传感器·作业

1-1 什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？

答：

绝对误差是指测量值与真值的差，绝对误差是有正、负并有量纲的，即

x L ∆=-

相对误差分为：实际相对误差和标称相对误差：

实际相对误差是指：绝对误差在真值中所占的百分比，即100%L

δ∆

=⨯，

由于真值L 往往无法知道，相对误差常用标称相对误差。

标称相对误差是指：绝对误差在实际测量值中所占的百分比，即100%x

δ∆

=⨯。

引用误差是指：绝对误差在仪表满量程中所占的百分比，即

100%γ∆

=

⨯-测量范围上限测量范围下线

Δ——绝对误差； x ——测量值； L ——真值。

1-2 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 ∆=-()1421402kPa =-= 实际相对误差：2100%100% 1.43%140L δ∆=

⨯=⨯≈ 标称相对误差：2

100%100% 1.41%142

x δ∆=⨯=⨯≈

引用误差：

2

100%100%1%15050

γ∆=

⨯=⨯=-+测量范围上限测量范围下线

1-3 什么是系统误差？系统误差可分为哪几类？系统误差有哪些检验方法？如何减小和消

除系统误差？

答：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。 分两种：前者为恒值系统误差， 后者为变值系统误差。

系统误差的检验方法： 1.实验对比法

2.残余误差观察法

3.准则检测法

系统误差的减小和消除： 1.在测量结果中进行修正 2.消除系统误差的根源

3.在测量系统中采用补偿措施

4.实时反馈修正

2-1 什么叫传感器？它有哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？

1、传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

2、传感器由敏感元件、转换元件和辅助部件组成。

3、敏感元件指传感器中能直接感受并检测出被测对象的待测信息的元件。 转换元件指传感器中能将敏感元件所感受的信息直接转换成电信号的部分。 辅助器件通常包括电源，如交流、直流供电系统以及必须的基本转换电路等。

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？ 1、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。

被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量，可以只考虑其静态特性， 这时传感器的输入量与输出量之间在数值上一般具有一定的对应关系，关系式中不含有时间变量。 2、传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如灵敏度、 迟滞、线性度、重复性和漂移等。

3、灵敏度：是传感器静态特性的一个重要指标。其定义是输出量增量Δy 与引起输出量增量Δy 的相应输入量增量Δx 之比。用S 表示灵敏度，即S=

y

x

∆∆，它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，很显然， 灵敏度S 值越大， 表示传感器越灵敏。

迟滞：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称为迟滞。传感器在全量程范围内最大的迟滞差值max H ∆与满量程输出值YS F 之比称为迟滞误差，用H γ表示，即 max

H YS

H F γ∆=±

线性度：是指输出与输入之间数量关系的线性程度。传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值max L ∆与满量程输出值YS F 之比。线性度也称为非线性误差，用L γ表示，即max

100%L YS

L F γ∆=±

⨯。 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max R ∆计算，即(2~3)100%R FS

Y σγ=±⨯，或者max 100%R FS

R Y γ∆=±⨯。

传感器的漂移：是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度（一般为20℃）时的输出值的变化量与温度变化量和满量程乘积之比(ξ)来表示， 即

。

2-4 某压力传感器测试数据如表2-1所示，计算非线性误差、迟滞、重复性误差。

答：拟合曲线的两个端点取两个最远点：（0.00，-2.71）与（0.10，14.45）

则方程式为：

.y =1716x -2.71

max 0.16

100%=100%0.93%14.45+2.71

L YS L F γ∆=±

⨯±⨯≈± 计算迟滞：

计算重复性误差：

t

y y t ∆⋅-=

FS 20

Y ξmax 0.09100%100%0.24%14.45 2.71H FS H Y γ∆=

⨯=⨯≈+%74.0%1008

0.0%100max ±≈⨯±=⨯∆±

=R R γ

第三章

3-4 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问：（ 1 ）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？

（ 2 ）画出相应的电桥电路图。

答：

①如题图3-4（a）所示等截面悬梁臂，在外力F作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受

到拉应变，而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图3-4（b）所示粘贴。

图3-4（a）图3-4（b）

②电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图3-4 ﹙ｃ﹚所示，R1、R4所受应变方向相同,R2、R3所受应变方向相同，但与R1、R4所受应变方向相反。

图3-4（c）

3-5.图示为一直流应变电桥。图中E=4V，R1=R2 =R3=R4=120Ω，试求：

（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻。当R1的增量为∆ R1=1. 2 Ω时，电桥输出电压U0=? （2）R1，R2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0 = ?