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1、第1章传感器与检测技术的理论基础1.1测量概论1.2测量数据的估计和处理返回主目录传感器原理及应用第1章理论基础1.1测量概论传感器处于研究对象与测控系统的接口位置.自动检测和自动控制系统要获取的信息,都要通过传感器将其转换为容易传输与处理的电信号。传感器原理及应用信息采集就是测量,取得测量数据。测量系统由传感器与多台仪表组合在一起构成.传感器原理及应用1.1.1测量确定被测量值的操作。传感器原理及应用由测量所获得的值叫测量结果。包括两部分：比值和测量单位。测量过程:传感器从被测对象获取被测量的信息,建立起测量信号,经过变换、传输、处理,获得被测量的值。传感器原
2、理及应用1.1.2测量方法被测量与标准量比较得出测量值的方法。传感器原理及应用1．直接测量、间接测量与组合测量直接测量:对仪表读数不需要经过任何运算就能直接表示测量结果。间接测量:先对几个量进行测量,将被测量代入函数关系式,经过计算得到所需要的结果。组合测量:经过求解联立方程组,才能得到最后结果.传感器原理及应用2．等精度测量与不等精度测量等精度测量:用相同仪表与测量方法对同一被测量进行多次重复测量。非等精度测量:用不同精度的仪表或不同的测量方法,或在环境条件相差很大时对同一被测量进行多次重复测量。传感器原理及应用3．偏差式测量、零位式测量偏差式测量:用仪表指针的位
3、移（即偏差）决定被测量的量值.零位式测量:用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态.传感器原理及应用4．静态测量与动态测量传感器原理及应用1.1.3测量系统1.构成传感器与测量仪表、变换装置组合而成。传感器原理及应用传感器:感受被测量的大小并输出相对应的可用输出信号的器件或装置.数据传输环节:用来传输数据.数据处理环节:将传感器输出信号进行处理和变换,使其输出信号便于显示、记录.数据显示环节:将数据进行显示.传感器原理及应用2．开环测量系统与闭环测量系统（1）开环测量系统系统全部信息变换只沿着一个方向进行.传感器原理及应用（2）闭环测量系统有两个通道,一为正向通
4、道,二为反馈通道。传感器原理及应用y传感器原理及应用1.1.4测量误差原因:传感器本身性能不优良,测量方法不完善,外界干扰的影响等,都会造成测量误差。测量误差:测量值与真实值之间的差值。传感器原理及应用不同场合对测量结果可靠性的要求也不同:量值传递、经济核算、产品检验等场合应保证测量结果有足够的准确度。当测量值用作控制信号时,要注意测量的稳定性和可靠性。传感器原理及应用1．测量误差的表示方法（1）绝对误差绝对误差=测量值-真实值传感器原理及应用（2）相对误差相对误差=绝对误差/真实值传感器原理及应用（3）引用误差引用误差=Δ——绝对误差。传感器原
5、理及应用仪表精度等级是根据引用误差来确定的。例如:0.5级表的引用误差的最大值不超过±0.5%，1.0级表的引用误差的最大值不超过±1%。传感器原理及应用（4）基本误差指仪表在规定的标准条件下所具有的误差。精度等级就是由基本误差决定的。（5）附加误差指当仪表的使用条件偏离额定条件下出现的误差。传感器原理及应用2．误差的性质系统误差、随机误差和粗大误差。（1）系统误差:对同一被测量进行多次重复测量时,如果误差按照一定的规律出现。（2）随机误差:对同一被测量进行多次重复测量时,绝对值和符号不可预知地随机变化,具有一定的统计规律性的误差传感器原理及应用（3）粗大误差粗大
6、误差,又称疏忽误差:明显偏离测量结果的误差。由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。传感器原理及应用1.2测量数据的估计和处理在测量中,对测量数据进行处理时,首先判断测量数据中是否含有粗大误差,如有,则必须加以剔除。再看数据中是否存在系统误差,对系统误差可设法消除或加以修正。最后则利用随机误差性质进行处理。传感器原理及应用1.2.1随机误差的统计处理随机误差的处理任务是从随机数据中求出最接近真值的值,对数据精密度的高低进行评定并给出测量结果。传感器原理及应用1．随机误差的正态分布曲线随机误差具有以下特征:①绝对值小的随机误差出现的概率大于绝对值大的随机误差出
7、现的概率。②随机误差的绝对值不会超出一定界限。③测量次数n很大时,绝对值相等,符号相反的随机误差出现的概率相等。当n→∞时,随机误差的代数和趋近于零。传感器原理及应用当测量次数足够多时,测量误差服从正态分布规律。分布密度函数为传感器原理及应用随机变量在x=L或δ=0处的附近区域内具有最大概率。正态分布曲线传感器原理及应用2．正态分布的随机误差的数字特征算术平均值处随机误差的概率密度最大。算术平均值为传感器原理及应用算术平均值是反映随机误差的分布中心,均方根偏差则反映随机误差的分布范围。均方根偏差愈大,测量
