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）

《传感器及应用》（第2版） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第1章 传感器的基本概念 1.3 传感器的基本误差和精度 知识目标 1.了解传感器的基本误差的概念和分类。 2.理解仪表精度和测量精度的含义，并能区分它们之间的关系。 3.掌握基本误差的计算方法，包括绝对误差和相对误差的计算。 能力目标 1.培养学生对精确测量和数据分析的重视，培养对基本误差的敏感度和关注度。 2.培养学生的细致观察和分析问题的能力，引导学生在实际应用中注意误差的影响。 3.鼓励学生主动思考和提出问题，培养他们对传感器的好奇心和求知欲。 情感目标 1.能够正确解释和描述传感器的基本误差，并能够应用到实际问题中。 2.能够计算传感器的绝对误差和相对误差，并了解如何使用这些误差来评估传感器的质量和性能。 3.能够理解并比较仪表精度和测量精度的区别，并能从中选择适当的指标来描述传感器的性能。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是IPE6000系列角度传感器的示意图 新知学习 02 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 02 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。 (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 02 (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。 (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 02 2.误差的分类 在测量中由不同因素产生的误差是混合在一起同时出现的。为了便于分析研究误差的性质、特点和消除方法，下面将对各种误差进行分类讨论。 (1) 按表示方法分类 ①绝对误差一一指示值 A与约定真值 A。的差值，即 Δ=A-A。在计量中常使用修正值α，α=A.-A=-Δ。只要得到修正值 α、示值 Ax便可得知约定真值A.。 ②相对误差一一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: 一、传感器的基本误差 新知学习 02 a.实际相对误差 Y一一用绝对误差 4 与约定真值 A的百分比表示，即 b. 标称相对误差 y,用绝对误差 4 与示值 的百分比表示，即 一、传感器的基本误差 新知学习 02 c.满度(或引用)相对误差 Y-用绝对误差4 与器满刻度值A 的百分比表示，即 式中，当Δ取为满度时的Δ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 一、传感器的基本误差 新知学习 02 当仪表显示值下限不为零时，精度等级 S 应用下式表达: 其中 Amax和Amin分别为仪表刻度盘的上限与下限。我国电工仪表等级分为七级，即 0.1、0.20.5、1.0、1.5、2.5、5.0 级。 一、传感器的基本误差 新知学习 02 (2) 按误差出现的规律分类 ①系统误差一一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