(diǎn)。通常取零點(diǎn)作為端點(diǎn)直線的起始點(diǎn)；滿量程的輸出100％作為終止點(diǎn)，通過(guò)兩點(diǎn)的直線稱為“端點(diǎn)直線”。實(shí)際曲線與端點(diǎn)直線的最大誤差就是“端基線性度”。實(shí)際曲線端點(diǎn)直線第十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日平均選點(diǎn)法線性度：作兩條與端點(diǎn)直線平行的直線，使之恰好包圍所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)。然后在這一對(duì)平行線之間作一條正、負(fù)距離相等的直線，并使實(shí)際輸出特性相對(duì)與所選的直線的最大正偏差等于最小負(fù)偏差。?m1?m2?m1=?m2平均選點(diǎn)法擬合直線xy第十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日最小二乘法線性度：找一條直線，使各實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)與該直線的垂直偏差的平方和最小。即：第十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日二、靈敏度三、分辨率與分辨力能夠檢測(cè)到的被測(cè)量的最小值，即分辨力測(cè)量范圍分辨率=傳遞函數(shù)（線性系統(tǒng)）第十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日四、遲滯（滯環(huán)）第十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日五、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差第二十頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日§1-4測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)誤差一.串聯(lián)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)K1K2…Kn系統(tǒng)靜態(tài)特性：系統(tǒng)靈敏度：每一個(gè)環(huán)節(jié)的靈敏度（傳遞函數(shù)）第二十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日每個(gè)環(huán)節(jié)誤差對(duì)總誤差的影響（絕對(duì)誤差）：假定各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差為：△y1,△y2，…△yn則：第1個(gè)環(huán)節(jié)的誤差對(duì)系統(tǒng)的產(chǎn)生的影響第1個(gè)環(huán)節(jié)的誤差代入上式：（1－19）（1－20）第二十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日同理：第二十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日總絕對(duì)誤差：（1－21）第j個(gè)環(huán)節(jié)的誤差第i+1個(gè)環(huán)節(jié)的靈敏度第二十四頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日每個(gè)環(huán)節(jié)誤差對(duì)總誤差的影響（相對(duì)誤差）：系統(tǒng)總相對(duì)誤差：假定每個(gè)環(huán)節(jié)的相對(duì)誤差為：……前已導(dǎo)出：第二十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日每個(gè)環(huán)節(jié)誤差對(duì)總誤差的影響（相對(duì)誤差）：同理：結(jié)論每個(gè)環(huán)節(jié)的相對(duì)誤差對(duì)系統(tǒng)總的相對(duì)誤差的影響等于該環(huán)節(jié)的相對(duì)誤差的本身。系統(tǒng)總相對(duì)誤差：第二十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日二．反饋系統(tǒng)（閉環(huán)系統(tǒng)）前向通道傳遞函數(shù)：反向通道傳遞函數(shù)：則反饋系統(tǒng)傳遞系數(shù)：前向通道反饋通道第二十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)：反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)第二十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)證明：對(duì)正向通道：對(duì)反向通道：另外：代入KIKII第二十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差（絕對(duì)誤差）：正向通道各個(gè)環(huán)節(jié)誤差對(duì)輸出端的影響：反向通道各個(gè)環(huán)節(jié)誤差對(duì)輸出端的影響：正向通道產(chǎn)生的誤差又作為反饋通道的輸入信號(hào)而對(duì)輸出端產(chǎn)生的影響：反饋通道包含二部分誤差：（由串聯(lián)系統(tǒng)推導(dǎo)得）前向通道中第J個(gè)環(huán)節(jié)的誤差第J個(gè)反饋環(huán)節(jié)的誤差第三十頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差（絕對(duì)誤差）：（1－30）前向通道各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差在輸出端引起的誤差反饋通道的誤差在輸出端引起的誤差反饋系統(tǒng)的總誤差也包含二部分：反饋系統(tǒng)絕對(duì)誤差：第三十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差(相對(duì)誤差）：假定反饋環(huán)節(jié)為線性的，即：則由（1-30）：式中為系統(tǒng)總相對(duì)誤差,為前向環(huán)節(jié)總相對(duì)誤差,為反饋環(huán)節(jié)總相對(duì)誤差（1－31）第三十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日反饋系統(tǒng)的誤差(相對(duì)誤差