磁传感器标定技术与误差分析

压力传感器测量误差不确定度分析

线性压力传感器（静态）基本误差不确定度评定 吉林省计量科学研究院：张攀峰 李德辉 韩晓飞 孙俊峰 1、评定依据：JJG 860-1994 《压力传感器（静态）》 JJF 1059-1990 《测量不确定度评定与表示》 JJF 1094-2002 《测量仪器特性评定》 2、测量方法: 检定/校准、检测装置由标准器（在此为0.02级活塞式压力计）、压力源、三通接头用导压管连接起来而组成，导压管另一端与压力传感器（以下简称传感器）连接起来，连接处不得泄漏，外加对传感器供电电源，并由数字电压表读取传感器输出。通过采用多次循环测量确定被测传感器工作直线方程的方法进行检定/校准、检测。 3、数学模型 依据JJG 860 — 1994 压力传感器（静态）检定规程可知，线性压力传感器的基本误差公式为： A =±（ξS +ξLH ）------（1） 式中：A ——传感器各检定/校准、检测点的基本误差（以绝对误差表示） ξLH ——传感器各检定/校准、检测点系统标准不确定度分量 3 方差和灵敏度系数 ()()() () 22 222212------+=LH S u C u C A u ξξ

式中：灵敏度系数C 1=C 2=1 则： 4 标准不确定度一览表 5 标准不确定度分量的计算 5.1 由被检定/校准、检测传感器重复性引起的标准不确定度u (ξS ): 用0.02级活塞压力计检定/校准、检测由北京中航机电技术公司生产CYB —IOS 型，编号为2H2883，测量范围为0—80MPa,0.25级传感器的0MPa 、10MPa 、20MPa 、30MPa 、40MPa 、50MPa 、60MPa 、70MPa 、80MPa 点，分别读取被检定/校准、检测传感器各点四个循环读数如下表所示： 传感器在整个测量范围内的标准偏差为s ： ()()() () 3222------+=LH S u u A u ξξ) 4(21 2 1 2------+= ∑∑==m S S s m i Di m i Ii

传感器和检测技术试题(卷)与答案解析

1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差D粗大误差 二、判断 1.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，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值 相对真值 输入输出 测量误差

误差和分析数据处理

第二章 误差和分析数据处理 第一节 概 述 定量分析的任务是要准确地解决“量”的问题，但是定量分析中的误差是客观存在的，因此，必须寻找产生误差的原因并设法减免，从而提高分析结果的可靠程度，另外还要对实验数据进行科学的处理，写出合乎要求的分析报告。 第二节 测量误差 一、绝对误差和相对误差 1. 绝对误差 测量值与真实值之差称为绝对误差。δ = x - μ 2. 相对误差 绝对误差与真值的比值称为相对误差。 %100%100?-=?μ μμδ x 若真实值未知，但δ 已知，也可表示为 %100?x δ 3. 真值与标准参考物质 理论真值：如某化合物的理论组成等。 约定真值：如国际计量大会上确定的长度、质量、物质的量单位等。 相对真值：如标准参考物质的含量。 标准参考物质：经权威机构鉴定并给予证书的，又称标准试样。 实际工作中，常把最有经验的人用最可靠的方法对标准试样进行多次测定所得结 果的平均值作为真值的替代值。 二、系统误差和偶然误差 1. 系统误差（可定误差） 由某种确定的原因引起，一般有固定的方向，大小在试样间是恒定的，重复测定 时重复出现。

按系统误差的来源分类：方法误差、仪器或试剂误差、操作误差。 方法误差：滴定分析反应进行不完全、干扰离子的影响、滴定终点与化学计量点 不符、副反应的发生、沉淀的溶解、共沉淀现象、灼烧时沉淀的分解或挥发。 仪器或试剂误差：砝码、容量器皿刻度不准、试剂中含有被测物质或干扰物质。 操作误差：称样时未注意防止吸湿、洗涤沉淀过分或不充分、辨别颜色偏深（浅）、 读数偏高（低）。 按系统误差的数值变化规律分类：恒定误差、比例误差。 系统误差可用加校正值的方法予以消除。 2. 偶然误差（随机误差、不可定误差） 由于偶然的原因如温度、湿度波动、仪器的微小变化、对各份试样处理时的微小 差别等引起，其大小和正负都不固定。 偶然误差服从统计规律，可用增加平行测定次数加以减免。 三、准确度和精密度 1. 准确度与误差 准确度表示分析结果与真实值接近的程度。准确度的大小用绝对误差或相对误差 表示。评价一个分析方法的准确度常用加样回收率衡量。 2. 精密度与偏差 精密度表示平行测量的各测量值之间互相接近的程度。精密度的大小可用偏差、 相对平均偏差、标准偏差和相对标准偏差表示。重复性与再现性是精密度的常见别名。 偏差：d = x i - x 平均偏差： n x x d n i i ∑=-=1 相对平均偏差： %100/)(%1001?-=?∑=x n x x x d n i i 标准偏差（标准差）： 1 )(1 2 --= ∑=n x x S n i i

实验大数据误差分析报告与大数据处理

第一章实验数据误差分析与数据处理 第一节实验数据误差分析 一、概述 由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及人的观察力，测量程序等限制，实验测量值和真值之间，总是存在一定的差异，在数值上即表现为误差。为了提高实验的精度，缩小实验观测值和真值之间的差值，需要对实验数据误差进行分析和讨论。 实验数据误差分析并不是即成事实的消极措施，而是给研究人员提供参与科学实验的积极武器，通过误差分析，可以认清误差的来源及影响，使我们有可能预先确定导致实验总误差的最大组成因素，并设法排除数据中所包含的无效成分，进一步改进实验方案。实验误差分析也提醒我们注意主要误差来源，精心操作，使研究的准确度得以提高。 二、实验误差的来源 实验误差从总体上讲有实验装置（包括标准器具、仪器仪表等）、实验方法、实验环境、实验人员和被测量五个来源。 1.实验装置误差 测量装置是标准器具、仪器仪表和辅助设备的总体。实验装置误差是指由测量装置产生的测量误差。它来源于： （1）标准器具误差 标准器具是指用以复现量值的计量器具。由于加工的限制，标准器复现的量值单位是有误差的。例如，标准刻线米尺的0刻线和1 000 mm刻线之间的实际长度与1 000 mm单位是有差异的。又如，标称值为 1kg的砝码的实际质量（真值）并不等于1kg等等。 （2）仪器仪表误差 凡是用于被测量和复现计量单位的标准量进行比较的设备，称为仪器或仪表．它们将被测量转换成可直接观察的指示值。例如，温度计、电流表、压力表、干涉仪、天平，等等。 由于仪器仪表在加工、装配和调试中，不可避免地存在误差，以致仪器仪表的指示值不等于被测量的真值，造成测量误差。例如，天平的两臂不可能加工、调整到绝对相等，称量时，按天平工作原理，天平平衡被认为两边的质量相等。但是，由于天平的不等臂，虽然天平达到平衡，但两边的质量并不等，即造成测量误差。 （3）附件误差 为测量创造必要条件或使测量方便地进行而采用的各种辅助设备或附件，均属测量附件。如电测量中的转换开关及移动测点、电源、热源和连接导线等均为测量附件，且均产生测量误差。又如，热工计量用的水槽，作为温度测量附件，提供测量水银温度计所需要的温场，由于水槽内各处温度的不均匀，便引起测量误差，等等。 按装置误差具体形成原因，可分为结构性的装置误差、调整性的装置误差和变化性的装置误差。结构性的装置误差如：天平的不等臂，线纹尺刻线不均匀，量块工作面的不平行性，光学零件的光学性能缺陷，等等。这些误差大部分是由于制造工艺不完善和长期使用磨损引起的。调整性的装置误差如投影仪物镜放大倍数调整不准确，水平仪的零位调整不准确，千分尺的零位调整不准确，等等。这些误差是由于仪器仪表在使用时，未调整到理想状态引起的。变化性的装置误差如：激光波长的长期不稳定性，电阻等元器件的老化，晶体振荡器频率的长期漂移，等等。这些误差是由于仪器仪表随时间的不稳定性和随空间位置变化的不均匀性造成的。 2.环境误差 环境误差系指测量中由于各种环境因素造成的测量误差。 被测量在不同的环境中测量，其结果是不同的。这一客观事实说明，环境对测量是有影响的，是测量的误差来源之一。环境造成测量误差的主要原因是测量装置包括标准器具、仪器仪表、测量附件同被测对象随着环境的变化而变化着。 测量环境除了偏离标准环境产生测量误差以外，从而引起测量环境微观变化的测量误差。 3.方法误差

传感器试题

2010-2011

填空题(每空 1.5 分，共30分) 2011-2012 1.按传感机理分，传感器可以分为和两类。 2.自源型传感器又称传感器，其敏感元件具有能直接从被测对象吸取能量并转换成 电量的效应。 3.传感器的动态特性是反映传感器对于随的的响应特性。 4.光纤传感器可以分成2大类型，分别为光纤传感器和 光纤传感器。 5.变磁阻式传感器是利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的变化来检测非电量的机 电转换装置。 6.电容式传感器可以分为变极距型、和三种。 7．压电效应可分为和，压电式传感器是一种典型的双向无源传感器,在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。 8. 热电阻传感器可以分为金属热电阻式和两大类，前者简称热电阻，后者简称。 9.光电器件的灵敏度可用光照特性来表征，它反映了光电器件与 之间的关系。光敏二极管在电路中工作可处于两种状态，即状态和状态。 单项选择题(每题2分，共20 分) 1、一阶传感器的动态特征参数是它的（）。 B、灵敏度S C、时间常数 D、温漂 A、固有频率 n

2、传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）。 A、线性度越好 B、迟滞越小 C、重复性越好 D、分辨力越高 3、压电传感器使用（）测量电路时,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。 A、调制放大器 B、电荷放大器 C、电压放大器 4、半导体NTC热敏电阻随着温度的升高，其电阻率（）。 A、上升 B、迅速下降 C、保持不变 5、（）的基本工作原理是基于压阻效应。 A、金属应变片 B、压敏电阻 C、光敏电阻 D、半导体应变片 6、光电管是利用（）效应制成的器件。 A、内光电 B、光伏 C、外光电 D、压阻 7、对于磁电式惯性振动传感器，为了使弹簧的变形量近似等于被测体的振幅，应该满足以下条件 A、弹性系数较小的弹簧和质量较大的质量块 B、弹性系数较大的弹簧和质量较小的质量块 C、弹性系数较大的弹簧和质量较大的质量块 D、弹簧的弹性系数和质量块的质量可以任意选取 8、光纤的集光性能可用（）表示。 A、功率损耗 B、有效折射率 C、色散 D、数值孔径 9、将应变片粘贴在不同的弹性元件上，可以实现对（）物理参数的测量。 A、位移 B、力 C、无损探伤 D、面积测量 10. 若进行旋转齿轮的转速测量，宜选用（）传感器。 A、热电式 B、电容式 C、压电式 D、磁电式 简答题(共15 分) 1.简述压电效应产生的原理，什么是纵向压电效应和横向压电效应？(7分) 2 什么叫莫尔条纹?为什么利用莫尔条纹现象可以测微小位移？(8分)

工业机器人运动学标定及误差分析(精)

工业机器人运动学标定及误差分析 运动学标定是机器人离线编程技术实用化的关键技术之一,也是机器人学的重要内容,在机器人产业化的背景下有十分重要的理论和现实意义。机器人运动学标定以运动学建模为基础,几何误差参数辨识为目的,为机器人的误差补 偿提供依据。工业机器人在以示教方式工作时,以重复精度为主要指标;在以离 线编程方式工作时,主要工作指标变为绝对精度。但是,工业机器人重复精度较 高而绝对精度较低,难以满足离线编程工作时的精度,所以需要进行运动学标定 来提高其绝对精度。随着机器人离线编程系统的发展,工业机器人运动学标定日益重要。本文首先综合分析了工业机器人运动学标定的一些基本理论,为之后的运动学建模和标定提供理论基础。根据ABB IRB140机器人实际结构,本文建立 了D-H运动学模型,并讨论了机器人的正运动学问题和逆运动学问题的解;然后 指出了该模型在标定中存在的缺陷,结合一种修正后的D-H模型建立了本文用于标定的模型。并根据最终建立的运动学模型建立了机器人几何误差模型。本文 还在应用代数法求解机器人逆运动学问题的基础上,进行了应用径向基神经网络求解机器人逆解的研究。该方法结合机器人正运动学模型,以机器人正解为训练样本训练经遗传算法优化后的径向基神经网络(GA-RBF网络),实现从机器人工 作变量空间到关节变量空间的非线性映射,从而避免复杂的公式推导和计算。本文在讨论了两种构造机器人封闭运动链进行运动学标定的方法的基础上,提出了一种新的机器人运动学标定方法——虚拟封闭运动链标定法。并对该方法的原理、系统构成进行了详细的分析和说明。该方法通过一道激光束将末端位置误 差放大在观测平板上,能够获得更高精度的关节角的值,从而辨识出更为准确的 几何参数。为了验证本文提出的虚拟封闭运动链标定方法的有效性和稳定性,本文以ABB IRB140机器人为研究对象,利用有关数据进行了仿真分析,最终进行了标定试验,得出结论。 同主题文章 [1]. 王金友. 中国工业机器人还有机会吗?' [J]. 机器人技术与应用. 2005.(02) [2]. 李如松. 工业机器人的应用现状与展望' [J]. 组合机床与自动化加工技术. 1994.(04) [3]. 赖维德. 工业机器人知识讲座——第一讲什么是工业机器人' [J]. 机械工人.冷加工. 1995.(02) [4]. 世界工业机器人产业发展动向' [J]. 今日科技. 2001.(11) [5]. 人丁兴旺的机器人大家族' [J]. 网络科技时代(数字冲浪). 2002.(01)

传感器课后答案解析

第1章概述 1.什么是传感器？ 传感器定义为能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 1.5传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制 (5)稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±?Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。瞬态响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用正弦函数作为输入。

误差分析和数据处理

误差和分析数据处理 1 数据的准确度和精度 在任何一项分析工作中，我们都可以看到用同一个分析方法，测定同一个样品，虽然经过多少次测定，但是测 定结果总不会是完全一样。这说明在测定中有误差。为此 我们必须了解误差产生的原因及其表示方法，尽可能将误 差减到最小，以提高分析结果的准确度。 1.1 真实值、平均值与中位数 （一）真实值 真值是指某物理量客观存在的确定值。通常一个物理量的真值是不知道的，是我们努力要求测到的。严格来讲，由于测量仪器，测定方法、环境、人的观察力、测量的程 序等，都不可能是完善无缺的，故真值是无法测得的，是 一个理想值。科学实验中真值的定义是：设在测量中观察 的次数为无限多，则根据误差分布定律正负误差出现的机 率相等，故将各观察值相加，加以平均，在无系统误差情 况下，可能获得极近于真值的数值。故“真值”在现实中 是指观察次数无限多时，所求得的平均值（或是写入文献 手册中所谓的“公认值”）。 （二）平均值 然而对我们工程实验而言，观察的次数都是有限的，

故用有限观察次数求出的平均值，只能是近似真值，或称 为最佳值。一般我们称这一最佳值为平均值。常用的平均 值有下列几种： （1）算术平均值 这种平均值最常用。凡测量值的分布服从正态分布 时，用最小二乘法原理可以证明：在一组等精度的测量中， 算术平均值为最佳值或最可信赖值。 n x n x x x x n i i n ∑=++==121 式中： n x x x 21、——各次观测值；n ――观察的次数。 （2）均方根平均值 n x n x x x x n i i n ∑=++==1222221 均 （3）加权平均值 设对同一物理量用不同方法去测定，或对同一物理量 由不同人去测定，计算平均值时，常对比较可靠的数值予 以加重平均，称为加权平均。 ∑∑=++++++===n i i n i i i n n n w x w w w w x w x w x w w 11212211 式中；n x x x 21、——各次观测值； n w w w 21、——各测量值的对应权重。各观测值的

温度传感器在测量中的四大误差

1、安装不当引入的误差 如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性。 热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃;热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。 2、绝缘变差而引入的误差 如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。 3、热惰性引入的误差 由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。 当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。 4、热阻误差 高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断

设备标定误差的计算方法

设备标定误差的计算方法 设备标定完毕后，我们要验证其它测量点是否符合计量要求，常用到的一些指标比如示值误差、示值间差、示值重复性等，有些误差用到的是相对误差，需要计算，计算方法以称重台为例： 1、示值误差 以13吨称重台为例，一边最大称量是6500Kg，当载荷在小于等于650Kg时，最大允许误差是±13Kg（0.2%×6500）,当载荷大于650Kg时，最大允许误差是±2%。比如加2000Kg的标准载荷，实际显示2030Kg，那么该称量点的示值误差是（2030-2000）÷2000×100%=1.5%，可看出该称量点示值误差小于最大允许误差，该称量点示值误差合格。 2、示值间差 同一载荷在左、右承载器示值间的差值不应大于该称量点最大允许误差大绝对值以13吨称重台为例，左、右板验证2000Kg的称量点，其最大允许误差绝对值是2%，如果左边实际测量值是1970，右板实际测量值是2030，两板的间差是60Kg，60÷2000×100%=3%，可看出虽然该称量点示值误差符合要求，但两板的示值间差不合格。 3、偏载 同一载荷在承载器不同位置示值间的差值应不大于该称量点最大允许误差绝对值的四分之一。 以13吨称重台为例，比如在左板四个角分别加100Kg重量，100Kg称量点最大允许误差绝对值是0.2%×6500=13Kg，13÷4=3.25Kg，即100Kg称量点偏载不能超过3Kg，就是四个角显示示值最大减最小差值不能大于3Kg。 4、重复性 同一载荷多次称量结果间的差值应不大于该称量点最大允许误差绝对值的二分之一。 以13吨称重台为例，比如加载2000Kg，重复性误差应是2000×2%÷2=20Kg，2000Kg称量点加载三次，三次测量值最大减最小大差值不能大于20Kg。 滚筒反力式制动台的示值误差不超过±3%，示值间差不超过3%，测量重复性不超过 2%，其计算方法都是一样的。滚筒反力式制动台还有空载动态零值误差的要求，应满足： FS≤1500daN：不超过±0.9%FS

6误差分析与标定要点

第六章惯性测量组合误差分析及其标定技术 微型速率捷联惯性测量组合(陀螺仪、加速度计 )性能的好坏直接影响惯性测量的精度。因此，研究惯性测量组合误差源，建立误差模型方程，准确评价其性能精度，加强惯性器件的标定技术，利用软件通过误差补偿措施来进一步提高使用时的实际精度，已成为其使用过程中的重要环节，对惯性测量组合的误差分析和标定，有下列三种目的： (1) 评价惯性测量组合性能、精度，考核是否满足规定的要求。 (2) 建立惯性测量组合模型方程，利用计算机按使用条件计算出仪表的规律性误差, 并给予 补偿，来提高仪表的实际使用精度。 (3) 确定仪表误差的随机散布规律，作为使用规范的依据。 6. 1误差分析 惯性测量组合测量仪表的输出包含有对敏感的物理量的正确反映、由仪表本身制造缺陷引起的误差(标度因数误差和不对称性误差)、安装误差(交叉耦合误差)、漂移误差、随机误差以及由外界因素影响而产生的误差等。用数学形式来表示输出、输入和误差间的关系称为仪表的误差模型方程。 影响惯性测量组合误差的外界因素很多，如电压、频率、温度、气压、周围的电场、载体的线运动、角运动及时间等。对外界力学和电学环境造成的误差可以采取屏蔽、隔离的措施，使之难以影响到仪器的内部。对于安装误差，来源于制造工艺上，采用精密测量仪器测试该小角度，其误差一般限制在一定的范围。其它不能被抑制的外界因素就只剩下仪表本身缺陷误差、漂移误差、随机误差和飞行体的线运动、角运动引起的误差, 它们之间是相关的，可通过误差标定或进行补偿可消除其影响。 1、误差模型方程的建立 对于陀螺仪,有D D f D a D D t D r (6-1 ) 对于加速度计，有A A f A a A A t A r (6-2) 式中D,A---分别为陀螺仪、加速度计输出;

误差分析和数据处理

误差分析和数据处理

误差和分析数据处理 1 数据的准确度和精度 在任何一项分析工作中，我们都可以看到用同一个分析方法，测定同一个样品，虽然经过多 少次测定，但是测定结果总不会是完全一样。这 说明在测定中有误差。为此我们必须了解误差产 生的原因及其表示方法，尽可能将误差减到最 小，以提高分析结果的准确度。 1.1 真实值、平均值与中位数 （一）真实值 真值是指某物理量客观存在的确定值。通常一个物理量的真值是不知道的，是我们努力要求 测到的。严格来讲，由于测量仪器，测定方法、 环境、人的观察力、测量的程序等，都不可能是 完善无缺的，故真值是无法测得的，是一个理想 值。科学实验中真值的定义是：设在测量中观察 的次数为无限多，则根据误差分布定律正负误差 出现的机率相等，故将各观察值相加，加以平均， 在无系统误差情况下，可能获得极近于真值的数 值。故“真值”在现实中是指观察次数无限多时， 所求得的平均值（或是写入文献手册中所谓的 “公认值”）。

（二）平均值 然而对我们工程实验而言，观察的次数都是 有限的，故用有限观察次数求出的平均值，只能 是近似真值，或称为最佳值。一般我们称这一最 佳值为平均值。常用的平均值有下列几种： （1）算术平均值 这种平均值最常用。凡测量值的分布服从正 态分布时，用最小二乘法原理可以证明：在一组 等精度的测量中，算术平均值为最佳值或最可信 赖值。 n x n x x x x n i i n ∑=++==121 式中： n x x x 21、——各次观测值；n ――观察 的次数。 （2）均方根平均值 n x n x x x x n i i n ∑=++==12 22221 均 （3）加权平均值 设对同一物理量用不同方法去测定，或对同 一物理量由不同人去测定，计算平均值时，常对 比较可靠的数值予以加重平均，称为加权平均。

传感器作业——非线性误差分析

学生：XXX 学号：XXXXXXXXXXX 传感器的非线性误差 仪器仪表等测量工具的输入、输出（测量、结果）分别作为直角坐标系的纵轴、横轴，选择适合的坐标轴，并将理想的输入输出对应点标入坐标，可以得到一条理想输入输出关系曲线。将实际的输入输出对应点标入坐标，可以得到一条实际输入输出关系曲线。最理想的情况下这两条曲线应该重合，实际上是不可能做到的，这时两条曲线之间的距离就是非线性误差。 一、输入输出曲线的拟合方式： 1）直线拟合： 直线拟合大致想到以下几种方式： 1.以最大△y值判断最佳拟合直线： 由于只需要在传感器工作范围内拟合，故只在其工作范围内进行输入输出直线的拟合。用直线段在其范围内对其拟合，每段拟合直线段都将对应得到一个最大△y值，拟合直线不同，各自最大△y值也不同。其中最大△y值最小的直线，即为此种拟合方式下对应的最佳拟合直线。 2.以最小二乘法的方式得到最佳拟合直线： 以最小二乘方式拟合即为用其误差的平方和判断。在传感器工作范围内，用直线段对其进行拟合，每段拟合直线段都将对应得到一个误差的平方和值，拟合直线不同，各自误差的平方和也不同。其中误差的平方和最小的直线，即为此种拟合方式下对应的最佳拟合直线。 2）离散的方式拟合： 用阶梯型的曲线在工作范围内对其进行拟合。每两个阶梯之间的距离即为所用硬件计算的最小时间（或最小时间的2N倍），则最大误差△y由硬件的运算速度决定。 二、常用的非线性传感器的误差补偿方法： 非线性传感器的误差补偿方法从硬件方面讲，有补偿电路；从软件方面讲，有神经网络法、数据融合法等；此外也有将软件硬件技术结合起来的方法。 1）硬件补偿： 采用传感器电桥电路非线性误差的反馈补偿法。

IMU_磁罗盘_GPS组合导航系统设计

航 天 控 制A erospace Contro l Jun 2005 Vo l 23,No. 3 I M U/磁罗盘/GPS组合导航系统设计 刘 准 宋征宇 北京航天自动控制研究所,北京100854 摘 要 设计了一个I M U/GPS/磁罗盘组合导航系统和相应导航算法,针对该系 统的特点设计了特殊的静基座对准算法。根据系统元器件的特殊性和以往工作 经验,采用渐消记忆K al m an滤波算法对I M U和GPS信息进行组合。跑车实验 表明,该系统具有精度高,工作稳定等优点,达到了设计要求。 主题词 惯性测量装置 全球定位系统 组合导航 中图分类号:TN966 文献标识码:A 文章编号:1006-3242(2005)03-0040-03 D esign of I M U/Co mpass/GPS Integrated Navigation Syste m L i u Zhun Song Zhengyu Be ijing Aerospace Auto m atic Control I nstit u de,B eiji n g100854 Abst ract An I M U/GPS/co mpass i n tegrated navigation s y ste m and its navigation algorithm are desi g ned. Ai m i n g a t the characteristics o f this syste m,initial ali g n m ent al g orithm is desi g ned.A ccor d ing to t h e parts of apparat u s particularit y,adap tive K al m an algorith m is ado p ted for i n tegrati n g infor m ation of I M U and GPS.The experi m ent res u lts de m onstrate t h at this s y ste m m eets t h e expected design de m and,and has t h e expected accuracy and high reliability. Subj ect ter m s Inerti a l m easure m ent unit G lobal positioning syste m Co m b i n ed navi g ation 收稿日期:2004-12-08 作者简介:刘 准(1973~),男,河南淮阳人,高级工程师(博士),研究方向为组合导航、信息融合及智能控制;宋征宇(1970~),男,福建人,研究员,研究方向为飞行器导航与控制。 1 引 言 惯导系统(I N S)完全自主工作,具有隐蔽性好, 不受气象等条件限制特点,可以提供完备、连续及高 数据更新率的导航信息,是军用武器系统的首选导 航设备。其主要缺点是误差随时间增大,难以长时 间高精度工作。解决这一问题主要有两条途径:一 是提高I N S本身的精度,即通过采用新材料、新工艺 和新技术,或研制新型高精度的器件,提高惯性器件 的精度;二是将其他外部传信息(如:GPS等)与I NS 组成组合导航系统,定时或不定时地对I N S进行综 合校正,对惯性器件的漂移进行补偿。前者需要花 费很大的人力和财力,且惯性器件精度的提高是有 限的;后者主要由软件算法技术实现。实践证明,组 合导航是提高I NS精度的有效途径,代表了导航技 术的主要发展方向。 卫星导航系统是一种星基无线电导航和定位系 统,可以为陆、海、空、天的用户,全天候、连续地提供 精确的三维位置、三维速度以及时间信息。GPS的 定位精度很高,定位精度达到10m,但却存在着动态 响应能力较差,易受电子干扰影响,信号易被遮挡等 缺点。 将惯导的自主性、短期高精度和卫星导航系统 40

物理误差分析及数据处理

第一章 实验误差评定和数据处理 （课后参考答案） 制作：李加定 校对：陈明光 3.改正下列测量结果表达式的错误： （1）± 625 （cm ） 改:±（cm ） （2） ± 5（mm ） 改: ± 5（mm ） （3）± 6 （mA ） 改: ± （mA ） （4）96 500±500 （g ） 改: ± （kg ） （5）±（℃） 改: ±（℃） 4.用级别为，量程为10 mA 的电流表对某电路的电流作10次等精度测量，测量数据如下表所示。试计算测量结果及标准差，并以测量结果形式表示之。 解：①计算测量列算术平均值I ： 10 1 19.548 ()10i i I I mA ===∑ ②计算测量列的标准差I σ： 0.0623 (cm)I σ= = ③根据格拉布斯准则判断异常数据： 取显著水平a ＝，测量次数n ＝10，对照表1-3-1查得临界值0(10,0.01) 2.41g =。取max x ?计算i g 值，有 6 60.158 2.536 2.410.0623 I I g σ?= = => 由此得6I ＝为异常数据，应剔除。 ④用余下的数据重新计算测量结果

重列数据如表1-3-3。 计算得 9 1 19.564 ()9i i I I mA ===∑ ，0.0344 ()I mA σ== 再经过格拉布斯准则判别，所有测量数据符合要求。 算术平均值I 的标准偏差为I σ 0.01145I σ= = = （mA ） 按均匀分布计算系统误差分量的标准差σ仪 为 0.0289σ?=仪0.5%10 （mA ） 合成标准差σ为 0.031σ (mA ) 取0.04σ= (mA)，测量结果表示为 9.560.04x x σ=±=± (mA ) 5．用公式24m d h ρπ= 测量某圆柱体铝的密度，测得直径d ＝±（cm ），高h ＝±（cm ），质量m ＝±（g ）。计算铝的密度ρ和测量的标准差ρσ，并以测量结果表达式表示之。 解 （1）计算铝的密度ρ： 322 4436.488 2.7003g /m 3.1416 2.042 4.126 m c d h ρπ?= =??＝（） （2）计算g 标准差相对误差： 对函数两边取自然对数得 ln ln 4ln ln 2ln ln m d h ρπ=-+-- 求微分，得

6误差分析与标定

6 MIMU 误差分析、标定 - 第六章 惯性测量组合误差分析及其标定技术 微型速率捷联惯性测量组合（陀螺仪、加速度计 ）性能的好坏直接影响惯性测量的精度。因此，研究惯性测量组合误差源，建立误差模型方程，准确评价其性能精度，加强惯性器件的标定技术，利用软件通过误差补偿措施来进一步提高使用时的实际精度，已成为其使用过程中的重要环节，对惯性测量组合的误差分析和标定，有下列三种目的： (1)评价惯性测量组合性能、精度，考核是否满足规定的要求。 (2)建立惯性测量组合模型方程，利用计算机按使用条件计算出仪表的规律性误差，并给予补偿，来提高仪表的实际使用精度。 (3)确定仪表误差的随机散布规律，作为使用规范的依据。 6．1 误差分析 惯性测量组合测量仪表的输出包含有对敏感的物理量的正确反映、由仪表本身制造缺陷引起的误差（标度因数误差和不对称性误差）、安装误差（交叉耦合误差）、漂移误差、随机误差以及由外界因素影响而产生的误差等。用数学形式来表示输出、输入和误差间的关系称为仪表的误差模型方程。 影响惯性测量组合误差的外界因素很多，如电压、频率、温度、气压、周围的电场、载体的线运动、角运动及时间等。对外界力学和电学环境造成的误差可以采取屏蔽、隔离的措施，使之难以影响到仪器的内部。对于安装误差，来源于制造工艺上，采用精密测量仪器测试该小角度，其误差一般限制在一定的范围。其它不能被抑制的外界因素就只剩下仪表本身缺陷误差、漂移误差、随机误差和飞行体的线运动、角运动引起的误差，它们之间是相关的，可通过误差标定或进行补偿可消除其影响。 1、误差模型方程的建立 对于陀螺仪,有r t a f D D D D D D ++++=ω （6-1） 对于加速度计，有r t a f A A A A A A ++++=ω （6-2） 式中 A D ,---分别为陀螺仪、加速度计输出；

磁罗盘带解算HMR2300

HMR320型磁罗盘 一、概述 HMR320 型磁罗盘是采用先进的数字技术和磁感应传感器设计的最新成果，磁感应传感器具有体积小、灵敏度高、线性度好、带宽宽、可靠性高等优点；内置了先进的硬磁校准方法，使得在较为恶劣的磁环境情况下能够保证输出航向的准确性，具有模拟电路难以实现和无法比拟的优势；该传感器为铝质外壳设计，体积小、重量轻、安装简便，每只传感器在出厂前都进行了温度漂移与灵敏度曲线的修正和全数字补偿，达到了宽温度工作和高精度的有效结合；设计的数字输出接口有RS-422和RS-232两种可以选择。 二、应用 该产品可以用于稳定平台、姿态航向参考系统、汽车电子、导弹制导和控制、 智能炸弹、飞行器稳定控制、天线稳定和无人机飞行等领域的方向测量与控制等 系统。 三、主要性能参数 项目单位参数 a)供电要求：输入电压/V：9～30 输入电流/mA：<50（12Vdc） b)地磁测量：测量范围Gauss -3 ～+3 分辨率μGauss 30 c)航向角：范围o0～360 精度o1.0（1σ） d)俯仰角：范围o±90 精度o0.2 e)横滚角：范围o±180 精度o0.2 f)输出特性：输出接口串口RS232//RS422 输出数据频率Hz 50 g)物理特性：重量g <200 体积3mm 100×30×25 温度o/C -45～+85 h)工作环境：振动g 6 冲击g 10 四、插座引脚定义 产品采用圆形YC8J6L插座接口，引脚定义如下：

五、输出格式 波特率：115200，1位起始位、8位数据位、1位停止位，无奇偶校验位。 输出刷新率：100Hz。通电后产品自动输出数据，无须外部指令。 六、编码方式 角度数据实际为浮点数，采用如下编码方式后以16位二进制整数输出。 俯仰角编码：16位俯仰角编码数据= 俯仰角度值×32768÷90 横滚角编码：16位横滚角编码数据= 横滚角度值×32768÷180 航向角编码：16位航向角编码数据= 航向角度值×65536÷360 角度值单位：°（度）

压力传感器的信号特征及误差分析

压力传感器的信号特征及误差分析 ?传感器的误差 只要有测量就一定存在误差。对于具体应用而言，即使有误差，从某种意义上来讲，误差却也是相对的，只要误差在允许的范围之内，就可以被接受，并且专业的用户一般在实际应用中会遵循“适用，优选”的原则来选择传感器。压力传感器在应用中，其关注的特性包括但不限于以下几种特征： ?压力测量范围：FSO-kPa（差压/静压，表压/密封表压，绝压） ?压力测量误差：±kPa ?测量分辨率：kPa/bit ?工作电压/电流 ?存储、工作温度范围，测量介质 ?压力测量响应特性,重复性，长期稳定性 在这些压力参数之下，掩藏着一颗将压力转换为电信号的压力传感器芯体或者模块。测量压力有多种原理方式，但不是每种原理都可以涵盖所有的压力类型及压力范围： ?硅压阻 ?溅射薄膜 ?硅谐振 ?电容式 ?电涡流 ?力平衡熔石英波登管 ?应变片… 关于误差分析，以下内容将针对硅压阻方式的压力传感器进行一个简单的说明。 图-1硅阻压力传感器从硅片到各型封装应用

在图-1中，列举了当前在各个领域中广泛应用的基于硅压阻压力传感器从裸片到若干封装的几个典型形式。产品类型中有的仅作外部封装，有的将对应量程输出模拟信号经过温度补偿和校准，可以进行互换操作的，有的进一步将模拟信号放大处理的，及进一步数字化处理后输出，有的进行数字化校准后使用相应的接口协议在工业界广泛应用的压力变送器形式的，以及在汽车，医疗等行业的应用中，集成其它诸如温度或者气体等传感器的成为一种综合形式的模块。当然，也有利用待测介质的压力特性测量其它对应的物理量，比如用于呼吸机等领域的基于低差压传感器的流量传感器等。 一般而言，在未经数字化处理之前的压力传感器，多会在产品的特性栏中描述迟滞（压力、温度）及线性度、温度系数等特征参数，而经过数字化处理后的压力传感器或者变送器，在描述输出信号特性的时候，大多不再描述这些参数指标，而是提供总体的测量精度等参数。这种差异并不是因为数字化可以消除类似迟滞等特性，而是数字化处理后很难再区分是因为传感器元件的测量信号还是固件处理本身引起的某些类似迟滞等特性，因此一般均把迟滞、温度特性等引起的元件测量误差和量化处理误差综合成为了产品最终的测量精度、误差及长期稳定性的描述上更为合理。 数字调理往往较少对传感器电桥的对称性进行处理。如果考虑到硅阻压力传感器在0负载点输出的偏差 (Offset)分布对于前端放大电路增益的影响，以及后续ADC部分对有效信号（FSO）因增益的变化导致的分辨率变化，则需要统筹考虑。数字化后的输出除非需要，否则Offset都从指定的0点计算。 模拟补偿和校准，可以在ADC参与处理之前通过改善对称性(0点Offset输出接近于0V输出)、温度敏感性及输出一致性等方面，使得产品的互换性方面有明显的提升。因此两种方式均有各自的特点，这里我们在分析压力传感器的误差时，将不会对数字化之后的压力产品进行进一步分析，而仅限于利用电阻网络进行温补和校准后的压力产品。 基于硅阻压力传感器的特性，其误差处理时，一般分为两种类型的误差： ?可补偿误差（一般为温度影响所致，具重复性） ?不可补偿误差（一般为压力、温度及封装应力等所致，不可重复） 当然，即使是可补偿部分的误差，也会因为不同的补偿处理方式获得不同精度的误差抵消。 图-2硅阻压力传感器在固定温度下的输出曲线（绿色） 特性与理想压力传感器输出曲线（蓝色）比较