2013-7-8传感器误差3.ppt

重点:
机械工程测试技术
7-8学时
第1章测试误差的基本知识(3)
本节主要讲解内容:
测量误差的基本性质与处理
1)系差的发现准则和减少消除方法.
2) 测量粗大误差的存在及判定准则
.
1. 减少和消除方法
1)从产生系统误差根源上采取措施减小系统误差
① 要从测量原理和测量方法尽力做到正确、严格
② 测量仪器定期检定和校准,正确使用仪器
③注意周围环境对测量的影响,特别是温度
对电子测量的影响较大。
④  尽量减少或消除测量人员主观原因造成的
系统误差。应提高测量人员业务技术水平
和工作责任心,改进设备。
2)用修正方法减少系统误
修正值=-误差=-(测量值-真值)
实际值=测量值+修正值
3)采用特殊的测量方法消除或削弱系统误差
(1)对恒定系差(不变系差)
①微差法:
标准量S与被测量x 相差了一微小量,用仪器测出该差值,即求得被测量x
因为用仪器测量的是很微小的差值,所以测量仪器的误差也很小,对测量的影响被大大地削弱
优点:测量速度快和测量准确度高。
②替代法:
在测量条件不变的情况下,用一已知的标准量
去替代未知的被测量,通过调整标准量而保持
替代前后仪器的示值不变,于是标准量的值等
于被测量值。
(3)消除或削弱系差的其它方法
①利用修正值或修正因数加以消除
根据测量仪器检定书中给出的校正曲线,校正数据,
利用说明书中的校正公式对测得值进行修正,是实际测量中常用的方法。
可采用微机的运算功能来加以消除。例如自动校准
(2)随机化处理
利用同一类型测量仪器的系差具有随机特性的特点,对同一被测量用多台仪器进行测量,取各台仪器测量值的平均值做为测量结果。由于此法费时费力,使用不多。
(3)智能仪器中系差的消除

(1)实验对比法(主要发现不变系差)
例如0级量块,公称尺寸L=20mm时,由于制造偏差,其中心长度相对20mm有一系差ΔL,多次重复测量不能发现此误差,当用一等量块与其比较测量时,就可检定出0量级块中心长度实际值L′, ΔL= L′-L,系统误差ΔL就可找出来。
(2)变化的系统误差
① 残差观察法,适用于系统误差比随机误差大的情况
将所测数据求出残差,再将其残差按先后次序列表或作图,观察各数据的残差值的大小和符号的变化。
当进行有限次测量时,各次测得值xi与算术平均值x之差,定义为残差。用数学表达为:
vi =xi – x
图(a)的纵轴代表残差,横轴代表测量次数,从图中可看出剩余误差总体上正负相等,无明显变化规律,可认为不存在系差。
图(b)
图(a)
同理,若随着时间的变化,被测量的系差线性递增,图(b)表剩余误差呈线性递增,表明存在线性变化系差。若选定某时刻为中点,例选t3,则对称此点的系差算术平均值都相等即:
图(c)表剩余误差的大小和符号大体呈周期性,可认为存在周期性系差。
图(c)
利用这一特点,可将测量对称安排,取各对称点二次读数的算术平均值作为测量值,就可消除线性系差。
图(d)变化规律复杂,怀疑同时存在线性变化系差和周期性系差。
图(d)
②. 公式判断法
通常有马林科夫()准则和阿卑-赫梅特(Abbe-Helemert)准则,其中马林科夫准则用于判断线性系差,而阿卑-赫梅特准则用于判断周期性系差。
马利科夫判据:设对某一被测量进行了n次等精度测量,按测量先后秩序得到测量值x1, x2,… xn,相应残差为v1, v2, … vn。把前面一半和后面的一半数据的残差分别求和,然后取其差值: