1.3 传感器的基本误差和精度（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

1.3 传感器的基本误差和精度 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握传感器的基本误差和精度。 能力目标 理解和运用传感器的基本误差、误差的分类和仪表精度与测量精度等内容。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组讨论和总结传感器的基本误差。 新知学习 一 、传感器的基本误差 任何测量不可能绝对准确，都存在误差，只要误差在允许范围内即可认为符合标准。传感 器也不例外。所谓传感器的误差，即传感器的输出值与理论输出值的差值。因此，设计与制造 传感器时允许有误差，但必须在规定的误差范围之内。为了使传感器能满足一定的精度要求 需要掌握误差的种类、产生误差的原因和克服与减少误差的方法。 新知学习 1. 测量误差的基本概念 由传感器的定义得知，传感器是将未知的物理量转换成人们可知的电信号，实际上传 感器就是一种测量器具，所以传感器的误差也就是测量误差。下面介绍有关测量的部分 名词。 一 、传感器的基本误差 新知学习 ( 1 ) 真值 被测量本身所具有的真正值称之为真值。量的真值是一个理想的概念， 一般 是不知道的。但在某些特定情况下，真值又是可知的，例如一个整圆的圆周角为360°等。 (2)约定真值 由于真值往往是未知的，所以一般用基准器的量值来代替真值，称做约 定真值，它与真值之差可以忽略不计。 一 、传感器的基本误差 新知学习 (3)实际值 误差理论指出，在排除了系统误差的前提下，对于精度测量，当测量次数 为无限多时，测量结果的算术平均值接近于真值，因而可将它视为被测量的真值。但是测量次 数是有限的，故按有限测量次数得到的算术平均值只是统计平均值的近似值。而且由于系统误 差不可能完全被排除掉，故通常只能把精度更高一级的标准器具所测得的值作为“真值”。为 了强调它并非是真正的“真值”,故把它称为实际值。 一 、传感器的基本误差 新知学习 (4)标称值(示值) 由测量器具读数装置所指示出来的被测量的数值。 (5)测量误差 用器具进行测量时，所测量出来的数值与被测量的实际值之间的差值。 一 、传感器的基本误差 新知学习 ①绝对误差——指示值A、与约定真值A。的差值，即△=A,-A。。在计量中常使用修正值 α,α=A。 -A₁=-△。只要得到修正值α、示值A,, 便可得知约定真值A。 ②相对误差——针对绝对误差有时不足以反映示值偏离约定真值大小程度而设定的，在 实际测量中相对误差有下列表示形式： a.实际相对误差γ₄——用绝对误差△与约定真值A。的百分比表示，即 二 、误差的分类 (1)按表示方法分类 新知学习 b. 标称相对误差γ、 ——用绝对误差△与示值A, 的百分比表示，即 c.满度(或引用)相对误差γm——用绝对误差△与仪器满刻度值A。的百分比表示，即 二 、误差的分类 (1)按表示方法分类 新知学习 式中，当△取为满度时的△。时，满度(或引用)相对误差就被用来确定仪表的精度等级S(如0.5%<满度相对误差≤1%时，则称精度等级为1级),即 当仪表显示值下限不为零时，精度等级S 应用下式表达： 二 、误差的分类 (1)按表示方法分类 新知学习 二 、误差的分类 (2)按误差出现的规律分类 ① 系统误差——指误差的数值是一个常数或按一定规律变化的值。它又可分为恒值误差 和变值误差。 恒值误差是指在一定条件下，误差的数值及符号都保持不变的系统误差；变值误差是指在 一定条件下，误差按某一确定规律变化的系统误差。系统误差主要由以下几个因素引起的：材料、零部件及工艺缺陷；环境温度和湿度；压力变化及其他外界干扰。 系统误差表明了一个测量结果偏离真值和实际值的程度。系统误差愈小，测量愈准确，所 以常常用准确度来表征系统误差大小。系统误差是有规律的，它可以通过实验方法或引入修正 值的方法予以修正。 新知学习 二 、误差的分类 (2)按误差出现的规律分类 ② 随机误差——由于偶然因素的影响而引起的误差，其数值大小和正负号不定，而且难 以估计。但是总体仍服从一定统计规律，它不能通过实验方法加以消除，但能运用统计处理方 法减少其影响。随机误差表现了测量结果的分散性。在误差理论中常用精密度来表征随机误差 的大小。随机误差愈小，精密度愈高。 新知学习 二 、误差的分类 (2)按误差出现的规律分类 ③ 粗大误差——指在一定的条件下测量结果显著地偏离其实际值时所对应的误差。从性 质上看，粗大误差并不是单独的类别，它本身既具有系统误差的性质，也可能具有随机误差的 性质，只不过在一定测量条件下其绝对值特别大而已。粗大误差是由于测量方法不妥、各种随 机因素的影响以及测量人员粗心所造成的。 新知学习 二 、误差的分类