《傳感器原理與應(yīng)用》高職全套教學(xué)課件

項(xiàng)目1傳感器基礎(chǔ)任務(wù)1傳感器認(rèn)知全套可編輯PPT課件

本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

傳感器幾乎滲透到所有的技術(shù)領(lǐng)域。如人工智能、工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探索、環(huán)境保護(hù)、資源利用、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、文物保護(hù)等等廣泛領(lǐng)域，并逐漸深入到人們的生活中。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

機(jī)器人領(lǐng)域本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

機(jī)器人領(lǐng)域本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

航空、航天技術(shù)領(lǐng)域阿波羅10號(hào)飛船就使用了數(shù)千個(gè)傳感器對(duì)3295個(gè)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

航空、航天技術(shù)領(lǐng)域本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

航空、航天技術(shù)領(lǐng)域本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

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航空、航天技術(shù)領(lǐng)域92012年6月16日18時(shí)37分，神舟九號(hào)飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。中國(guó)人民解放軍航天員大隊(duì)男航天員景海鵬、劉旺和女航天員劉洋組成飛行乘組，執(zhí)行中國(guó)首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

兵器領(lǐng)域在兵器領(lǐng)域中，使用了諸如機(jī)械式、壓電、電容、電磁、光纖、紅外、激光、生物、微波等等傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)與目標(biāo)定位信息的收集，從而更好的解決了安全、可靠的防衛(wèi)能力。新型隱身艇中國(guó)外銷的122加農(nóng)炮93式雷達(dá)偵察車我JX機(jī)熱紅外測(cè)試圖曝光本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

民用工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域在民用工業(yè)生產(chǎn)中，傳感器也起著至關(guān)重要的作用。如一座大型煉鋼廠就需要2萬(wàn)多臺(tái)傳感器和檢測(cè)儀表。煉鐵高爐監(jiān)控與傳動(dòng)系統(tǒng)本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

民用工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域大型的石油化工廠需要6千臺(tái)傳感器和檢測(cè)儀表。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

民用工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域一輛現(xiàn)代化汽車需要90多只傳感器一臺(tái)復(fù)印機(jī)需要20多只傳感器本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

民用工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

日常生活中的電冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、音像設(shè)備、電動(dòng)自行車、空調(diào)器、照相機(jī)、電熱水器、報(bào)警器等家用電器都安裝了傳感器。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

民用工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域在醫(yī)學(xué)上，人體的體溫、血壓、心腦電波及腫瘤等的準(zhǔn)確診斷與監(jiān)控都需要借助各種傳感器來(lái)完成。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的應(yīng)用與發(fā)展

當(dāng)今信息時(shí)代，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制技術(shù)顯露出非凡的能力，傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等感知技術(shù)的基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)來(lái)源。沒(méi)有傳感器對(duì)原始信息進(jìn)行精確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，就沒(méi)有現(xiàn)代化的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)；沒(méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。自1980年以來(lái)，世界傳感器的產(chǎn)值年增長(zhǎng)率達(dá)15%～30%，1985年世界傳感器市場(chǎng)的年產(chǎn)值為50億，1990年為155億。2010年突破825億美元，產(chǎn)品達(dá)2萬(wàn)多種。預(yù)計(jì)到2025年，全球傳感器市場(chǎng)將達(dá)到萬(wàn)億級(jí)。傳感器的發(fā)展和應(yīng)用勢(shì)如破竹，不可阻擋，它是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的作用與地位

人類生存與發(fā)展本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的作用與地位

世界是由物質(zhì)組成的，各種物質(zhì)又具有不同的形態(tài)。人們?yōu)榱藦耐饨绔@得信息，必須借助于感覺(jué)器官。人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮膚分別具有視、聽、嗅、味、觸覺(jué)等直接感受周圍事物變化的功能，人的大腦對(duì)“五官”感受到的信息進(jìn)行加工、處理，從而調(diào)節(jié)人的行為活動(dòng)。這也是人類認(rèn)識(shí)世界的最直接的方式。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的作用與地位

人們?cè)谘芯孔匀滑F(xiàn)象、規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中，有時(shí)需要對(duì)某一事物的存在與否作定性了解，有時(shí)需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)量以確定對(duì)象的量值的確切數(shù)據(jù)，所以單靠人的自身感覺(jué)器官的功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要借助于某種儀器設(shè)備來(lái)完成，這種儀器設(shè)備就是傳感器。傳感器是人類“五官”的延伸，是信息采集系統(tǒng)的首要部件。傳感器是人類“五官”的延伸，是信息采集系統(tǒng)的首要部件。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的作用與地位

電量和非電量表征物質(zhì)特性及運(yùn)動(dòng)形式的參數(shù)很多，根據(jù)物質(zhì)的電特性，可分為電量和非電量?jī)深?。電量一般是指物理學(xué)中的電學(xué)量，例如電壓、電流、電阻、電容及電感等；非電量則是指除電量之外的一些參數(shù)，例如壓力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、溫度、濃度及酸堿度等等。人類為了認(rèn)識(shí)物質(zhì)及事物的本質(zhì)，需要對(duì)物質(zhì)特性進(jìn)行測(cè)量，其中大多數(shù)是對(duì)非電量的測(cè)量。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的作用與地位

電量和非電量非電量不能直接使用一般的電工儀表和電子儀器進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)橐话愕碾姽x表和電子儀器只能測(cè)量電量，要求輸入的信號(hào)為電信號(hào)。非電量需要轉(zhuǎn)化成與其有一定關(guān)系的電量，再進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換技術(shù)的器件就是傳感器。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的作用與地位

電量和非電量非電量不能直接使用一般的電工儀表和電子儀器進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)橐话愕碾姽x表和電子儀器只能測(cè)量電量，要求輸入的信號(hào)為電信號(hào)。非電量需要轉(zhuǎn)化成與其有一定關(guān)系的電量，再進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換技術(shù)的器件就是傳感器。電量非電量傳感器本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器概述的作用與地位

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱產(chǎn)業(yè)，分別充當(dāng)信息系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”，他們構(gòu)成了一個(gè)完整的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的概念

人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系定性：人通過(guò)感官感覺(jué)外界對(duì)象的刺激，通過(guò)大腦對(duì)感受的信息進(jìn)行判斷、處理，肢體作出相應(yīng)的反映。定量：傳感器相當(dāng)于人的感官，稱“電五官”，外界信息由它提取，并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)易于處理的電信號(hào)，微機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行器，執(zhí)行器對(duì)外界對(duì)象進(jìn)行控制。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的概念人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系外界對(duì)象感官傳感器人腦微機(jī)肢體執(zhí)行器本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的概念根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665-2005）傳感器（Transducer/Sensor）：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置。傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的概念1.傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；2.它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；3.它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量；4.輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。包含的概念：本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的組成與作用被測(cè)非電量電量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路它是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量構(gòu)成有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的某一物理量將敏感元件感受或響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)變換為便于處理、顯示、記錄、控制和傳輸?shù)目捎秒娦盘?hào)輔助電源圖

傳感器的組成電量或非電量電量可用電信號(hào)本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的組成與作用放大整形敏感元件轉(zhuǎn)換元件圖

壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn)換電路當(dāng)被測(cè)壓力P變化時(shí)，膜盒上半部產(chǎn)生位移變化，通過(guò)測(cè)桿帶動(dòng)鐵心在線圈中上下移動(dòng)，從而使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再通過(guò)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行放大整形等處理，輸出與被測(cè)壓力P成比例的直流電壓信號(hào)。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的組成與作用需要注意的是：并不是所有的傳感器必須包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。如果敏感元件直接輸出的是電量，它就同時(shí)兼為轉(zhuǎn)換元件。如果轉(zhuǎn)換元件能直接感受被測(cè)量而輸出與之成一定關(guān)系的電量，它就同時(shí)兼為敏感元件。例如壓電晶體、熱電偶、熱敏感電阻及光電器件等。敏感元件與轉(zhuǎn)換元件兩者合二為一的傳感器有很多種。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

根據(jù)某種原理設(shè)計(jì)的傳感器可以同時(shí)測(cè)量多種非電物理量，而有時(shí)一種非電物理量又可以用幾種不同傳感器來(lái)測(cè)量。因而傳感器有許多分類方法，但常用的分類方法有兩種：一種是按被測(cè)物理量來(lái)分;另一種是按傳感器的工作原理來(lái)分。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

按被測(cè)物理量分類這種方法是根據(jù)被測(cè)量的性質(zhì)進(jìn)行分類，如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器及轉(zhuǎn)距傳感器等。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

這種分類方法把種類繁多的被測(cè)量分為基本被測(cè)量和派生被測(cè)量。例如力可視為基本被測(cè)量，從力可派生出壓力、重量、應(yīng)力和力矩等派生被測(cè)量。當(dāng)需要測(cè)量這些被測(cè)量時(shí)，只要采用力傳感器就可以了。了解基本被測(cè)量和派生被測(cè)量的關(guān)系，對(duì)于系統(tǒng)使用何種傳感器是很有幫助的。這種分類的優(yōu)點(diǎn)：比較明確地表達(dá)了傳感器的用途，便于使用者根據(jù)其用途選用。缺點(diǎn)：沒(méi)有區(qū)分每種傳感器在轉(zhuǎn)換機(jī)理上有何共性和差異，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

表1-1基本被測(cè)量和派生被測(cè)量基本被測(cè)量派生被測(cè)量基本被測(cè)量派生被測(cè)量位移線位移長(zhǎng)度、厚度、應(yīng)變、振動(dòng)、磨損、平面度力壓力重量、應(yīng)力、力矩角位移旋轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)角、角振動(dòng)時(shí)間頻率周期、記數(shù)、統(tǒng)計(jì)分布速度線速度速度、振動(dòng)、流量、動(dòng)量溫度熱容、氣體速度、渦流角速度轉(zhuǎn)速、角振動(dòng)、角動(dòng)量光光通量與密度、光譜分布加速度線加速度振動(dòng)、沖擊、質(zhì)量濕度水分、水氣、露點(diǎn)角加速度角振動(dòng)、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

按傳感器工作原理分類切削力測(cè)量應(yīng)變片傳感器

動(dòng)圈式磁電傳感器這種分類方法是以工作原理劃分，將物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的原理、規(guī)律和效應(yīng)作為分類的依據(jù)。這種分類的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)傳感器的工作原理表達(dá)的比較清楚，而且類別少，有利于傳感器專業(yè)工作者對(duì)傳感器進(jìn)行深入的研究分析。缺點(diǎn)是不便于使用者根據(jù)用途選用。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

電學(xué)式傳感器常用的有:

電阻式傳感器—利用變阻器將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào)的原理制成。電容式傳感器—利用改變電容的幾何尺寸或改變介質(zhì)的性質(zhì)和含量，從而使電容量發(fā)生變化的原理制成的。電感式傳感器—利用改變磁路幾何尺寸、磁體位置來(lái)改變電感或互感的電感量或壓磁效應(yīng)原理制成的。磁電式傳感器—用電磁感應(yīng)原理，把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成電量而制成。電渦流式傳感器—利用金屬在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線，在金屬內(nèi)形成渦流的原理而制成。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

按能量分類——有源傳感器和無(wú)源傳感器

（也稱能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型）有源傳感器:直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作。

例如:熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì)等。無(wú)源傳感器:從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化。

例如:電阻應(yīng)變片傳感器。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的分類

物性型：依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。如:水銀溫度計(jì)。結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變。按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

輸出與輸入間關(guān)系

微分方程靜特性：輸入量為常量，或變化極慢動(dòng)特性：輸入量隨時(shí)間較快地變化時(shí)微分方程中的一階及以上的微分項(xiàng)取為零時(shí)，可得到靜特性（動(dòng)特性的特例）表示傳感器在被測(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出輸入關(guān)系希望輸出與輸入具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且呈線性關(guān)系。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

靜態(tài)信號(hào)40本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

緩慢變化的信號(hào)--靜態(tài)測(cè)量41水銀體溫計(jì)寒暑表水銀體溫計(jì)溫濕度計(jì)寒暑表本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

動(dòng)態(tài)信號(hào)地震波形爆炸波形42本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

傳感器靜態(tài)數(shù)學(xué)模型4種特殊曲線圖傳感器典型靜態(tài)特性曲線43本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

線性度靈敏度遲滯重復(fù)性本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

線性度輸出量輸入量零點(diǎn)輸出理論靈敏度非線性項(xiàng)系數(shù)直線擬合線性化

非線性誤差或線性度最大非線性誤差滿量程輸出本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

出發(fā)點(diǎn)

獲得最小的非線性誤差擬合方法：1.理論擬合；

2.端點(diǎn)連線擬合；

3.端點(diǎn)連線平移擬合；

4.最小二乘擬合；本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

理論擬合:擬合直線為傳感器的理論特性，與實(shí)際測(cè)試值無(wú)關(guān)。方法十分簡(jiǎn)單，但一般說(shuō)ΔLmax較大xyΔLmax本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

端點(diǎn)連線擬合:把輸出曲線兩端點(diǎn)的連線作為擬合直線xyΔLmax本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

端點(diǎn)連線平移擬合:在端點(diǎn)連線擬合基礎(chǔ)上使直線平移，移動(dòng)距離為原先的一半yxΔLmaxΔL1本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

最小二乘擬合:這種方法按最小二乘原理求取擬合直線，該直線能保證傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的殘差平方和最小。原理:本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

靈敏度：傳感器輸出的變化量與引起該變化量的輸入變化量之比即為其靜態(tài)靈敏度(a)線性傳感器(b)非線性傳感器

本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

遲滯：正（輸入量增大）反（輸入量減小）行程中輸出輸入曲線不重合的現(xiàn)象—正反行程間輸出的最大差值本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-靜態(tài)特性

重復(fù)性：傳感器在輸入按同一方向連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線不一致的程度正行程的最大重復(fù)性偏差反行程的最大重復(fù)性偏差取較大者為本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-動(dòng)態(tài)特性

傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鞯妮敵鰧?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。反映輸出值真實(shí)再現(xiàn)變化著的輸入量的能力。研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性主要是從測(cè)量誤差角度和產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差的原因分析。

時(shí)域：瞬態(tài)響應(yīng)法

頻域：頻率響應(yīng)法本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-動(dòng)態(tài)特性

在時(shí)域內(nèi)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，常用的激勵(lì)信號(hào)有階躍函數(shù)、脈沖函數(shù)和斜坡函數(shù)等。傳感器對(duì)所加激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)稱為瞬態(tài)響應(yīng)。理想情況下，階躍輸入信號(hào)的大小對(duì)過(guò)渡過(guò)程的曲線形狀是沒(méi)有影響的。但在實(shí)際做過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保持階躍輸入信號(hào)在傳感器特性曲線的線性范圍內(nèi)。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的特性-動(dòng)態(tài)特性

頻率響應(yīng)法：傳感器對(duì)正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)特性，是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。

1.零階傳感器的頻率特性

2.一階傳感器的頻率特性

3.二階傳感器的頻率特性

4.頻率響應(yīng)特性指標(biāo)本課件是可編輯的正常PPT課件提高傳感器性能的技術(shù)途徑1．采用線性化技術(shù)2．采用閉環(huán)技術(shù)3．采用補(bǔ)償和校正技術(shù)4．采用差動(dòng)技術(shù)本課件是可編輯的正常PPT課件提高傳感器性能的技術(shù)途徑線性化技術(shù)

要保證傳感器的輸出能夠不失真地復(fù)現(xiàn)被測(cè)量，要求傳感器的輸出與輸入必須具有線性關(guān)系，而實(shí)際的傳感器特性或多或少都具有不同程度的非線性，這就要求在設(shè)計(jì)和制造傳感器時(shí)對(duì)其輸出輸入特性進(jìn)行必要的線性化處理，以提高和改善傳感器的性能。如在一定條件下忽略某些高次項(xiàng)，或者以直線代替曲線等。本課件是可編輯的正常PPT課件提高傳感器性能的技術(shù)途徑閉環(huán)技術(shù)

當(dāng)要求測(cè)試系統(tǒng)具有大的動(dòng)態(tài)范圍、高的靈敏度、分辨力與精度，以及優(yōu)良的穩(wěn)定性、重復(fù)性和可靠性時(shí)，開環(huán)測(cè)試系統(tǒng)往往不能滿足要求，但是利用電子技術(shù)和自動(dòng)控制理論中的閉環(huán)反饋控制理論，采用傳感器、放大電路等組成的閉環(huán)反饋測(cè)量控制系統(tǒng)，可以有效地改善測(cè)量精度和控制系統(tǒng)的性能。現(xiàn)多采用具有深度負(fù)反饋的力平衡方式，這里被測(cè)力與反饋力對(duì)于高靈敏檢測(cè)元件相平衡（有微量差）。閉環(huán)式傳感器在過(guò)程參數(shù)檢測(cè)傳感器技術(shù)中被廣泛采用，在微機(jī)械電容加速度傳感器中常使用靜電力平衡的方法。本課件是可編輯的正常PPT課件提高傳感器性能的技術(shù)途徑補(bǔ)償和校正技術(shù)

在傳感器產(chǎn)生誤差的規(guī)律比較復(fù)雜時(shí)，可以找出誤差的方向和數(shù)值，采用修正的方法（包括修正曲線或公式）加以補(bǔ)償或校正。例如，傳感器存在非線性．可以先測(cè)出其特性曲線，然后加以校正；又如存在溫度誤差，可在不同溫度進(jìn)行多次測(cè)量，找出溫度對(duì)測(cè)量值影響的規(guī)律，然后在實(shí)際測(cè)量時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償與校正，可以利用電子技術(shù)通過(guò)線路（硬件）來(lái)解決；也可以采用微型計(jì)算機(jī)（通常采用單片微機(jī)）通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在測(cè)量電路中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)元，通過(guò)測(cè)量信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的切換比較，可以實(shí)現(xiàn)自（動(dòng)）校正的目的。本課件是可編輯的正常PPT課件提高傳感器性能的技術(shù)途徑差動(dòng)技術(shù)

在使用傳感器時(shí)，通常要求傳感器輸出—輸入關(guān)系成線性，但實(shí)際難于做到。如果輸入量變化范圍不大，而且非線性項(xiàng)的方次不高時(shí)，在對(duì)多項(xiàng)式進(jìn)行分析后，找到了一種切實(shí)可行的減小非線性的方法——差動(dòng)技術(shù)。這種技術(shù)也已廣泛用于消除或減小由于結(jié)構(gòu)原因引起的共模誤差（如溫度誤差）方面。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)定是通過(guò)試驗(yàn)建立傳感器輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時(shí)，確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。傳感器的標(biāo)定工作可分為如下幾個(gè)方面，1.新研制的傳感器需進(jìn)行全面技術(shù)性能的檢定，用檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行量值傳遞，同時(shí)檢定數(shù)據(jù)也是改進(jìn)傳感器設(shè)計(jì)的重要依據(jù)；2.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的儲(chǔ)存或使用后對(duì)傳感器的復(fù)測(cè)工作。

本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定:目的是確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)標(biāo)定:目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定:1.靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件2.標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級(jí)的確定3.靜態(tài)特性標(biāo)定的方法本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件：沒(méi)有加速度、振動(dòng)、沖擊（除非這些參數(shù)本身就是被測(cè)物理量）及環(huán)境溫度一般為室溫（20±5℃）、相對(duì)濕度不大于85%，大氣壓力為101±7kPa的情況。標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級(jí)的確定標(biāo)定傳感器時(shí)，所用的測(cè)量?jī)x器的精度至少要比被標(biāo)定的傳感器的精度高一個(gè)等級(jí)。這樣，通過(guò)標(biāo)定確定的傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)才是可靠的，所確定的精度才是可信的。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)靜態(tài)特性標(biāo)定的方法：⑴將傳感器全量程（測(cè)量范圍）分成若干等間距點(diǎn)；⑵根據(jù)傳感器量程分點(diǎn)情況，由小到大逐漸一點(diǎn)一點(diǎn)的輸入標(biāo)準(zhǔn)量值，并記錄下與各輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值；⑶將輸入值由大到小一點(diǎn)一點(diǎn)的減少，同時(shí)記錄下與各輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值；⑷按⑵、⑶所述過(guò)程，對(duì)傳感器進(jìn)行正、反行程往復(fù)循環(huán)多次測(cè)試，將得到的輸出－輸入測(cè)試數(shù)據(jù)用表格列出或畫成曲線；⑸對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，根據(jù)處理結(jié)果就可以確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)動(dòng)態(tài)標(biāo)定:主要研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，一階傳感器只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)τ，二階傳感器則有固有頻率ωn和阻尼比ζ兩個(gè)參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)信號(hào):階躍變化和正弦變化的輸入信號(hào)本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器選擇的一般原則選用傳感器應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮。(1)測(cè)試條件：主要包括測(cè)量目的、被測(cè)試物理量特性、測(cè)量范圍、輸入信號(hào)最大值和頻帶寬度、測(cè)量精度要求、測(cè)量所需時(shí)間要求等。(2)傳感器性能：主要包括精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、輸出量(模擬量還是數(shù)字量)、對(duì)被測(cè)物體產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)、校正周期、輸入端保護(hù)等。(3)使用條件：主要包括設(shè)置場(chǎng)地的環(huán)境條件(溫度、濕度、振動(dòng)等)、測(cè)量時(shí)間、所需功率容量、與其他設(shè)備的連接、備件與維修服務(wù)等。本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器選擇的一般原則具體來(lái)講，可以從以下幾個(gè)方面考慮。1．根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型2．靈敏度的選擇3．頻率響應(yīng)特性4．線性范圍5．穩(wěn)定性6．精度本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器選擇的一般原則對(duì)傳感器的基本要求如下：1.足夠的容量——傳感器的工作范圍或量程足夠大；具有一定過(guò)載能力；2.靈敏度高，精度適當(dāng)；3.響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定、可靠性好；4.適用性和適應(yīng)性強(qiáng)；5.使用經(jīng)濟(jì)——成本低，壽命長(zhǎng)，且便于使用、維修和校準(zhǔn)。本課件是可編輯的正常PPT課件Thankyou!本課件是可編輯的正常PPT課件項(xiàng)目1傳感器基礎(chǔ)任務(wù)2測(cè)量和誤差本課件是可編輯的正常PPT課件知識(shí)單元與知識(shí)點(diǎn)

真值、測(cè)量誤差、測(cè)量不確定度的相關(guān)概念；誤差的來(lái)源、分類與表示；誤差的處理（系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差）；測(cè)量不確定度的評(píng)定方法。本課件是可編輯的正常PPT課件能力點(diǎn)

深入理解真值、測(cè)量誤差、測(cè)量不確定度的相關(guān)概念；把握誤差的來(lái)源、分類與表示；把握誤差的處理（系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差）；把握測(cè)量不確定度的評(píng)定方法。本課件是可編輯的正常PPT課件重難點(diǎn)

重點(diǎn)：真值、測(cè)量誤差、測(cè)量不確定度的相關(guān)概念；誤差的來(lái)源、分類與表示；誤差的處理（系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差）。難點(diǎn)：測(cè)量不確定度的評(píng)定方法。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量的基本概念

測(cè)量就是借助專用的手段和技術(shù)工具，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，把被測(cè)量與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，求出兩者的比值，從而獲得被測(cè)量大小的過(guò)程。所以，測(cè)量也就是以確定被測(cè)量的大小或取得測(cè)量結(jié)果為目的的一系列操作過(guò)程。它可由下式表示：X=AX0

式中X—被測(cè)量；X0—標(biāo)準(zhǔn)量；A—比值(量綱為1)。測(cè)量結(jié)果可用一定的數(shù)值表示，也可用一條曲線或某種圖形表示。但無(wú)論表現(xiàn)形式如何，測(cè)量結(jié)果應(yīng)包括兩部分，比值和測(cè)量單位。當(dāng)然測(cè)量結(jié)果還應(yīng)包括誤差部分。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量的方法

能夠?qū)崿F(xiàn)被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量相比較而獲得比值的方法，稱為測(cè)量方法。對(duì)于不同測(cè)量任務(wù)進(jìn)行具體分析找出可行的測(cè)量方法，對(duì)測(cè)量工作是十分重要的。對(duì)于測(cè)量方法，從不同的角度，有不同的分類方法。1.根據(jù)測(cè)量過(guò)程的特點(diǎn)分類可分為直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量。(1)直接測(cè)量是在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過(guò)任何運(yùn)算，直接與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較得到被測(cè)量的數(shù)值的測(cè)量方法。如電壓表測(cè)量某一元件的電壓就屬于直接測(cè)量。直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單而快速，缺點(diǎn)是測(cè)量精度一般不是很高。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量的方法

(2)間接測(cè)量是指在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，先對(duì)與被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行直接測(cè)量，然后再將直接測(cè)得的數(shù)值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到所需要結(jié)果的測(cè)量方法。如要測(cè)量一個(gè)三角形的面積，必須先測(cè)量出一條邊長(zhǎng)，再測(cè)量出對(duì)應(yīng)的高，然后利用公式計(jì)算出三角形的面積。顯然，間接測(cè)量比較復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，一般用在直接測(cè)量不方便，或者缺乏直接測(cè)量手段的場(chǎng)合。但其測(cè)量精度一般要比直接測(cè)量高。(3)組合測(cè)量是指在一個(gè)測(cè)量過(guò)程中同時(shí)采用直接測(cè)量和間接測(cè)量?jī)煞N方法進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法。組合測(cè)量是一種特殊的精密測(cè)量方法，測(cè)量過(guò)程長(zhǎng)而且復(fù)雜，多適用于科學(xué)試驗(yàn)或特殊場(chǎng)合。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量的方法

2.根據(jù)測(cè)量方式可分為偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量。(1)偏差式測(cè)量是指用儀表指針的位移(即偏差)決定被測(cè)量的量值的測(cè)量方法。這種方法測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單、迅速，但測(cè)量結(jié)果的精度較低。(2)零位式測(cè)量是指用指零儀表的零位反映測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在測(cè)量系統(tǒng)平衡時(shí)，用已知的標(biāo)準(zhǔn)量決定被測(cè)量的量值的測(cè)量方法。零位式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的測(cè)量精度，但測(cè)量過(guò)程長(zhǎng)而且復(fù)雜，所以不適用于測(cè)量快速變化的信號(hào)。(3)微差式測(cè)量是將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較得到差值后，再用偏差法測(cè)得該差值。用這種方法測(cè)量時(shí)，不需要調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，而只需測(cè)量?jī)烧叩牟钪?。并且由于?biāo)準(zhǔn)量誤差很小，因此總的測(cè)量精度仍然很高。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量的方法

3.根據(jù)測(cè)量條件不同可分為等精度測(cè)量與不等精度測(cè)量。(1)等精度測(cè)量是指在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，如果影響和決定誤差大小的全部因素(條件)始終保持不變，比如由同一個(gè)測(cè)量者，用同一臺(tái)儀器、同樣的測(cè)量方法，在相同的環(huán)境條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量的測(cè)量方法。當(dāng)然，在實(shí)際中極難做到影響和決定誤差大小的全部因素(條件)始終保持不變，因此一般情況下只能是近似認(rèn)為是等精度測(cè)量。(2)不等精度測(cè)量是指有時(shí)在科學(xué)研究或高精度測(cè)量中，往往在不同的測(cè)量條件下，用不同精度的儀表、不同的測(cè)量方法、不同的測(cè)量次數(shù)，以及不同的測(cè)量者進(jìn)行測(cè)量和對(duì)比的測(cè)量方法。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量的方法

4.根據(jù)被測(cè)量變化快慢可分為靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量。(1)靜態(tài)測(cè)量是指被測(cè)量在測(cè)量過(guò)程中認(rèn)為是固定不變的，對(duì)這種被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法。靜態(tài)測(cè)量不需要考慮時(shí)間因素對(duì)測(cè)量的影響。(2)動(dòng)態(tài)測(cè)量是指被測(cè)量在測(cè)量過(guò)程中是隨時(shí)間不斷變化的，對(duì)這種被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)系統(tǒng)1.檢測(cè)系統(tǒng)組成檢測(cè)系統(tǒng)既指由眾多環(huán)節(jié)組成的復(fù)雜的檢測(cè)系統(tǒng)，又指檢測(cè)系統(tǒng)中的各組成環(huán)節(jié)，例如傳感器、調(diào)理電路、記錄儀器等。對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的基本要求就是使檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)能夠真實(shí)地反映被測(cè)物理量的變化過(guò)程，而不使信號(hào)發(fā)生畸變，即實(shí)現(xiàn)不失真地檢測(cè)。一個(gè)完整的檢測(cè)控制系統(tǒng)通常由傳感器、測(cè)量電路、顯示記錄裝置或調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置和電源等幾部分組成。傳感器通常以電信號(hào)的形式輸出，以便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示。輸出電量的形式多種多樣，如電壓、電流等。輸出信號(hào)的形式一般由傳感器的原理確定。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)系統(tǒng)開環(huán)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)系統(tǒng)傳感器是感受被測(cè)量的大小，并輸出相對(duì)應(yīng)的可用輸出信號(hào)(一般多為電量)的器件或裝置。變送器將傳感器輸出的信號(hào)變換成便于傳輸和處理的信號(hào)，大多數(shù)變送器的輸出信號(hào)是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(目前多為4mA～20mA直流電流)。信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)是系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間的通信協(xié)議。測(cè)量電路將傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行處理和變換。顯示裝置是將被測(cè)量的信息變成人的感官能接受的形式，以完成監(jiān)視、控制或分析的目的。測(cè)量結(jié)果可以采用模擬顯示，也可以采用數(shù)字顯示或圖形顯示，還可以由記錄裝置進(jìn)行自動(dòng)記錄或由打印機(jī)將數(shù)據(jù)打印出來(lái)。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)系統(tǒng)2.檢測(cè)系統(tǒng)的分類檢測(cè)系統(tǒng)按信號(hào)在系統(tǒng)中的傳遞情況可以分為開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)和閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)。(1).開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)全部信息變換只沿著一個(gè)方向進(jìn)行，如圖所示。其中x為輸入量，y為輸出量，k1、k2、k3為各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞系數(shù)。輸入輸出關(guān)系表示如下：y=k1k2k3x

δ=δ1+δ2+┈┈δi+┈┈δn

式中δ——系統(tǒng)的相對(duì)誤差；δi——各環(huán)節(jié)的相對(duì)誤差。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)系統(tǒng)（2）.閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)有兩個(gè)通道，一個(gè)通道為正向通道，另一個(gè)通道為反饋通道，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其中x1為正向通道的輸入量，β為反饋環(huán)節(jié)的傳遞系數(shù)，正向通道的總傳遞系數(shù)為k=k2k3。Δx＝x1-xfy=k2k3Δxxf=βy則y=k2k3x1∕（1+βk2k3）當(dāng)k＝k2k3>>1時(shí)，則系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系為y≈x1/βy=k1k/(1+kβ)≈k1x/β本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)系統(tǒng)

圖2-2開環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)框圖圖2-3閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)框圖本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量誤差的基本概念

任何測(cè)量的目的是為了獲得被測(cè)量的真實(shí)值（受測(cè)量環(huán)境、方法、儀器、人員等因素影響）量是物體可以從數(shù)量上進(jìn)行確定的一種屬性。由一個(gè)數(shù)和合適的計(jì)量單位表示的量稱為量值量值有真值和實(shí)際值或標(biāo)稱值與指示值之分本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量誤差的基本概念真值是指在一定時(shí)間和空間條件下，能夠準(zhǔn)確反映被測(cè)量真實(shí)狀態(tài)的數(shù)值。分為理論真值和約定真值。理論真值是在理想情況下表征一個(gè)物理量真實(shí)狀態(tài)或?qū)傩缘闹?，通?？陀^存在但不能實(shí)際測(cè)量得到，或者是根據(jù)一定的理論所定義的數(shù)值（如三角形三內(nèi)角之和為180度）約定真值是為了達(dá)到某種目的按照約定的辦法所確定的值（如光速為30萬(wàn)公里每秒），或以高精度等級(jí)儀器的測(cè)量值約定為低精度等級(jí)儀器測(cè)量值的真值實(shí)際值是在滿足規(guī)定準(zhǔn)確度時(shí)用以代替真值使用的值。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量誤差的基本概念測(cè)量誤差及其表示方法

測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之差稱為測(cè)量誤差。在實(shí)際測(cè)試中真值無(wú)法確定，因此常用約定真值或相對(duì)真值代替真值來(lái)確定測(cè)量誤差。測(cè)量誤差可以用以下幾種方法表示。

1.絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差是指測(cè)量結(jié)果的測(cè)量值與被測(cè)量的真值之間的差值，即Δ=|X-X0|式中Δ—絕對(duì)誤差；X0—真值，其可為相對(duì)真值或約定真值；X—測(cè)量值。絕對(duì)誤差Δ說(shuō)明了系統(tǒng)示值偏離真值的大小，其值可正可負(fù)，具有和被測(cè)量相同的量綱。

本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量誤差的基本概念測(cè)量誤差及其表示方法

2.相對(duì)誤差相對(duì)誤差δ定義為絕對(duì)誤差Δ與真值X0的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示，即

δ—相對(duì)誤差。通常，用絕對(duì)誤差來(lái)評(píng)價(jià)相同被測(cè)量測(cè)量精度的高低，用相對(duì)誤差來(lái)評(píng)價(jià)不同被測(cè)量量精度的高低。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量誤差的基本概念測(cè)量誤差及其表示方法

3.引用誤差引用誤差γ定義為絕對(duì)誤差Δ與測(cè)量?jī)x表的滿量程A的百分比，即式中γ—引用誤差。在測(cè)量領(lǐng)域，檢測(cè)儀器的精度等級(jí)是由引用誤差大小劃分的。通常用最大引用誤差去掉正負(fù)號(hào)和百分號(hào)后的數(shù)字來(lái)表示精度等級(jí)，精度等級(jí)用符號(hào)G表示。為統(tǒng)一和方便使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB776—76《電測(cè)量指示儀表通用技術(shù)條件》規(guī)定，測(cè)量指示儀表的精度等級(jí)G分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七個(gè)等級(jí)，這也是工業(yè)檢測(cè)儀器常用的精度等級(jí)。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量誤差的基本概念測(cè)量誤差的來(lái)源

1.方法誤差：由于測(cè)量方法不合理所引起的誤差。2.理論誤差：由于測(cè)量理論本身不夠完善而采用近似公式或近似值計(jì)算測(cè)量結(jié)果時(shí)所引起的誤差。3.測(cè)量裝置誤差：測(cè)量?jī)x表本身以及儀表組成元件不完善所引入的誤差。4.環(huán)境誤差：測(cè)量?jī)x表的工作環(huán)境與要求條件不一致所造成的誤差。5.人身誤差：由于測(cè)量者本人不良習(xí)慣、操作不熟練或疏忽大意所引起的誤差。如念錯(cuò)讀數(shù)、讀刻度示值時(shí)總是偏大或偏小等。本課件是可編輯的正常PPT課件誤差的分類根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)中誤差的規(guī)律，有三類：系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差本課件是可編輯的正常PPT課件誤差的分類系統(tǒng)誤差：相同的條件下，對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量，如果誤差按照一定規(guī)律出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差，簡(jiǎn)稱系差。系統(tǒng)誤差可分為定值系統(tǒng)誤差(簡(jiǎn)稱定值系差)和變值系統(tǒng)誤差(簡(jiǎn)稱變值系差)。數(shù)值和符號(hào)都保持不變的系統(tǒng)誤差稱為定值系差。數(shù)值和符號(hào)均按照一定規(guī)律性變化的系統(tǒng)誤差稱為變值系差。變值系差按其變化規(guī)律又可分為線性系統(tǒng)誤差，周期性系統(tǒng)誤差和按復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。如圖所示，其中1為定值系差，2為線性系統(tǒng)誤差，3為周期系統(tǒng)誤差，4為按復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。

本課件是可編輯的正常PPT課件誤差的分類系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差示意圖

本課件是可編輯的正常PPT課件誤差的分類隨機(jī)誤差：當(dāng)對(duì)某一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，若誤差出現(xiàn)的大小和符號(hào)均以不可預(yù)知的方式變化，則該誤差為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差總體服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，具有下列特性。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。2.有界性：在一定測(cè)量條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超出某一限度。3.單峰性：絕對(duì)值小的隨機(jī)誤差比絕對(duì)值大的隨機(jī)誤差在多次重復(fù)測(cè)量中出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多。4.抵償性：隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值隨測(cè)量次數(shù)的增加而趨于零。

本課件是可編輯的正常PPT課件誤差的分類粗大誤差：明顯超出規(guī)定條件下的預(yù)期值的誤差稱為粗大誤差。粗大誤差一般是由于操作人員粗心大意、操作不當(dāng)或?qū)嶒?yàn)條件沒(méi)有達(dá)到預(yù)定要求就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等造成的。如讀錯(cuò)、測(cè)錯(cuò)、記錯(cuò)數(shù)值、使用有缺陷的測(cè)量?jī)x表等。含有粗大誤差的測(cè)量值稱為壞值或異常值，所有的壞值在數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)剔除掉。本課件是可編輯的正常PPT課件誤差的分類測(cè)量精度：是從另一角度評(píng)價(jià)測(cè)量誤差大小的量，它與誤差大小相對(duì)應(yīng)，即誤差大，精度低；誤差小，精度高。1.準(zhǔn)確度：描述儀表指示值有規(guī)律地偏離真值的程度，反映系統(tǒng)誤差的影響，系統(tǒng)誤差小，則準(zhǔn)確度高。2.精密度：描述測(cè)量?jī)x表指示值不一致程度的量，表明測(cè)量結(jié)果的分散程度，它反映隨機(jī)誤差的影響，隨機(jī)誤差小，則精密度高。3.精確度：反映測(cè)量中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差綜合影響的程度，簡(jiǎn)稱精度。精度高，說(shuō)明準(zhǔn)確度與精密度都高，意味著系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小。測(cè)量的準(zhǔn)確度與精密度的區(qū)別，由圖可知，若靶心為真實(shí)值，圖中黑點(diǎn)為測(cè)量值，則圖(a)表示準(zhǔn)確卻不精密的測(cè)量，圖(b)表示精密卻不準(zhǔn)確的測(cè)量，圖(c)表示既準(zhǔn)確又精密的測(cè)量。本課件是可編輯的正常PPT課件誤差的分類

測(cè)量的準(zhǔn)確度與精密度的區(qū)別，由圖可知，若靶心為真實(shí)值，圖中黑點(diǎn)為測(cè)量值，則圖(a)表示準(zhǔn)確卻不精密的測(cè)量，圖(b)表示精密卻不準(zhǔn)確的測(cè)量，圖(c)表示既準(zhǔn)確又精密的測(cè)量。（a）(b)(c)本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量數(shù)據(jù)處理

測(cè)量數(shù)據(jù)處理是對(duì)測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，找出變量之間相互制約、相互聯(lián)系的依存關(guān)系，有時(shí)還需要用數(shù)學(xué)解析的方法，推導(dǎo)出各變量之間的函數(shù)關(guān)系。只有經(jīng)過(guò)科學(xué)的處理，才能去粗取精、去偽存真，從而獲得反映被測(cè)對(duì)象的物理狀態(tài)和特性的有用信息，這就是測(cè)量數(shù)據(jù)處理的最終目的。本課件是可編輯的正常PPT課件隨機(jī)誤差及其處理

由于隨機(jī)誤差是由一系列隨機(jī)因素引起的，因而隨機(jī)變量可以用來(lái)表達(dá)隨機(jī)誤差的取值范圍及概率。若有一非負(fù)函數(shù)f(x)，其對(duì)任意實(shí)數(shù)有分布函數(shù)F(x)稱f(x)為x的概率分布密度函數(shù)。為誤差在[x1,x2]之間的概率，在測(cè)量系統(tǒng)中，若系統(tǒng)誤差已經(jīng)減小到可以忽略的程度后才可對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。本課件是可編輯的正常PPT課件隨機(jī)誤差及其處理

實(shí)踐和理論證明，大量的隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布規(guī)律。正態(tài)分布的曲線如圖所示圖中的橫坐標(biāo)表示隨機(jī)誤差Δx=xi-x0，縱坐標(biāo)為誤差的概率密度f(wàn)(Δx)。應(yīng)用概率論方法可導(dǎo)出

式中特征量σ為σ稱為標(biāo)準(zhǔn)差，其中n為測(cè)量次數(shù)。隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線本課件是可編輯的正常PPT課件隨機(jī)誤差及其處理隨機(jī)誤差的估算1.標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差σ定義為，它是一定測(cè)量條件下隨機(jī)誤差最常用的估計(jì)值。物理意義為隨機(jī)誤差落在(-σ,+σ)區(qū)間的概率為68.3%。區(qū)間(-σ,+σ)稱為置信區(qū)間，相應(yīng)的概率稱為置信概率。顯然，置信區(qū)間擴(kuò)大，則置信概率提高。置信區(qū)間取(-2σ,+2σ)、(-3σ,+3σ)時(shí)，相應(yīng)的置信概率P(2σ)=95.4%、P(3σ)=99.7%。定義3σ為極限誤差，其概率含義是在1000次測(cè)量中只有3次測(cè)量的誤差絕對(duì)值會(huì)超過(guò)3σ。由于在一般測(cè)量中次數(shù)很少超過(guò)幾十次，因此，可以認(rèn)為測(cè)量誤差超出±3σ范圍的概率是很小的，故稱為極限誤差，一般可作為可疑值取舍的判定標(biāo)準(zhǔn)。本課件是可編輯的正常PPT課件隨機(jī)誤差及其處理隨機(jī)誤差的估算1.標(biāo)準(zhǔn)差

不同σ的概率密度曲線本課件是可編輯的正常PPT課件隨機(jī)誤差及其處理2.單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)由于真值未知時(shí)，隨機(jī)誤差Δxi不可求，可用各次測(cè)量值與算術(shù)平均值之差—剩余誤差代替誤差Δxi來(lái)估算有限次測(cè)量中的標(biāo)準(zhǔn)差，得到的結(jié)果就是單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差，用表示，它只是σ的一個(gè)估算值。由誤差理論可以證明單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算式為這一公式稱為貝塞爾公式。本課件是可編輯的正常PPT課件隨機(jī)誤差及其處理3.算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)在測(cè)量中用算術(shù)平均值作為最可信賴值，它比單次測(cè)量得到的結(jié)果可靠性高。由于測(cè)量次數(shù)有限，因此也不等于x0。也就是說(shuō)，還是存在隨機(jī)誤差的，可以證明，算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差S()是單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差σ的倍，即在n較小時(shí)，增加測(cè)量次數(shù)n，可明顯減小測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差，提高測(cè)量的精密度。但隨著n的增大，減小的程度越來(lái)越??；當(dāng)n大到一定數(shù)值時(shí)S()就幾乎不變了。本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

1.定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)(1)實(shí)驗(yàn)對(duì)比法：可分為標(biāo)準(zhǔn)器件法和標(biāo)準(zhǔn)儀器法兩種。標(biāo)準(zhǔn)器件法是用測(cè)量?jī)x表對(duì)高精度的標(biāo)準(zhǔn)器件(如標(biāo)準(zhǔn)砝碼)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量。如果定值系差存在則測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)器件的差值為固定值。該差值的相反數(shù)即可作為儀表的修正值。標(biāo)準(zhǔn)儀器法是用精度等級(jí)高于被標(biāo)定儀器(即需要檢驗(yàn)是否具有系統(tǒng)誤差的儀表)的標(biāo)準(zhǔn)儀器和被標(biāo)定儀器同時(shí)測(cè)量被測(cè)量。將標(biāo)準(zhǔn)儀器的測(cè)量值作為相對(duì)真值。若兩測(cè)量?jī)x表的測(cè)量值存在固定差值則可判斷有定值系差，并將差值的相反數(shù)作為修正值。(2)改變外界測(cè)量條件(3)理論計(jì)算及分析本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

2.變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

(1)殘差觀察法當(dāng)系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差相比較大時(shí)，通過(guò)觀察測(cè)量數(shù)據(jù)的各個(gè)剩余誤差大小和符號(hào)的變化規(guī)律來(lái)判斷有無(wú)變值系統(tǒng)誤差。若剩余誤差數(shù)值有規(guī)律的遞增或遞減，且剩余誤差序列減去其中值后的新數(shù)列在以中值為原點(diǎn)的數(shù)軸上呈正負(fù)對(duì)稱分布，則說(shuō)明測(cè)量存在累進(jìn)性的線性系統(tǒng)誤差。如果發(fā)現(xiàn)剩余誤差序列呈有規(guī)律交替重復(fù)變化，則說(shuō)明測(cè)量存在周期性系統(tǒng)誤差。當(dāng)系統(tǒng)誤差比隨機(jī)誤差小或相當(dāng)時(shí)，則不能通過(guò)觀察來(lái)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，必須通過(guò)專門的判斷準(zhǔn)則才能較好地發(fā)現(xiàn)和確定。這些判斷準(zhǔn)則實(shí)質(zhì)上是檢驗(yàn)誤差的分布是否偏離正態(tài)分布，常用的有馬利科夫準(zhǔn)則和阿貝-赫梅特準(zhǔn)則等。本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

2.變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

(2)馬利科夫準(zhǔn)則設(shè)對(duì)某一被測(cè)量進(jìn)行n次等精度測(cè)量，按測(cè)量先后順序得到x1,x2,xi,…xn等數(shù)值，令這些數(shù)值的算術(shù)平均值為，相應(yīng)的剩余誤差為：(i=1,2…n)

將前面一半以及后面一半數(shù)據(jù)的剩余誤差分別求和，然后取其差值，有當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，取k=n/2;當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，取k=(n+1)/2,此時(shí)有若M近似為零，測(cè)量列中不含線性系統(tǒng)誤差；若M與vi相當(dāng)或更大，則測(cè)量列中存在線性系統(tǒng)誤差。本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

2.變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

(3)阿貝-赫梅特(Abbe-Helmert)準(zhǔn)則實(shí)際操作方法是將在等精度重復(fù)測(cè)量下得到的一組測(cè)量值x1,x2,xi,…xn,按順序排列，并求出相應(yīng)的剩余誤差vi。然后計(jì)算

若存在成立(σ2為測(cè)量數(shù)據(jù)序列的方差)，則認(rèn)為測(cè)量序列中含有周期性系統(tǒng)誤差。本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

2.變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)(4)不同公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差比較法對(duì)等精度的多次測(cè)量，用不同的方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，通過(guò)比較以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。用貝塞爾公式用別捷爾斯公式對(duì)于兩種不同公式計(jì)算得出的標(biāo)準(zhǔn)差如果有成立，則認(rèn)為測(cè)量序列中有系統(tǒng)誤差存在。

本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法減小系統(tǒng)誤差的方法

1.消除系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的根源選用合適的測(cè)量方法以避免方法誤差；選擇最佳的測(cè)量?jī)x表與合理的裝配工藝，以減小工具誤差；應(yīng)選擇合適的測(cè)量環(huán)境以減小環(huán)境誤差。此外，還需定期的檢查、維修和校正測(cè)量?jī)x器以保證測(cè)量的精度。2.引入更正值法該方法主要用于消除定值系統(tǒng)誤差。在測(cè)量之前，通過(guò)對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行校準(zhǔn)，可以得到更正值，將更正值加入測(cè)量值中，即得到被測(cè)量的真值。更正值一般用C表示，它是與測(cè)量誤差的絕對(duì)值相等而符號(hào)相反的值。更正值給出的方式不一定是具體的數(shù)值，也可以是一條曲線、公式或數(shù)表。本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法減小系統(tǒng)誤差的方法

3.采用特殊測(cè)量方法消除系統(tǒng)誤差(1)直接比較法:用于消除定值系統(tǒng)誤差。優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)指示器的靈敏度足夠高時(shí)，測(cè)量的準(zhǔn)確度取決于標(biāo)準(zhǔn)的已知量，而標(biāo)準(zhǔn)量具的誤差是很小的。（2)替代法:主要用于消除定值系統(tǒng)誤差，操作方法為用可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)量具取代被測(cè)量x接入測(cè)量?jī)x表，通過(guò)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量具A的值使測(cè)量?jī)x表的示值與被測(cè)量接入時(shí)相同，于是有x=A。本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法減小系統(tǒng)誤差的方法

（2)替代法用替代法測(cè)電阻

本課件是可編輯的正常PPT課件系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小的方法減小系統(tǒng)誤差的方法

3.采用特殊測(cè)量方法消除系統(tǒng)誤差(3)交換法:是指當(dāng)測(cè)量?jī)x表內(nèi)部存在固定方向的誤差因素時(shí)，將測(cè)量中的某些條件相互交換，使產(chǎn)生系差的原因?qū)ο群髢纱螠y(cè)量結(jié)果起反作用，將這兩次測(cè)量結(jié)果加以適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理，即可消除系統(tǒng)誤差。（4)微差法:是將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，取其差值，然后用測(cè)量?jī)x表測(cè)量這個(gè)差值。微差法只要求標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量相近，而用指示儀表測(cè)量其差值。這樣，指示儀表的誤差對(duì)測(cè)量的影響會(huì)大大減弱。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量不確定度

當(dāng)測(cè)量完成報(bào)告測(cè)量結(jié)果時(shí)，必須對(duì)其質(zhì)量給出定量的說(shuō)明，以確定測(cè)量結(jié)果的可信程度。測(cè)量不確定度就是用于定量表征測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的，測(cè)量結(jié)果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小。所以，測(cè)量結(jié)果必須附有不確定度說(shuō)明才是完整并有意義的。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量不確定度的定義及分類1.測(cè)量不確定度的定義《測(cè)量不確定度表示指南》給出的測(cè)量不確定度的定義是：與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)，用以表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性。測(cè)量不確定度是測(cè)量系統(tǒng)最基本也是最重要的特性指標(biāo)，是測(cè)量質(zhì)量的重要標(biāo)志。引入不確定度概念后，測(cè)量結(jié)果的完整表達(dá)式中應(yīng)包含：①測(cè)量值；②不確定度；③單位和置信度。我國(guó)的《國(guó)家計(jì)量規(guī)范JJG1027—91測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理》中把置信概率P=0.95作為廣泛采用的約定概率，當(dāng)取P=0.95時(shí)，可不必注明。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量不確定度的定義及分類2.測(cè)量不確定度的分類測(cè)量不確定度的分類方式如圖所示本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量不確定度的定義及分類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：用概率分布的標(biāo)準(zhǔn)差給出的不確定度稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用符號(hào)μ表示。根據(jù)評(píng)定方法的不同，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度和B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度和合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。(1)A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：由統(tǒng)計(jì)方法得到的不確定度，用符號(hào)μA表示。(2)B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：由非統(tǒng)計(jì)方法得到的不確定度，即根據(jù)資料及假設(shè)的概率分布估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差表示的不確定度，用符號(hào)μB表示。(3)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：在間接測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果是由若干非相關(guān)分量求得的，按各分量的方差和協(xié)方差算得的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。即：當(dāng)測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由若干標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量構(gòu)成時(shí)，按方差和的正平方根(必要時(shí)加協(xié)方差)得到的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用符號(hào)μC表示。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量不確定度的定義及分類擴(kuò)展不確定度:測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度等于包含因子k與合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的乘積，用符號(hào)U表示，即U=k×μC式中，包含因子k又稱為置信因子，k的取值范圍一般為2～3，k的大小取決于測(cè)量結(jié)果的概率分布和置信概率。本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量誤差與不確定度本課件是可編輯的正常PPT課件不確定度的評(píng)定方法1.A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定在相同條件下對(duì)某獨(dú)立變測(cè)量x進(jìn)行n次測(cè)量，測(cè)量值為xi(i=1,2...n)，若用樣本算術(shù)平均值作為該被測(cè)量x的估計(jì)值，則該獨(dú)立變量的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度定義為算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差S()，即式中本課件是可編輯的正常PPT課件不確定度的評(píng)定方法2.B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定如果對(duì)被測(cè)量只進(jìn)行單次測(cè)量或者不測(cè)量(如標(biāo)準(zhǔn)電阻)就獲得測(cè)量結(jié)果，此時(shí)該獨(dú)立變量對(duì)應(yīng)的不確定度就為B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。B類不確定度評(píng)定需要用到的信息主要有以下幾類：(1)歷史測(cè)量數(shù)據(jù)；(2)對(duì)相關(guān)技術(shù)資料和儀器性能的了解；(3)廠商的技術(shù)說(shuō)明文件、校準(zhǔn)檢定證書或研究報(bào)告提供的數(shù)據(jù)；(4)某些資料給出的參考數(shù)據(jù)及其不確定度等。本課件是可編輯的正常PPT課件不確定度的評(píng)定方法3．合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定當(dāng)測(cè)量結(jié)果的各輸入量彼此獨(dú)立時(shí)，測(cè)量結(jié)果的合成不確定度由下式求出：式中ci—不確定傳播系數(shù)或靈敏系數(shù)，是被測(cè)量y對(duì)輸入量xi的偏導(dǎo)數(shù)；(xi)—輸入量xi的A類或B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。傳播系數(shù)的計(jì)算方法有微分法、數(shù)值法和實(shí)驗(yàn)確定法。

本課件是可編輯的正常PPT課件測(cè)量不確定度的評(píng)定流程1.“測(cè)量過(guò)程”概述；簡(jiǎn)單說(shuō)明下列一些測(cè)量條件和情況。2.建立測(cè)量過(guò)程數(shù)學(xué)模型；根據(jù)被測(cè)量的定義和測(cè)量方案，確立被測(cè)量與有關(guān)量之間的函數(shù)關(guān)系。3.確定輸入量的測(cè)量值xi，它們已包括所有系統(tǒng)誤差影響的修正值。4.計(jì)算各個(gè)輸入量xi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ(xi)包括A類和B類評(píng)定方法。5.計(jì)算靈敏度系數(shù)ci，包括數(shù)值法、微分法和實(shí)驗(yàn)法。6.確定輸入量的相關(guān)性及相關(guān)系數(shù)，包括統(tǒng)計(jì)法或公式法。7.由xi計(jì)算輸出量即測(cè)量結(jié)果y的估計(jì)值y=f(x1,……,xn)8.確定y的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μC(y)。9.選擇k值，確定擴(kuò)展不確定度U=k×μC(y)，估計(jì)區(qū)間[y-U,y+U]的置信水平p。10.測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示。本課件是可編輯的正常PPT課件Thankyou!本課件是可編輯的正常PPT課件項(xiàng)目2電阻式傳感器任務(wù)1電阻應(yīng)變式傳感器本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器

電阻應(yīng)變式傳感器具有悠久的歷史，也是目前應(yīng)用比較廣泛的傳感器之一。將電阻應(yīng)變片粘貼在各種彈性敏感元件上，加上相應(yīng)的測(cè)量電路就可以檢測(cè)位移、力、力矩、加速度等物理量的變化，電阻應(yīng)變片是電阻應(yīng)變式傳感器的核心部件。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、使用方便、性能穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、工藝較成熟、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量和遙測(cè)等特點(diǎn)，并且測(cè)量的靈敏度和分辨率都較高，無(wú)論是靜態(tài)測(cè)量還是動(dòng)態(tài)測(cè)量都很適用。因此在航空航天、機(jī)械、化工、建筑、醫(yī)學(xué)、汽車、航空工業(yè)等領(lǐng)域有很廣的應(yīng)用。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器【能量變換】【原理】應(yīng)變效應(yīng)【用途】檢測(cè)力、壓力、轉(zhuǎn)矩、位移、加速度等本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)1.應(yīng)變片的種類2.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)1.應(yīng)變片的種類

按材料分：金屬式體型——絲式、箔式、薄膜型；半導(dǎo)體式體型——薄膜型、擴(kuò)散型、外延型、PN結(jié)型。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)2.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

金屬電阻應(yīng)變片由敏感柵、基片、覆蓋層、引線和黏合劑等部分組成,如圖所示。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)2.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

敏感柵：直徑為0.015～0.05mm的金屬絲，電阻為60Ω、120Ω、200Ω、…作用：將應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電阻量要求：靈敏系數(shù)大且穩(wěn)定，電阻率高，電阻溫度系數(shù)小，易加工成細(xì)絲和箔材，具有良好的焊接性能和抗氧化性能。材料：銅鎳合金、鎳鉻合金等本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)2.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

基片：厚度為0.02～0.04mm

作用：保持敏感柵、引線的幾何形狀及其相對(duì)位置，被測(cè)構(gòu)件上的應(yīng)變不失真地傳遞到敏感柵上。要求：使敏感柵與彈性體之間具有足夠高的電絕緣性能；材料：紙或有機(jī)高分子材料，如環(huán)氧樹脂等。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)2.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

引線作用：連接敏感柵和測(cè)量電路要求：靈敏系數(shù)大且穩(wěn)定，電阻率高，電阻溫度系數(shù)小，具有良好的焊接性能和抗氧化性能。材料：紫銅，表面鍍錫或鍍銀，便于焊接。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)2.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

粘結(jié)劑作用：將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底粘貼在一起。用于使用金屬應(yīng)變片時(shí)，也需用粘結(jié)劑將應(yīng)變片基底粘貼在構(gòu)件表面某個(gè)方向和位置上。要求：將構(gòu)件受力后的表面應(yīng)變傳遞給應(yīng)變計(jì)的基底和敏感柵。材料：分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。有機(jī)粘結(jié)劑用于低溫、常溫和中溫。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛樹脂、有機(jī)硅樹脂，聚酰亞胺等。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑用于高溫，常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)2.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變

物體在外部壓力或拉力作用下發(fā)生形變的現(xiàn)象彈性應(yīng)變

當(dāng)外力去除后，物體能夠完全恢復(fù)其尺寸和形狀的應(yīng)變彈性元件具有彈性應(yīng)變特性的物體本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理電阻應(yīng)變式傳感器是利用彈性元件和電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻值變化的傳感器。工作原理：當(dāng)被測(cè)物理量作用于彈性元件上，彈性元件在力、力矩或壓力等的作用下發(fā)生變形，產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變或位移，然后傳遞給與之相連的應(yīng)變片，引起應(yīng)變片的電阻值變化，通過(guò)測(cè)量電路變成電量輸出。輸出的電量大小反映被測(cè)量的大小。結(jié)構(gòu)：應(yīng)變式傳感器由彈性元件（敏感元件）上粘貼電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）構(gòu)成應(yīng)用：廣泛用于力、力矩、壓力、加速度、重量等參數(shù)的測(cè)量本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)。

即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。

本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)一根金屬電阻絲，在其未受力時(shí)，原始電阻值為：

本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)

當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時(shí)，將伸長(zhǎng)ΔL，橫截面積相應(yīng)減小ΔA，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了Δρ，從而引起電阻值變化量為：式中：dL/L——長(zhǎng)度相對(duì)變化量，用應(yīng)變?chǔ)疟硎緸?/p>

電阻相對(duì)變化量：本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)

dA/A——圓形電阻絲的截面積相對(duì)變化量，設(shè)r為電阻絲的半徑，微分后可得dA=2πrdr，則：材料力學(xué)：在彈性范圍內(nèi)，金屬絲受拉力時(shí)，沿軸向伸長(zhǎng)，沿徑向縮短，軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系可表示為：μ為電阻絲材料的泊松比，負(fù)號(hào)表示應(yīng)變方向相反。

本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)推得：

定義：電阻絲的靈敏系數(shù)（物理意義）：?jiǎn)挝粦?yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化量。其表達(dá)式為本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)靈敏度系數(shù)K受兩個(gè)因素影響1.是應(yīng)變片受力后材料幾何尺寸的變化，即1+2μ2.是應(yīng)變片受力后材料的電阻率發(fā)生的變化，即（?ρ/ρ）/ε。對(duì)金屬材料：1+2μ＞＞(?ρ/ρ)/ε對(duì)半導(dǎo)體材料：(?ρ/ρ)/ε＞＞1+2μ大量實(shí)驗(yàn)證明，在電阻絲拉伸極限內(nèi)，電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變成正比，即K為常數(shù)。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)靈敏度取決于尺寸變化（應(yīng)變效應(yīng)為主）本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)半導(dǎo)體應(yīng)變片靈敏度取決于電阻率的變化（壓阻效應(yīng)為主）本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)分析：當(dāng)半導(dǎo)體應(yīng)變片受軸向力作用時(shí)，半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻率相對(duì)變化量與所受的應(yīng)變力有關(guān)：式中：π—半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù);σ—半導(dǎo)體材料的所受應(yīng)變力;

E—半導(dǎo)體材料的彈性模量;ε—半導(dǎo)體材料的應(yīng)變。壓阻效應(yīng)：?jiǎn)尉О雽?dǎo)體材料沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理應(yīng)變效應(yīng)因此：實(shí)驗(yàn)證明，πE比1+2μ大上百倍，所以1+2μ可以忽略，因而半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為：本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性

應(yīng)變計(jì)是一種重要的敏感元件。首先,它在實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析中是測(cè)量應(yīng)變和應(yīng)力的主要傳感元件;其次,某些其他類型的傳感器,如膜片式壓力傳感器、加速度計(jì)、線位移傳感器等,也經(jīng)常使用應(yīng)變計(jì)作為機(jī)電轉(zhuǎn)換元件或敏感元件,廣泛地應(yīng)用于工程測(cè)量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性應(yīng)變計(jì)之所以成為重要的敏感元件,主要由于具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)測(cè)量應(yīng)變的靈敏度和精確度高。能測(cè)1～2微應(yīng)變（1×10-6mm/mm）的應(yīng)變。(2)測(cè)量范圍大。從彈性變形一直可測(cè)至塑性變形。變形范圍從1%～20%。(3)尺寸小（超小型應(yīng)變計(jì)的敏感柵尺寸為0.2mm×2.5mm）,重量輕,對(duì)試件工作狀態(tài)和應(yīng)力分布影響很小。既可用于靜態(tài)測(cè)量,又可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量,且具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)（可測(cè)幾十甚至上百赫的動(dòng)態(tài)過(guò)程）。(4)能適應(yīng)各種環(huán)境。可以在高溫、超低壓、高壓、水下、強(qiáng)磁場(chǎng)以及輻射等惡劣環(huán)境下使用。(5)價(jià)格低廉、品種多樣,便于選擇和大量使用。應(yīng)變計(jì)有如下缺點(diǎn):在大應(yīng)變下具有較大的非線性,半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的非線性更為明顯;輸出信號(hào)較微弱,故抗干擾能力較差。應(yīng)變式傳感器的性能在很大程度上取決于應(yīng)變計(jì)的性能。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性

金屬電阻絲的電阻相對(duì)變化與它所感受的應(yīng)變之間具有線性關(guān)系。金屬絲做成應(yīng)變計(jì)后,由于基片、粘合劑以及敏感柵的橫向效應(yīng),電阻應(yīng)變特性與單根金屬絲將有所不同,必須重新用實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)是按規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。試件材料用泊松系數(shù)μ=0.285的鋼，用精密電阻電橋或其他儀器測(cè)出應(yīng)變計(jì)相對(duì)電阻變化,再用其他測(cè)應(yīng)變的儀器測(cè)定試件的應(yīng)變,得出電阻應(yīng)變計(jì)的電阻—應(yīng)變特性。實(shí)驗(yàn)證明,電阻應(yīng)變計(jì)的電阻相對(duì)變化ΔR/R與應(yīng)變?chǔ)/l=ε之間在很大范圍內(nèi)是線性的,即靈敏度系數(shù)

式中,k為電阻應(yīng)變計(jì)的靈敏度系數(shù)本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性實(shí)驗(yàn)表明,應(yīng)變計(jì)的靈敏度k恒小于金屬線材的靈敏度系數(shù)k0。其原因除了粘合劑、基片傳遞變形失真外,主要是由于存在橫向效應(yīng)。敏感柵由許多直線及圓角組成,如圖所示。拉伸被測(cè)試件時(shí),粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì),被沿應(yīng)變計(jì)長(zhǎng)度方向拉伸,產(chǎn)生縱向拉伸應(yīng)變?chǔ)舩,應(yīng)變計(jì)直線段電阻將增加。但是在圓弧段上,沿各微段（圓弧的切向）的應(yīng)變并不是εx,與直線段上同樣長(zhǎng)的微段所產(chǎn)生的電阻變化不同。橫向效應(yīng)本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性橫向效應(yīng)

最明顯的是在θ=π/2垂直方向的微段,按泊松比關(guān)系產(chǎn)生壓應(yīng)變-εy。該微段電阻不僅不增加,反而減少。在圓弧的其他各微段上,感受的應(yīng)變是由+εx變化到-εy的。這樣,圓弧段的電阻變化,顯然將小于同樣長(zhǎng)度沿x方向的直線段的電阻變化。

因此,將同樣長(zhǎng)的金屬線材做成敏感柵后,對(duì)同樣應(yīng)變,應(yīng)變計(jì)敏感柵的電阻變化較小,靈敏度有所降低。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變計(jì)的橫向效應(yīng)。本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性橫向效應(yīng)下面計(jì)算橫向效應(yīng)引起的誤差。由彈性力學(xué)知,對(duì)平面問(wèn)題,如果已知任一點(diǎn)P處三個(gè)應(yīng)變分量εx,εy,εxy,則任何斜向微小線段的正應(yīng)變

式中,l、m為斜向小線段的方向余弦，如圖。斜向小線段的方向余弦本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性橫向效應(yīng)則采用半角公式則本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性橫向效應(yīng)

當(dāng)電阻絲受到εx,εy,εxy作用時(shí),半圓部分的伸長(zhǎng)為式中,ls為半圓弧長(zhǎng),r為圓半徑。設(shè)應(yīng)變計(jì)一個(gè)直線段的伸長(zhǎng)為Δl1=εxl1(l1為直線段長(zhǎng)度)若有n個(gè)直線段,而半圓弧共有(n-1)個(gè),那么全長(zhǎng)為L(zhǎng)=nl1+(n-1)ls本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性橫向效應(yīng)

整個(gè)應(yīng)變計(jì)電阻絲受εx,εy,εxy作用后的總伸長(zhǎng)為

因電阻的變化與電阻絲之伸長(zhǎng)有如下關(guān)系

則得本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性橫向效應(yīng)設(shè)

可寫成對(duì)其他型式應(yīng)變計(jì)也適用的一般形式

式中,kx為對(duì)軸向應(yīng)變的靈敏度系數(shù),它代表εy=0時(shí),敏感柵電阻相對(duì)變化與εx之比,ky為對(duì)橫向應(yīng)變的靈敏度系數(shù),它代表εx=0時(shí),敏感柵電阻相對(duì)變化與εy之比。因?yàn)楸菊n件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性橫向效應(yīng)

稱為橫向效應(yīng)系數(shù)?？梢妉s（r）愈小,l1愈大,H愈小。即敏感柵愈窄,基長(zhǎng)愈長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì),其橫向效應(yīng)引起的誤差越小。因?yàn)楸菊n件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性幾何尺寸柵長(zhǎng)柵寬基底長(zhǎng)基底寬本課件是可編輯的正常PPT課件電阻應(yīng)變式傳感器的特性應(yīng)變片電阻值沒(méi)有安裝也不受外力情況下，于室溫時(shí)測(cè)定的電阻值；電阻值大，可承受的電壓值大，但提高電阻值會(huì)使敏感柵尺寸變大；常見值：60、120、200、