傳感器及檢測(cè)技術(shù) 教學(xué)PPT課件

傳感器及檢測(cè)技術(shù) 教學(xué)PPT課件,傳感器及檢測(cè)技術(shù),教學(xué)PPT課件,傳感器,檢測(cè),技術(shù),教學(xué),PPT,課件 PPT模板下載： 檢測(cè)技術(shù)與傳感器的認(rèn)知目錄1 1任務(wù)一 傳感器的認(rèn)知2 2任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理3 3任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知 項(xiàng)目一 檢測(cè)技術(shù)與傳感器的認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)能掌握檢測(cè)技術(shù)與傳感器的基本概念。能了解檢測(cè)技術(shù)與傳感器的作用、地位和發(fā)展方向。能掌握傳感器的組成及各組成部分的作用。能掌握誤差的基本概念，熟悉幾種測(cè)量誤差的定義和表示。能區(qū)分各種測(cè)量誤差并進(jìn)行處理。能掌握傳感器的基本特性和傳感器的選用原則。任務(wù)一 傳感器的認(rèn)知一、傳感器的定義 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 76652005）傳感器通用術(shù)語，傳感器（transducer/sensor感覺）的定義為：“能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件和產(chǎn)生可用的輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的電子線路所組成?！比蝿?wù)一 傳感器的認(rèn)知二、傳感器的組成 傳感器從字面上理解，具有一感二傳的功能，即感受被測(cè)信息，再傳送出去，因此，傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。但由于它的輸出信號(hào)較弱，因此需要由后續(xù)的信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行放大或轉(zhuǎn)換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的信號(hào)。隨著半導(dǎo)體和集成電路技術(shù)的發(fā)展，傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路往往直接安裝在傳感器的殼體里或與敏感元件、轉(zhuǎn)換元件一起集成在同一芯片內(nèi)，這樣，傳感器就由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。其組成框圖如圖1-1所示。任務(wù)一 傳感器的認(rèn)知二、傳感器的組成任務(wù)一 傳感器的認(rèn)知敏感元件是直接感受被測(cè)量、并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。它是傳感器技術(shù)的核心，是設(shè)計(jì)和制作傳感器的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量的元件。敏感元件轉(zhuǎn)換電路是將電參量轉(zhuǎn)換成可直接利用的電信號(hào)的電路。需要說明的是有些被測(cè)非電量可直接變換為電參量，這時(shí)傳感器中的敏感元件和轉(zhuǎn)換元件就合二為一了。轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路二、傳感器的組成任務(wù)一 傳感器的認(rèn)知三、傳感器的分類 傳感器的種類繁多，即使同一種被測(cè)量也可以用不同類型的傳感器來測(cè)量，如位置檢測(cè)，可以用光電、磁電、電感、電容等多種傳感器進(jìn)行測(cè)量；而一種傳感器又可測(cè)量多種物理量，如電容式傳感器可用來測(cè)位移、壓力、荷重、加速度等。因此，傳感器的分類方法很多，常用的分類方法有：任務(wù)一 傳感器的認(rèn)知按被測(cè)量分類，即按照傳感器的輸入信號(hào)分類，它能夠很方便地表示傳感器的功能，便于用戶的使用。可以分為溫度、壓力、位移、轉(zhuǎn)速、加速度、位置、濕度、氣體濃度、流量、流速等傳感器。按被測(cè)量分類按傳感器的工作原理可分為電阻式、電感式、電容式、磁電式、光電式、壓電式、熱電式、霍爾式、超聲波、激光、光纖等傳感器。按傳感器的工作原理分類按能量關(guān)系分類，可分為能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型兩類。按能量關(guān)系分類按信號(hào)轉(zhuǎn)換特征分類，可分為結(jié)構(gòu)型和物性型兩類。結(jié)構(gòu)型：通過傳感器的結(jié)構(gòu)參量發(fā)生變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。物性型：利用某些物質(zhì)的某些性質(zhì)隨被測(cè)參數(shù)變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。按信號(hào)轉(zhuǎn)換特征分類三、傳感器的分類任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理一、測(cè)量的概念及方法 測(cè)量是人們認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的一種必不可少的重要手段。它是把被測(cè)未知量與同性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并用數(shù)字表示這個(gè)倍數(shù)的過程。測(cè)量的步驟包括比較、示差、平衡和讀數(shù)四個(gè)步驟。以天平測(cè)量為例：比較：被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量（砝碼）分別放到天平兩邊秤盤上比較。示差：觀察指針位置的變化值，即示差。平衡：調(diào)整砝碼數(shù)值，使之平衡。讀數(shù)：根據(jù)砝碼多少，讀出物體質(zhì)量的值，即讀數(shù)。（一）測(cè)量的概念任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理一、測(cè)量的概念及方法（二）測(cè)量方法1.按測(cè)量手續(xù)分類（1）直接測(cè)量直接測(cè)量是用精度較高的設(shè)備直接對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量并得到測(cè)量結(jié)果。例如：溫度計(jì)測(cè)溫、萬用表測(cè)電壓、卡尺測(cè)工件的長(zhǎng)度等。（2）間接測(cè)量間接測(cè)量是在使用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到測(cè)量所需要的結(jié)果。（3）聯(lián)立測(cè)量聯(lián)立測(cè)量是被測(cè)量與多個(gè)元素有關(guān)，必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組才能得到最后的結(jié)果。任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）測(cè)量方法一、測(cè)量的概念及方法2.按測(cè)量方式分類（1）偏差法偏差法是在測(cè)量過程中，用儀表指針的位移決定被測(cè)量的測(cè)量方法。（2）零位法零位法是在測(cè)量過程中，用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去平衡或抵消被測(cè)量的作用，并用指零儀表的零位指示測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的測(cè)量方法。（3）微差法微差法是零位法和偏差法的組合。將被測(cè)的未知量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，并取得差值后,再用偏差法測(cè)得此值。任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）測(cè)量方法一、測(cè)量的概念及方法3.其他測(cè)量方法（1）接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量接觸測(cè)量是傳感器或測(cè)量器具的測(cè)量頭在一定測(cè)量力的作用下，與被測(cè)物體直接接觸的測(cè)量法。非接觸測(cè)量是傳感器或測(cè)量器具的測(cè)量頭與被測(cè)對(duì)象不發(fā)生機(jī)械接觸的測(cè)量。（2）靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量是指在測(cè)量期間的被測(cè)量是恒定值的測(cè)量。動(dòng)態(tài)測(cè)量是為了確定隨時(shí)間變化的被測(cè)量的瞬時(shí)值而進(jìn)行的測(cè)量。（3）被動(dòng)測(cè)量和主動(dòng)測(cè)量產(chǎn)品加工完成后的測(cè)量為被動(dòng)測(cè)量；正在加工過程中的測(cè)量為主動(dòng)測(cè)量。被動(dòng)測(cè)量只能發(fā)現(xiàn)和挑出不合格品；而主動(dòng)測(cè)量可通過測(cè)得值的反饋，控制設(shè)備的加工過程，預(yù)防和杜絕不合格品的產(chǎn)生。任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（一）測(cè)量誤差的基本概念1.測(cè)量誤差測(cè)量誤差是檢測(cè)結(jié)果與被測(cè)量的客觀真值之間的差值。2.真值真值是在確定的時(shí)間、地點(diǎn)和狀態(tài)下，被測(cè)量表現(xiàn)出來的實(shí)際大小。真值是客觀存在的，又是未知的。3.標(biāo)稱值標(biāo)稱值是計(jì)量或測(cè)量器具上標(biāo)注的量值，如標(biāo)準(zhǔn)砝碼上標(biāo)出的1kg。4.示值示值是由測(cè)量?jī)x器給出或提供的量值，也稱測(cè)量值。二、測(cè)量誤差的認(rèn)知任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理二、測(cè)量誤差的認(rèn)知（一）測(cè)量誤差的基本概念5.精確度（精度）精確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合，表示測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。6.重復(fù)性重復(fù)性是在相同條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的一致性。7.誤差公理誤差公理是指一切測(cè)量都具有誤差，誤差自始至終存在于所有科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程之中。任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）測(cè)量誤差的來源1.測(cè)量裝置誤差 測(cè)量裝置誤差包括傳感器和測(cè)量?jī)x器儀表的誤差、標(biāo)準(zhǔn)件的誤差以及裝卡附件的誤差。傳感器和測(cè)量?jī)x器儀表的誤差如設(shè)計(jì)、制造誤差；標(biāo)準(zhǔn)件的誤差如標(biāo)準(zhǔn)量塊、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺、標(biāo)準(zhǔn)電池、標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)砝碼等所體現(xiàn)量值的誤差；裝卡附件的誤差如裝卡定位等造成的誤差。2.測(cè)量方法誤差 測(cè)量方法不完善或測(cè)量所依據(jù)的理論公式本身的近似性引起的誤差。二、測(cè)量誤差的認(rèn)知任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）測(cè)量誤差的來源3.環(huán)境誤差各種環(huán)境因素與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致而引起的測(cè)量裝置和被測(cè)量本身的變化所造成的誤差。如溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、照明、電磁場(chǎng)等所引起的誤差。4.人員誤差測(cè)量人員因技術(shù)能力、工作疲勞、固有習(xí)慣等因素引起的誤差。它的大小取決于測(cè)量人員的操作技能和其他主觀因素。二、測(cè)量誤差的認(rèn)知任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（三）測(cè)量誤差的表示法1.絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差x是指被測(cè)量的指示值與真值x0之間的差值。絕對(duì)誤差 =指示值 真值 0 由于真值是未知的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)表的測(cè)量值代替真值，稱為實(shí)際值x0。絕對(duì)誤差x=指示值x實(shí)際值x0二、測(cè)量誤差的認(rèn)知任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（三）測(cè)量誤差的表示法2.相對(duì)誤差 相對(duì)誤差是用絕對(duì)誤差x與真值（實(shí)際值）x0比值的百分?jǐn)?shù)來表示的。因被測(cè)量指示值x與真值x0接近，可近似用絕對(duì)誤差與指示值的百分?jǐn)?shù)來表示。二、測(cè)量誤差的認(rèn)知任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（三）測(cè)量誤差的表示法3.引用誤差（或滿度相對(duì)誤差）引用誤差n是絕對(duì)誤差x與儀器儀表量程xm比值的百分?jǐn)?shù)。二、測(cè)量誤差的認(rèn)知任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（三）測(cè)量誤差的表示法4.最大引用誤差 最大引用誤差nm是最大絕對(duì)誤差xm與儀器儀表量程xm比值的百分?jǐn)?shù)。最大引用誤差常被用來確定儀表的精度等級(jí)K，即二、測(cè)量誤差的認(rèn)知任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理三、測(cè)量誤差的分類（一）按測(cè)量誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類1.系統(tǒng)誤差 在相同的條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)保持不變，或在條件改變時(shí)，遵循一定規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因是由測(cè)量?jī)x器、量具本身制造、安裝、調(diào)整或者是使用方法不當(dāng)造成的。系統(tǒng)誤差表明測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，即儀表指示值有規(guī)律地偏離真值的程度。系統(tǒng)誤差越小，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度越高。任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（一）按測(cè)量誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類2.隨機(jī)誤差 在相同的條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)均無規(guī)律變化的誤差。隨機(jī)誤差的產(chǎn)生原因是由周圍環(huán)境的隨機(jī)因素引起的。隨機(jī)誤差的大小表明測(cè)量結(jié)果重復(fù)一致的程度，即分散性，通常用精密度表示。隨機(jī)誤差越大，測(cè)量結(jié)果越分散，精密度就越低。測(cè)量的精密度和準(zhǔn)確度的綜合反映，可用精確度（簡(jiǎn)稱精度）來表示。三、測(cè)量誤差的分類任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（一）按測(cè)量誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類 精密度、準(zhǔn)確度和精確度三者的示意圖如圖1-2所示。三、測(cè)量誤差的分類任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（一）按測(cè)量誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類 3.粗大誤差 粗大誤差是明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差。粗大誤差的產(chǎn)生原因是由于外界重大干擾、儀器儀表故障或人為因素等造成的。含有粗大誤差的測(cè)量值稱為壞值或異常值，應(yīng)剔除。三、測(cè)量誤差的分類任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）按被測(cè)量與時(shí)間的關(guān)系分類測(cè)量誤差按被測(cè)量與時(shí)間的關(guān)系可分為靜態(tài)誤差與動(dòng)態(tài)誤差兩大類。1.靜態(tài)誤差靜態(tài)誤差是在被測(cè)量不隨時(shí)間變化時(shí)測(cè)得的測(cè)量誤差。2.動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差是在被測(cè)量隨時(shí)間變化過程中進(jìn)行測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的附加誤差。它的大小為動(dòng)態(tài)中測(cè)量和靜態(tài)中測(cè)量所得誤差值的差值。三、測(cè)量誤差的分類任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理四、測(cè)量誤差的處理（一）系統(tǒng)誤差的處理 系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是其出現(xiàn)的有規(guī)律性，因此對(duì)系統(tǒng)誤差的處理可通過理論分析和實(shí)驗(yàn)方法來確定，采用修正值或補(bǔ)償矯正的方法進(jìn)行消除或減小。1.測(cè)量前采用的方法從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的來源上考慮，設(shè)法消除或盡量減小其影響。采用修正方法來消除。在測(cè)量前，送計(jì)量部門鑒定或通過標(biāo)準(zhǔn)的儀器設(shè)備比對(duì)，得到修正值。任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理在測(cè)量中將引起系統(tǒng)誤差的某些條件相互交換，而保持其他條件不變，使引起系統(tǒng)誤差的因素對(duì)測(cè)量結(jié)果起相反的作用，從而抵消系統(tǒng)誤差。（1）交換法改變測(cè)量中的某些條件，使得前后兩次測(cè)量結(jié)果的誤差相反，取其平均值以消除系統(tǒng)誤差。（2）抵消法在測(cè)量條件不變的情況下，用已知量替換被測(cè)量，達(dá)到消除系統(tǒng)誤差的目的。（3）替代法2.測(cè)量中采用的方法四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理對(duì)稱測(cè)量法用于消除線性變化的系統(tǒng)誤差。事實(shí)上，很多隨時(shí)間變化的系統(tǒng)誤差，在短時(shí)間內(nèi)均可看成線性變化的。復(fù)雜變化的系統(tǒng)誤差，短時(shí)間內(nèi)也可近似作為線性系統(tǒng)誤差。因此，一切精密實(shí)驗(yàn)均可采用對(duì)稱測(cè)量法。（4）對(duì)稱測(cè)量法在系統(tǒng)中采取補(bǔ)償措施，自動(dòng)消除系統(tǒng)誤差。（5）補(bǔ)償法2.測(cè)量中采用的方法四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理 存在隨機(jī)誤差的測(cè)量結(jié)果中，雖然單個(gè)測(cè)量值誤差的出現(xiàn)是隨機(jī)的，但就誤差的整體而言是服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。因此通過增加測(cè)量次數(shù)，利用概率論的一些理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)的一些方法，可以掌握看似毫無規(guī)律的隨機(jī)誤差的分布特性，并進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理1.概率和正態(tài)分布曲線（1）概率概率是描述某一事件或現(xiàn)象出現(xiàn)的客觀可能性的大小。必然出現(xiàn)概率1；必然不出現(xiàn)概率0；可能出現(xiàn)的隨機(jī)事件概率01。四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理例如：拋硬幣：我們會(huì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)正面和反面的可能性是一樣的，即概率均為0.5。下面做一個(gè)試驗(yàn)，若現(xiàn)在為北京時(shí)間九點(diǎn)整，我們統(tǒng)計(jì)了全班48位學(xué)生的手表指示值（總數(shù)=48），得到表1-1的數(shù)據(jù)。表中的頻率為指示值或隨機(jī)誤差落在某個(gè)區(qū)間的相對(duì)次數(shù)。如果以隨機(jī)誤差i為橫坐標(biāo)，頻率ni/n為縱坐標(biāo)，畫出它們的關(guān)系曲線即為頻率直方圖，如圖1-4所示。四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理（2）正態(tài)分布曲線當(dāng)測(cè)量次數(shù)n，測(cè)量誤差d時(shí)，無限多個(gè)直方圖的頂點(diǎn)的連線就稱為隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線，如圖1-5所示。四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理2.隨機(jī)誤差的特性 多數(shù)隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布規(guī)律，測(cè)量結(jié)果符合正態(tài)分布曲線。對(duì)正態(tài)分布曲線進(jìn)行分析，也就發(fā)現(xiàn)了隨機(jī)誤差對(duì)于單次測(cè)量具有隨機(jī)性，但當(dāng)多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，具有以下的特性：四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理（1）對(duì)稱性絕對(duì)值相等、符號(hào)相反的誤差在多次重復(fù)測(cè)量中出現(xiàn)的可能性相等，即正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相同。（2）有界性絕對(duì)值很大的誤差出現(xiàn)的概率趨于零，即誤差有一定的實(shí)際限度。（3）抵償性相同條件下，當(dāng)n時(shí)，隨機(jī)誤差的代數(shù)和等于零。（4）單峰性絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的概率大，絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的概率小。四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理3.算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差（1）算術(shù)平均值四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理3.算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差（2）標(biāo)準(zhǔn)誤差四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理3.算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差（3）算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理4.測(cè)量結(jié)果的正確表示和置信度 具有隨機(jī)誤差的測(cè)量結(jié)果，可用算術(shù)平均值替代真值，并用標(biāo)準(zhǔn)誤差給出可能范圍。具體表示如下：四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理由理論計(jì)算可得：當(dāng)K=1時(shí)，測(cè)量結(jié)果落在（x-）范圍內(nèi)的概率為6827%。當(dāng)K=2時(shí)，測(cè)量結(jié)果落在2（x-）范圍內(nèi)的概率為9545%。當(dāng)K=3時(shí)，測(cè)量結(jié)果落在3（x-）范圍內(nèi)的概率為9973%。四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（二）隨機(jī)誤差的處理四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)二 測(cè)量誤差的認(rèn)知及處理（三）粗大誤差的處理在測(cè)量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有異常數(shù)據(jù)時(shí)，一般從以下兩方面來考慮：1.定性分析 對(duì)測(cè)量設(shè)備、測(cè)量條件、測(cè)量步驟進(jìn)行分析，看是否存在問題而引起出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。這種判斷無嚴(yán)格規(guī)則，屬于定性判斷。2.定量判斷 用概率統(tǒng)計(jì)和誤差理論知識(shí)建立的粗大誤差判斷準(zhǔn)則為依據(jù)，進(jìn)行定量判斷，以確定該異常值是否應(yīng)剔除。在工程上常用拉依達(dá)準(zhǔn)則（3準(zhǔn)則）來判斷粗大誤差。四、測(cè)量誤差的處理任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知一、傳感器的特性（一）靜態(tài)特性 定義：當(dāng)被測(cè)量不隨時(shí)間變化或變化緩慢時(shí)，認(rèn)為傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量和輸出量都與時(shí)間無關(guān)。這樣確定的檢測(cè)裝置的性能參數(shù)稱為靜態(tài)特性。靜態(tài)特性主要由以下性能指標(biāo)來描述。任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性1.線性度 線性度又稱非線性度或非線性誤差，是指實(shí)際輸入輸出特性曲線與擬合直線（理想直線）之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出值的百分比，如圖1-7所示。線性度可用公式（1-13）表示：一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性2.遲滯性 遲滯性又稱回差或滯后，表示傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)在正（輸入量增大）反（輸入量減小）行程中輸入輸出特性曲線之間最大差值與傳感器滿量程輸出值的百分比，如圖1-8所示。遲滯性可用公式（1-14）表示：一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性3.重復(fù)性 重復(fù)性是指輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次測(cè)試時(shí)，所得特性曲線最大不重復(fù)誤差與傳感器滿量程范圍值的百分比，如圖1-9所示。重復(fù)性可用公式（1-15）表示：一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性4.靈敏度 靈敏度是指?jìng)鞲衅髋c檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)被測(cè)量變化的反應(yīng)能力。當(dāng)輸入量x有一個(gè)變化量x時(shí)，引起輸出量y有相應(yīng)的變化量y，則輸入變化量與輸出變化量之比稱為靈敏度。靈敏度可用公式（1-16）表示：一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性靈敏度的注意點(diǎn)：靈敏度S是有量綱的。但若x與y是同類量時(shí)，S無量綱，為放大倍數(shù)K。若系統(tǒng)是有多個(gè)環(huán)節(jié)組成的串聯(lián)式系統(tǒng)，每個(gè)環(huán)節(jié)的靈敏度分別為S1、S2、S3，如圖110所示，則系統(tǒng)總靈敏度為各個(gè)環(huán)節(jié)靈敏度的乘積，即SS1S2S3。靈敏度越高，測(cè)量精度越高，但測(cè)量范圍越窄，穩(wěn)定性越差。一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性5.分辨率 分辨率是指?jìng)鞲衅髂軌驒z測(cè)出被測(cè)量的最小變化量，是有量綱的數(shù)。當(dāng)被測(cè)量的變化小于分辨率時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無任何反應(yīng)，對(duì)數(shù)字式儀表，該表的最后一位數(shù)值就是它的分辨率；一般模擬式儀表分辨率為最小刻度分格數(shù)值的一半。靈敏度越高，分辨率越好。一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性6.測(cè)量范圍與量程 傳感器所能測(cè)量的最大被測(cè)量稱為測(cè)量上限，最小被測(cè)量稱為測(cè)量下限。用測(cè)量上限和測(cè)量下限表示的測(cè)量區(qū)間稱為測(cè)量范圍。如某溫度計(jì)測(cè)量范圍為20200。測(cè)量上限和測(cè)量下限的代數(shù)差稱為量程。如上述溫度計(jì)量程為220。一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性7.穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅髟谳^長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持其原性能的能力。即對(duì)于相同輸入量，其輸出量發(fā)生變化的程度。一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）靜態(tài)特性8.漂移 漂移是指在外界干擾的情況下，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的變化程度，包括時(shí)間漂移和溫度漂移。時(shí)漂是指在規(guī)定的條件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時(shí)間的緩慢變化；溫漂是指周圍溫度變化引起的零點(diǎn)或靈敏度的變化。一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（二）動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髋c檢測(cè)系統(tǒng)的被測(cè)量隨時(shí)間變化很快時(shí)，輸出對(duì)輸入的響應(yīng)特性。其通常是用實(shí)驗(yàn)方法求得的。一、傳感器的特性任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知二、傳感器的選用認(rèn)知（一）傳感器的選擇要求 由于傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用。如何合理選用傳感器，是應(yīng)用時(shí)首先要解決的問題。一般傳感器的選擇應(yīng)根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境，從測(cè)試條件與目的、傳感器的性能指標(biāo)、傳感器的使用條件、數(shù)據(jù)采集和輔助設(shè)備配套情況，以及價(jià)格、備件和售后服務(wù)等多種因素綜合考慮。任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）傳感器的選擇要求1.根據(jù)測(cè)量目的和測(cè)量對(duì)象確定傳感器類型測(cè)量目的是要直接得到被測(cè)量，作為過程控制量或是其他用途。測(cè)量對(duì)象為固體還是液體；采用接觸式還是非接觸式傳感器；靜態(tài)測(cè)量還是動(dòng)態(tài)測(cè)量；有無負(fù)荷效應(yīng)及對(duì)被測(cè)量的影響；被測(cè)位置對(duì)傳感器有無體積要求等。測(cè)量環(huán)境包括安裝現(xiàn)場(chǎng)條件、環(huán)境條件（溫度、濕度和振動(dòng)等）、過載保護(hù)、信號(hào)傳輸距離、與傳感器連接的系統(tǒng)負(fù)荷阻抗情況等。二、傳感器的選用認(rèn)知任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）傳感器的選擇要求2.根據(jù)傳感器技術(shù)指標(biāo)確定傳感器種類靜態(tài)特性要求，如測(cè)量范圍、測(cè)量精度、靈敏度、分辨率、遲滯性和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)特性要求，如快速性和穩(wěn)定性等。信息傳遞要求，如形式和距離等。過載能力要求，如機(jī)械、電氣和熱的過載能力。二、傳感器的選用認(rèn)知任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）傳感器的選擇要求3.根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)要求確定傳感器的種類系統(tǒng)要求的信號(hào)形式，如實(shí)時(shí)與否，數(shù)字還是模擬等。與傳感器連接的負(fù)荷阻抗特性等。傳輸和連接接口等。二、傳感器的選用認(rèn)知任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）傳感器的選擇要求4.根據(jù)使用環(huán)境確定傳感器種類考慮溫度、濕度、大氣壓力、振動(dòng)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、附近有無大功率用電設(shè)備、加速度、傾斜、防火、防爆、防化學(xué)腐蝕以及是否有害于周圍材料的壽命及操作人員的身體健康等。二、傳感器的選用認(rèn)知任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）傳感器的選擇要求5.電源的要求 電源電壓形式、等級(jí)、功率、波動(dòng)范圍、頻率及高頻干擾等。6.基本安全要求 絕緣電阻、耐壓強(qiáng)度及接地保護(hù)等。7.可靠性要求 抗干擾、使用壽命、無故障工作時(shí)間等。二、傳感器的選用認(rèn)知任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（一）傳感器的選擇要求8.管理要求 要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模塊化，有自診斷能力和故障顯示等。9.購買與維修要求 考慮價(jià)格、交貨方式與日期、保修期限、售后服務(wù)和零配件供應(yīng)等。二、傳感器的選用認(rèn)知任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（二）傳感器的選用原則 在現(xiàn)代社會(huì)，傳感器得到了廣泛應(yīng)用。各類傳感器性能技術(shù)指標(biāo)很多，如果要求一個(gè)傳感器具有全面良好的性能指標(biāo)，不僅可能給設(shè)計(jì)、制造帶來困難，而且在實(shí)際應(yīng)用中也沒有必要。因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要與可能，在確保主要指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，放寬對(duì)次要指標(biāo)的要求，以達(dá)到高的性能價(jià)格比。傳感器選用總的原則是：在滿足檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)傳感器所有要求的情況下，價(jià)格低廉、工作可靠、容易維修。二、傳感器的選用認(rèn)知任務(wù)三 傳感器的特性及選用認(rèn)知（二）傳感器的選用原則在具體選用傳感器時(shí)，可按下列步驟進(jìn)行：借助傳感器分類表，按被測(cè)量的性質(zhì)，從典型應(yīng)用中初步確定幾種可供選用的傳感器的類別。借助常用傳感器比較表，按被測(cè)量的范圍、精度要求、環(huán)境要求等確定傳感器類別。借助傳感器的產(chǎn)品目錄、選型樣本，最后查出傳感器的規(guī)格、型號(hào)、性能和尺寸。二、傳感器的選用認(rèn)知