【正文】 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 第 1章 傳感器與檢測技術理論基礎 傳感器與檢測技術概述 測量誤差的數(shù)據處理 返回主目錄 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 傳感器與檢測技術概述 一、傳感器 將被測量（非電量）轉換成電量的儀器設備 傳感器 被測量 電量 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 二、檢測技術 檢測（即 測量 ） 利用儀器設備將 被測量 與同種性質的 標準量 進行比較、 量化的過程。 檢測技術 對被測量進行高精度、快速度的自動測量、處理及顯示的技術。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 三 、 測量系統(tǒng) 1. 測量系統(tǒng)構成 將傳感器與檢測技術結合在一起構成的系統(tǒng) 測量系統(tǒng)的任務是實現(xiàn)測量、轉換、處理和顯示。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 2． 測量系統(tǒng)的分類： (1) 開環(huán)測量系統(tǒng) 若被測量的信息變換只沿著一個方向進行 （ 如圖 12 所示 ） 則成為開環(huán)測量系統(tǒng) 。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 其中 ， k k k3為各個環(huán)節(jié)的傳遞系數(shù) 。 其輸入 x、 輸出 y的關系為： y=k1k2k3 x 開環(huán)系統(tǒng)的特點 ： 結構較簡單 , 但各環(huán)節(jié)特性的變化都會造成測量誤差 。 （ 1 3） 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 (2) 閉環(huán)測量系統(tǒng) 若被測量的信息經變換后又返回到被測量的輸入端 (如圖 13 所示 )則成為閉環(huán)測量系統(tǒng) 。 其中 ， 綠色 ——正向通道 ，紅色 ——反饋通道 。 y k4 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 其中 Δx為正向通道的輸入量 , k4為反饋環(huán)節(jié)的傳遞系數(shù) , 正向通道的總傳遞系數(shù) k = k2k3。 由圖 13可知 : 當 k =k2k31時，則 1414 111xkkxkkky????? ? ykkxkxxkxkyykxff????????????4114fxxx ?? 1?xkkxky41141 ??第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 閉環(huán)測量系統(tǒng)的優(yōu)點 ： 整個系統(tǒng)的輸出主要由反饋環(huán)節(jié)的特性 k4決定 ， 而k k3的變化造成的測量誤差很小 ， 可忽略不計 。 根據以上分析可知 , 在構成測量系統(tǒng)時 , 應將開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)巧妙地組合在一起加以應用 , 才能達到所期望的目的 。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 四 、 測量及測量誤差 測量的有關術語 （ 1）等精度測量 ——測量條件不變的一系列重復測量 （ 2）非等精度測量 ——測量條件變化的一系列重復測量 （ 3）真值 ——被測量本身所具有的真正值（一般未知） （ 4）測量值 ——對被測量進行測量所得到的值 （ 5）測量誤差 ——測量值 與 真值 之間的 差值 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 測量誤差的分類 ： (1) 按表示方法分類： 絕對誤差 相對誤差 引用誤差 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ① 絕對誤差 Δ= xL (1 – 6) 式中 : Δ——絕對誤差； x——測量值； L——真值 （ 未知 ） 。 絕對誤差有正 、 負之分 ， 且有量綱 。 對測量值進行修正時 , 要用到絕對誤差 。 修正值是與絕對誤差大小相等 、 符號相反的值 , 實際值等于測量值加上修正值 。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ② 相對誤差 式中 : δ——相對誤差 , 一般用百分數(shù)給出 。 Δ——絕對誤差 。 L——真值 。 由于被測量的真值 L無法知道 , 實際計算時用測量值 x代替真值 L進行計算 , 這時相對誤差被稱為 標稱 （ 示值 ）相對誤差 ， 即 %100?? L??%1 00?? x??（ 1—7） 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ③ 引用誤差 式中： γ——引用 (滿度 ) 誤差 Δ——絕對誤差 xm＝測量范圍上限－測量范圍下限 儀表精度等級是根據引用誤差來確定的 。 例如 , 級表的引用誤差的最大值不超過 177。 %， 誤差的最大值不超過 177。 1%。 %100??mx?? (1—9) 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 (2) 按出現(xiàn)的規(guī)律分類 隨機誤差 系統(tǒng)誤差 粗大誤差 ① 隨機誤差 在相同條件下，對同一被測量進行多次重復測量時 , 其誤差的絕對值和符號不可預知地變化 ,。這個誤差稱為隨機誤差。隨機誤差的特點是不可預知，也無法避免。但它服從統(tǒng)計規(guī)律；可從理論上估計對測量結果的影響。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ② 系統(tǒng)誤差 在相同條件下 ， 對同一被測量進行多次重復測量時 , 如果誤差按照一定的規(guī)律出現(xiàn) , 則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差 。 它是有材料 、 零部件 、 及工藝的缺陷 ， 環(huán)境溫度 、濕度 、 壓力的變化和外界干擾引起的 。 ③粗大誤差 在一定條件下，測量結果明顯的偏離其實際值的誤差稱為粗大誤差 , 又稱疏忽誤差。它是由于測量者疏忽大意或環(huán)境條件的突然變化而引起的。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 測量誤差的數(shù)據處理 測量誤差的一般處理方法： 首先 判斷測量數(shù)據中是否含有粗大誤差 ， 如有 ， 則必須加以剔除 。 其次 看測量數(shù)據中是否存在系統(tǒng)誤差 ， 若有可設法消除或加以修正 。 對排除了系統(tǒng)誤差和粗大誤差的測量數(shù)據 ， 就只有隨機誤差了 。 最后用 統(tǒng)計方法對隨機誤差進行處理 ， 得出合乎科學性的測量結果 。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 一 、 隨機誤差的統(tǒng)計處理 1． 隨機誤差的正態(tài)分布曲線 設 x為測量值