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1、传感与检测技术的 理论基础9/15/20211检测系统的误差1.1测量概论1.2测量数据的估计和处理系统误差的处理测量粗大误差的存在判定准则1.3测量系统误差计算方法1.4测量系统最佳测量方案的确定随机误差及其处理9/15/202121.1测量概论测量测量是以确定量值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的标准量进行比较,确定被测量对标准量的倍数。它可由下式表示:式中：x——被测量值;u——标准量,即测量单位;n——比值（纯数）,含有测量误差。9/15/20213测量方法实现被测量与标准量比较得出比值的方法,称为测量方法。直接测量、间接测量与组合测量等精度测量与不等精
2、度测量偏差式测量、零位式测量与微差式测量9/15/20214测量误差测量的目的是希望通过测量获取被测量的真实值。但由于种种原因,例如,传感器本身性能不十分优良,测量方法不十分完善,外界干扰的影响等,都会造成被测参数的测量值与真实值不一致,两者不一致程度用测量误差表示。测量误差就是测量值与真实值之间的差值。9/15/202151．测量误差的表示方法（1）绝对误差：绝对误差可用下式定义:Δ=x-L式中:Δ——绝对误差;x——测量值;L——真实值。9/15/20216（2）相对误差：相对误差的定义由下式给出:δ=×100%式中:δ——相对误差,一般用百分数给出;Δ——绝对误差;L——真实
3、值1．测量误差的表示方法9/15/20217(3)引用误差:相对仪表满量程的一种误差,一般用百分数表示，即(4)基本误差:指仪表在规定的标准条件下所具有的误差。测量仪表的精度等级就是由基本误差决定的。(5)附加误差:指当仪表的使用条件偏离额定条件下出现的误差。9/15/202182.误差的分类(重要概念***)误差分为三种:系统误差随机误差粗大误差（1）系统误差:对同一被测量进行多次重复测量时,如果误差按照一定的规律出现,则把这种误差称为系统误差。例如,标准量值的不准确及仪表刻度的不准确而引起的误差。9/15/20219（2）随机误差:对同一被测量进行多次重复测量时,绝对值和符号不
4、可预知地随机变化,但就误差的总体而言,具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。（3）粗大误差:明显偏离测量结果的误差称为粗大误差,又称疏忽误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。对于粗大误差,首先应设法判断是否存在,然后将其剔除。9/15/2021101.2测量数据的估计和处理测量数据中含有系统误差和随机误差,有时还会含有粗大误差。它们的性质不同,对测量结果的影响及处理方法也不同。对于不同情况的测量数据,首先要加以分析研究,判断情况,分别处理,再经综合整理以得出合乎科学性的结果。9/15/202111随机误差的统计和处理（了解）判断：在测量中,当系统误差已设
5、法消除或减小到可以忽略的程度时,如果测量数据仍有不稳定的现象,说明存在随机误差。方法:用概率数理统计的方法来研究。任务:从随机数据中求出最接近真值的值,对数据精确度（可信赖的程度）进行评定。9/15/202112系统误差的处理（***）1.从误差根源上消除系统误差定义：系统误差是在一定的测量条件下,测量值中含有固定不变或按一定规律变化的误差。①所用传感器、测量仪表或组成元件是否准确可靠。②测量方法是否完善。③传感器或仪表安装、调整或放置是否正确合理。④传感器或仪表工作场所的环境条件是否符合规定条件。⑤测量者的操作是否正确。9/15/2021132.系统误差的发现与判别发现系统误差一
6、般比较困难,下面只介绍几种发现系统误差的一般方法。（1）实验对比法。这种方法是通过改变产生系统误差的条件从而进行不同条件的测量,以发现系统误差。（2）残余误差观察法。这种方法是根据测量值的残余误差的大小和符号的变化规律,直接由误差数据或误差曲线图形判断有无变化的系统误差。9/15/202114把残余误差按测量值先后顺序排列,图（a）的残余误差排列后有递减的变值系统误差;图（b）则可能有周期性系统误差。9/15/202115马利科夫判据是将残余误差前后各半分两组,若“Σvi前”与“Σvi后”之差明显不为零,则可能含有线性系统误差。阿贝检验法则检查残余误差是否偏离正态分布,若偏离,则可
7、能存在变化的系统误差。（3）准则检查法。已有多种准则供人们检验测量数据中是否含有系统误差。不过这些准则都有一定的适用范围。9/15/2021163.系统误差的消除（1）在测量结果中进行修正对于已知的系统误差,可以用修正值对测量结果进行修正;对于变值系统误差,设法找出误差的变化规律,用修正公式或修正曲线对测量结果进行修正;对未知系统误差,则按随机误差进行处理。（2）仔细检查仪表,正确调整和安装;防止外界干扰影响。（3）在测量系统中采用补偿措施找出系统误差的规律,在测量过
