传感器原理复习提纲及详细知识点(201X)

传感器原理复习提纲

第一章 绪论

1. 检测系统的组成。

2. 传感器的定义及组成。

3.

传感器的分类。

4. 什么是传感器的静态特性和动态特性。

5. 列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。

n n a x +

理论灵敏度，a 2非线性项系数传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。 k

线性传感器非线性传感器

迟滞

正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。

产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷

所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、

紧固件松动等。

线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。

4种典型特性曲线

非线性误差

%

100

max⨯

∆

±

=

FS

L Y

L

γ

，ΔLmax——最大非线性绝对误差，Y FS——满量程输出值。

直线拟合线性化：出发点→获得最小的非线性误差（最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小。）

例用最小二乘法求拟合直线。

设拟合直线y=kx+b

残差△i=yi-（kxi+b）

分别对k和b求一阶导数，并令其=0，可求出b和k

将k和b代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值Lmax即为非线性误差。重复性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。重复性误差属于随机误差，常用标准

差σ计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即

或

零点漂移传感器无输入时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值，即为零点漂移。

零漂＝

0100%

FS

Y

Y

∆

⨯

，式中ΔY0——最大零点偏差；Y FS——满量程输出。

%

100

2

max⨯

∆

=

FS

H Y

H

γ

最小

∑

=

∆

n

i

i

1

2

%

100

)3

~

2(

⨯

±

=

FS

R Y

σ

γ%

100

2

max⨯

∆

±

=

FS

R Y

R

γ

6.一阶特性的指标及相关计算。

误差部分

7.测量误差的相关概念及分类。

8.绝对误差，相对误差的概念及计算。

9.随机误差的评价指标和极限误差。

121n

n i i x x x x x n n

=++⋯+==∑

单次测量

残差代替随机误差： 贝塞尔公式 算术平均值测量

计算

单次测量

随机误差在－δ至＋δ范围内概率为： δ

π

σδπ

σδδ

σδδ

δ

σδd e

d e

P ⎰

⎰

-

+--

=

=

±0

222

2

2

2

22

21

)(经变换 ，上式变为

2

2

2

()2()

2t t

P e dt t δπ

-±=

=Φ⎰

算术平均值

被测量的算术平均值与真值之差

当多个测量列算术平均值误差为正态分布时，得到测量

列算术平均值的极限误差表达式为

式中的t 为置信系数， 为算术平均值的标准差。

10. 系统误差的发现，系统误差的减弱和消除方法。

发现

1）理论分析及计算：因测量原理或使用方法不当引入系统误差时，可以通过理论分析和计算的方法加

以修正。

2）实验对比法：实验对比法是改变产生系统误差的条件进行不同条件的测量，以发现系统误差，这种方法适用于发现恒定系统误差。 3）残余误差观察法：根据测量列的各个残余误差的大小和符号变化规律，直接由误差数据或误差曲线图形来判断有无系统误差，这种方法主要适用于发现有规律变化的系统误差。 4）残余误差校核法

① 用于发现累进性系统误差——马利科夫准则 ② 用于发现周期性系统误差——阿卑-赫梅特准则

5）计算数据比较法：对同一量进行多组测量，得到很多数据，通过多组计算数据比较，若不存在系统

误差，其比较结果应满足随机误差条件，否则可认为存在系统误差。任意两组结果之间不存在系统误差的标志是

削弱/消除

1）从产生误差源上消除系统误差：从生产误差源上消除误差是最根本的方法，它要求在产品设计阶段

从硬件和软件方面采取必要的补偿措施和修正措施，或者采取合适的使用方法将误差从产生根源上加以消除。

2）引入修正值法

知道修正值后，将测量结果的指示值加上修正值，就可得到被测量的实际值。智能传感器更容易采用该方法。

3）零位式测量法

4）这种方法是标准量与被测量相比较的测量方法，其优点是测量误差主要取决于参加比较的标准器

具的误差，而标准器具的误差可以做的很小。这种方法要求检测系统有足够的灵敏度，如自动平衡显示仪表。

x n

σ

σ=

1

1

1

222221-=

-+⋯++=∑=n v

n v

v v n

i i

n

σ0

x x A δ=-lim x

x t δσ

=±x σ

lim 3x

x δσ=±121

2

2

2=⎰+∞

∞

--

δπ

σσδd e t δσ

=222i j i j

x x σσ

-<+