传感器原理及其应用知识要点归纳

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1、一、测量的概念1.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标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。它们由下式表示：x=nu2.由测量所获得的被测量的量值叫测量结果，测量结果可用一定的数值表示。3.测量结果仅仅是被测量的最佳估计值，而非真值。当报告测量结果时，必须对其质量给出定量的说明，即给出测量结果的可信程度。4.测量结果的完整表述包括估计值、测量单位和测量不确定度。5.被测量值和比值等都是测量过程的信息，这些信息依托物质才能在空间和时间上进行传递。被测量作用到测量系统上，使其某些参数发生变化，参数承载了信息而成为信号。即测量过程就是传感

2、器从被测对象获取被测量的信息，建立起测量信号，经过转换、传输、处理，从而获得被测量量值的过程。测量方法测量方法：实现被测量与标准量比较得出比值的方法。测量方的分类1.根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组合测量；2.根据测量条件不同可分为等精度测量与不等精度测量；3.根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量；4.根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接触式测量与非接触式测量；5.根据系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等。直接测量、间接测量与组合测量直接测量:无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到的测量值的测量。直接测量又可分为直接比较和间接比较两种。

3、直接将被测量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较，例用钢皮尺测量圆钢长度。间接比较是把原始形态的待测物理量的变化变换成与之有已知函数关系（通常是线性关系）的另一种物理量的变化，并以人的感官能接受形式在测量系统的输出端显示出来，例如用弹簧测力、用直流电表测电流等。间接测量：是在直接测量的基础上，根据已知函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。组合测量：被测量必须经过求解联立方程组求得。等精度测量与不等精度测量等精度测量：在整个测量过程中，影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变。如由同一个测量者，用同一种仪器，以同样的方法，在同样的环境条件下，对同一被测量进行多次重复测量。在实际中

4、，很难做到影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，所以一般情况下只是近似认为是等精度测量。不等精度测量：在不同的测量条件下，用不同精度的仪器、不同的测量方法、不同的测量次数以及不同的测量者进行测量和对比。用在科学研究或高精度测量中静态测量和动态测量静态测量：被测量在测量过程中认为固定不变的。（不需要考虑时间因素对测量的影响）动态测量：被测量在测量过程中是随时间不断变化的二、误差的概念真值：真值即实际值，是指在一定时间和空间条件下，被测物理量客观存在的实际值。真值通常是不可测量的未知量，一般说的真值是指理论真值、规定真值和相对真值。误差：误差存在于一切测量之中。误差定义为测量结果减

5、去被测值的真值。----测量误差x-----测量结果------被测量的真值残余误差：测量结果减去被测量的最佳估计值。v-----残余误差-----真值的最佳估计值（即约定真值）·误差的分类按引起误差引起的原因分：1.工具误差：包括试验装置、测量仪器所带来的误差，如传感器的非线性等；2.方法误差：测量方法不正确引起的误差，包括测量时所依据的原理不正确而产生的误差，这种误差是称为原理误差或理论误差。3.环境误差：在测量过程中，因环境条件的变化而产生的误差，环境条件主要指环境的温度、湿度、气压、电场、磁场及振动、气流、辐射等。4.人员误差：测量者生理特性和操作熟练程度的优劣引起的误差。按特点和

6、性质分：1.随机误差：在相同测量条件下，多次测量同一物理量时，误差的绝对值与符号以不可预定的方式变化着。也就是说，产生误差的原因及误差数值的大小，正负是随机的，没有确定的规律性，这样的误差就称为随机误差。2.系统误差：相同的测量条件下，多次测量同一物理量时，误差不变或按一定规律变化。系统误差是具有确定性规律的误差，可用非统计的函数来描述。3.粗大误差：指那些误差数值特别大，超出在规定条件下的预算值，测量结果中有明显错误的误差，也称粗差。出现粗大误差的原因是由于测量时仪器的错误、读数错误，或计算出现明显的错误等。·误差的表示方法绝对误差：指测得值与真值之差。即：相对误差：指绝对误差与被测真值

7、的比值，通常用百分数表示，即：测量不确定度1.测量不确定度定义为表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。2.测量不确定度可用标准差表示，用标准差表示的测量不确定度称为标准不确定度。3.一般测量不确定度包括若干个分量，将这些分量合成后的不确定度称为合成标准不确定度，用表示。4.测量不确定度是一个与测量结果联系在一起的参数。在测量结果的完整表示中，应有测量值的估计值y和测量不确定度U，即5.评定不确定度实际上