1-3传感器的误差和精度

1-3传感器基本误差和精度测量误差的基本概念误差的分类测量数据的处理测量误差的基本概念——真值：被测量的真正值。它是一个理想的概念，一般是无法得到的，未知的。约定真值：用基准期的量值代替真值。是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。譬如基准单位米、克等的定义。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。实际测试中真值无法确定，一般用约定真值来代替。标称值（示值）：各种仪表读数。测量误差的基本概念——测量误差定义测量误差：测得结果与被测量的真值之差。测量的目的是希望通过测量获取被测量的真实值。但在测量过程中由于种种原因，例如，传感器本身性能不十分优良，测量方法不十分完善，外界干扰的影响等，造成被测量的测得值与真实值不一致，因而测量中总是存在误差。测量误差的基本概念——误差表示方法测量误差的表示方法有多种，含义各异。1.绝对误差：被测量的示值与约定真值之间的差值。绝对误差可用下式定义：Δ=x-L式中:Δ——绝对误差；x——测量值；、L——真值，一般为约定真值或相对真值。绝对误差是有正、负，并与被测量同量纲。思考：绝对误差能否客观说明测量质量？测量误差的基本概念——误差表示方法%100L式中：δ——实际相对误差，一般用百分数给出Δ——绝对误差L——真值。由于被测量的真值L无法知道，实际测量时用测量值x代替真值L进行计算，称为标称相对误差，即%100x2.相对误差：测量的绝对误差与被测量真实值之比。相对误差的定义由下式给出：3.满度（引用）相对误差：绝对误差与测量仪表满量程值比，又称满量程相对误差。即%100测量范围下限测量范围上限式中：γ——引用误差；Δ——绝对误差。仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的。我国仪表分七级，即0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0.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%测量误差的基本概念——误差表示方法4.基本误差：是指传感器或仪表在规定的标准条件下所具有的误差。例如，某传感器是在电源电压(220±5)V、电网频率(50±2)Hz、环境温度(20±5)℃、湿度65%±5%的条件下标定的。如果传感器在这个条件下工作，则传感器所具有的误差为基本误差。5.附加误差：是指传感器或仪表的使用条件偏离额定条件下出现的误差。例如，温度附加误差、频率附加误差、电源电压波动附加误差等。测量误差的基本概念——误差表示方法按使用条件分类：误差的分类——随机误差根据测量数据中的误差所呈现的规律及产生的原因可将其分为系统误差、随机误差和粗大误差。1.随机误差：由于偶然因素影响引起的误差。在同一测量条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。重复性条件包括：相同的测量程序，相同的观测者，在相同的条件下使用相同的测量仪器，相同的地点，在短时间内重复测量。对于随机误差不能用简单的修正值来修正，当测量次数足够多时，随机误差就整体而言，服从一定的统计规律，通过对测量数据的统计处理可以计算随机误差出现的可能性的大小。思考：随机误差处理方法？2.2误差的分类——随机误差2.系统误差：在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差称为系统误差。前者为恒值系统误差，后者为变值系统误差。误差的分类——系统误差思考：系统误差如何修正？系统误差的原因如材料、零部件及工艺缺陷，环境温度和湿度，压力变化和外界干扰，测量方法不完善，零点未调整，采用近似的计算公式，测量者的经验不足等等。误差的分类——系统误差对于系统误差，首先要查找误差根源，并设法减小和消除，系统误差有规律，可以通过实验方法或引入修正值予以修正。系统误差的修正3.粗大误差：超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差，粗大误差又称疏忽误差。这类误差的发生是由于测量者疏忽大意，测错、读错或环境条件的突然变化等引起的。含有粗大误差的测量值明显地歪曲了客观现象，故含有粗大误差的测量值称为坏值或异常值。在数据处理时，要采用的测量值不应该包含有粗大误差，即所有的坏值都应当剔除。误差的分类——粗大误差