傳感器與檢測技術---第1章傳感器與檢測技術理論基礎-在線瀏覽
2024-12-06 10:45本頁面
【正文】 理論基礎 傳感器與檢測技術概述 測量誤差的數(shù)據(jù)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 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) 。 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 。 其中 ， 綠色 ——正向通道 ，紅色 ——反饋通道 。 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 。 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 ） 。 對測量值進行修正時 , 要用到絕對誤差 。 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 。 L——真值 。 例如 , 級表的引用誤差的最大值不超過 177。 1%。這個誤差稱為隨機誤差。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。 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 。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。 其次 看測量數(shù)據(jù)中是否存在系統(tǒng)誤差 ， 若有可設法消除或加以修正 。 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 。 從此圖看出 ， 概率密度函數(shù) f(x)（ 或 f(δ)） 在 隨機變量 x=L (或 δ=0 )處達最大值 。 ? ?第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 分析圖 1－ 4所示的曲線可以發(fā)現(xiàn) ， 隨機誤差具有以下四個特征： ① 單峰性 ：絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多 。 ③ 對稱性 ：隨機誤差可正可負 ， 當測量次數(shù) n較大時 , 絕對值相等 , 符號相反的隨機誤差出現(xiàn)的次數(shù)相等 。 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 2． ① 算術平均值 在實際測量時 , 真值 L不可能得到 。 xLxnxiinn ?? ??????? 11limlim??????????niin xnxxxnx1211)(1 ?1－ 12） 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ② 樣本 均方差 s?? ? ???? ?????niiniis nxxn12121111 ?? (115) 則： 稱作 樣本均方差 。式 (115)稱作貝塞爾公式。 注 ： 第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ?????? ??? ? ?? ?niniiis xnxn1212 )(111?(116) 為計算方便，常使用下列形式的貝塞爾公式計算 樣本均方差 如果 xi的值太大，可任選一與 xi接近的數(shù) B，作變換 因為 ?????? ??? ? ?? ?niniiis ynyn1212 )(111?iii xxyy ?????Bxy ii ??故有： 優(yōu)點 ： 不需要重復計算 ，不會因求算術平均值時，除不盡而產生舍入誤差。 的值及 2ii ??第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ?????niisx nnn12)1(1 ??? （ 117） 由上式可見，在測量條件不變的情況下，測量次數(shù) n越多， 就越小，即算術平均值越接近真值 L。故一般取 n＝ 10～ 20就可以了。 即也是隨機變量 。 可以證明 ， 它與 的關系如下： xx?xs?x?x第 1章 傳感器與檢測技術論理基礎 ade)k(PP kk????? ? ???121 222 ????? ?????（ 118） 則 （ － , ＋ ） ——稱作隨機誤差 ?的置信區(qū)間 k ——置信系數(shù)； Pa=1a ——稱作此置信區(qū)間上的置信概率； 177。 通常把 置信概率的百分數(shù) (100Pa％ )稱為 置信度， 又稱 可信度 隨機誤差的置信區(qū)間和置信概率 a(0a1), 若存在常數(shù) k，使得隨機誤差 δ落在 區(qū)間（－ ,＋ ） 的概率
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