1-3传感器的误差和精度

传感器原理及工程应用答案1—1:测量的定义,答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。

所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。

1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差,答:绝对误差是测量结果与真值之差,即: 绝对误差=测量值—真值相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值×100%引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,即: 引用误差=绝对误差/量程×100%1—3什么是测量误差,测量误差有几种表示方法,它们通常应用在什么场合, 答: 测量误差是测得值减去被测量的真值。

测量误差的表示方法:绝对误差、实际相对误差、引用误差、基本误差、附加误差。

当被测量大小相同时，常用绝对误差来评定测量准确度;相对误差常用来表示和比较测量结果的准确度;引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，基本误差、附加误差适用于传感器或仪表中。

2,1:什么是传感器,它由哪几部分组成,它的作用及相互关系如何,答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常，传感器由敏感元件和转换元件组成。

其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分; 转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

2—2:什么是传感器的静态特性,它有哪些性能指标,分别说明这些性能指标的含义, 答:传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性;其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。

灵敏度定义是输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。

传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。

输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。

工业传感器精确度等级计算
1.级别0：级别0的传感器精确度最高，误差范围通常在0.1%以内。

这种传感器通常采用最先进的测量原理和制造工艺，用于对测量结果要求
非常高的应用领域，如科学研究、精密制造等。

2.级别1：级别1的传感器精确度较高，误差范围通常在0.1%-0.5%
之间。

这种传感器通常采用较先进的测量原理和制造工艺，适用于大多数
工业应用领域。

3.级别2：级别2的传感器精确度较低，误差范围通常在0.5%-1%之间。

这种传感器通常采用较简单的测量原理和制造工艺，适用于对测量结
果要求不是很高的应用领域。

在确定一个传感器的精确度等级时，需要考虑多种因素。

首先是测量
原理，不同的测量原理对传感器的精确度会有不同的影响。

其次是传感器
的结构和制造工艺，制造工艺越精良，对传感器的精确度要求越高。

此外，环境因素如温度、湿度、振动等也会对传感器的精确度产生影响。

为了保证传感器的精确度，需要进行严格的质量检验和校准。

质量检
验通常包括外观检查、性能测试等，校准则是通过与已知标准进行比较，
调整传感器的输出结果以使其更接近真实值。

总之，工业传感器的精确度等级是评估传感器测量结果准确性的重要
指标。

选择合适的精确度等级可以满足不同应用领域对测量精度的要求，
并提高生产过程的可靠性和效率。

思考题与习题参考答案第1章1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？ 答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，由敏感元件和转换元件组成。

其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。

1-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些指标的含义？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关系。

衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，迟滞和重复性等。

灵敏度是输入量∆y 与引起输入量增量∆y 的相应输入量增量∆x 之比。

传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。

迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。

重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化的现象。

精度是用来评价系统的优良程度。

1-3 某线性位移测量仪，当被测位移X 由3.0mm 变到4.0mm 时，位移测量仪的输出电压V 由3.0V 减至2.0V ，求该仪器的灵敏度。

解：该仪器的灵敏度为10.30.40.30.2X V -=--=∆∆=S （V/mm ） 1-4 用测量范围为-50～150KPa 的压力传感器测量140KPa 压力时，传感器测得示值为142KPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。

解：绝对误差：X L ∆=-=142-140=2 相对误差100%L δ∆=⨯=2100% 1.4285%140⨯= 标称相对误差即%100⨯∆=x ξ=2100% 1.4084%142⨯= 引用误差100%-γ∆=⨯测量范围上限测量范围下限 =22100%1%150(50)200=⨯=--1-5 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。

传感器实验的误差分析原理传感器实验的误差分析原理是通过对传感器实验数据进行分析和处理，识别、评估和校正传感器测量中的各种误差来源和影响因素，从而提高传感器测量的准确性和可靠性。

传感器中的误差分析是传感器精度评定的重要一环，具有重要的理论和实际价值。

传感器实验的误差来源可以分为系统误差和随机误差两部分。

系统误差是由于传感器本身的固有缺陷、非线性特性、温度效应等因素引起的，通常与测量变量的值无关；随机误差则是由于外界干扰、电子噪声、测量环境变化等随机因素引起的，通常与测量变量的值相关。

在进行传感器实验误差分析时，通常依次进行以下几个步骤：1. 传感器参数校准：首先需要对传感器进行校准，确定传感器的基本参数，包括灵敏度、线性度、零偏等，以及与环境条件相关的温度补偿参数等。

校准一般使用标准信号源和标准设备进行，通过与标准参考的比较，确定传感器的输出特性，并建立转换模型。

2. 数据采集：进行传感器实验时，需要对传感器输出的信号进行采集和记录。

可使用数据采集卡、模拟-数字转换器等设备进行传感器信号的数字化。

采集的数据包括传感器输出的模拟电压值、数字编码值或其他物理量。

3. 数据分析：对采集到的传感器数据进行分析，包括数据的统计分布、均值和方差的计算，以及传感器的输出特性曲线的绘制等。

通过对数据的分析，可以初步了解数据中的误差来源和分布情况。

4. 误差评估：根据传感器的特性和数据分析的结果，对误差来源进行评估。

包括对系统误差和随机误差的评估，确定其大小和分布情况。

可以使用均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）等指标进行评估。

5. 校正方法：根据误差评估的结果，采取相应的校正方法，对传感器输出进行修正。

校正方法可以是线性或非线性修正，根据传感器的特性和数据分析的结果确定。

校正方法包括增益校正、零点校正和非线性校正等。

6. 可靠性评估：对经过校正的传感器进行可靠性评估，包括评估传感器测量的精度、准确度、稳定性和可重复性等指标。