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传感器随机误差与系统误差的区别和联系 传感器如何操作

时间:2020-07-10    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

导读:随机误差是许多微小的、独立的、不可分割的系统误差的统计综合。或者说,它是多种因素造成的许多微小误差的总和。

 

显然,它的产生是由于各种互不相关的独立因素围绕其平均值产生随机起伏。例如,电磁场的变化、环境温度的起伏、空气扰动、大地微震、仪器结构参数的波动、测试人员感觉器官的生理变化等,都对测量结果造成综合影响。正由于上述原因,尽管在测量过程中实验条件没变,并以同样的细心对被测量进行了多次重复观测,只要仪器的灵敏度足够高,就会发现每次所测得的数据,其后一位或几位的数值不完全一样,这就是由随机误差造成的。

 

随机误差是许多微小的、独立的、不可分割的系统误差的统计综合。

  

从数学角度出发,自然界的规律一般可分为函数性质的规律(动力学规律)和统计性质的规律(统计学规律)。例如,牛顿第二定律F=ma,欧姆定律U=IR和系统误差所服从的规律,均属动力学规律。然而,气体对密闭容器壁的压力所遵循的规律却与上述规律不同。无数气体的分子在密闭容器内各按自已的方向和速度杂乱无章地运动着,它们彼此碰撞,并碰击器壁,于是形成压力。初看起来,这种运动毫无规律。但从总体来看,在单位时间内,碰击器壁单位面积上的分子平均次数却是一样的。因此,在器壁上各处都承受着相同的压力。如果增加容器内气体的数量,则在单位时间内,器壁在单位面积上所受到的撞击次数就会增多,于是压力也增大。玻意尔-马略特定律就是用来说明这种客观规律的。但这种规律是大量气体分子所固有的,对单个气体分子没有这种规律性。与此相似,一次测量的单个随机误差没有任何预知的确定规律,但是通过大量的测量实践发现,在多次重复测量的总体上,随机误差却服从统计规律。统计规律中,基本重要的一种就是高斯正态分布。服从正态分布的随机误差具 有抵偿性,即随着测量次数n的增多,值相等、符号相反的随机误差,其出现的次数趋于相等,从而导致各次测量误差δ1,δ2,...,δn的总和具有正负抵偿的性质,特别是当测量次数趋于 无穷时,其总体平均值(又称数学期望)趋近于零,即

 

  

习惯上将这种具有抵偿性的随机误差称作偶然误差。

  

应当指出,在一定条件下,系统误差和随机误差可以相互转化。对某一具体误差来说,在 某种条件下是系统误差,而在另一条件下可能是随机误差。例如,指示仪表标尺的分度误差, 对制造厂来说,在进行盘点时可能画得偏大些或偏小些,具有随机性质,故为随机误差;而对检定部门来讲,如用该表作为标准表来检定其他仪表时,该表的刻度误差使传递给被检表的数值始终大些或小些,这就转化成系统误差了。再如,电源电压变化引起的误差,如考虑慢变化的平均效应,可视为系统误差;当考虑其瞬时波动时,就应视为随机误差了。因此,在区分误差的性质时,必须注意所指的条件。又如,度盘的某刻度具有一个恒定系统误差,但各刻度的误差大小和符号却不相同。这样,在度盘位置固定的情况下测量定角,则误差恒定;但是如果在均匀改变度盘位置的情况下来测量该角,则误差将时大时小,时正时负,而已随机化了。因此,当掌握了误差的转化条件后,就可将系统误差转化为随机误差,并用统计学的数学方法进行处理,以

减小其影响;反之,也可将随机误差转化成系统误差,采用修正的办法进行消除。  

总之,在系统误差与随机误差之间并不存在的界限。当某些误差尚未确切掌握其变化规律时,可按随机误差处理。但随着对误差性质认识的深化和测量技术的发展,当这些误差的变化规律一旦被掌握之后,就应把它们从随机误差中分离出来,而按系统误差处理。

电涡流传感器采用非接触测量 , 具有测量范围宽 , 动态响应好 , 测量精度高 , 长线传输抗干扰能力强 , 不受介质影响 , 结构简单,标定容易 , 能连续长期可靠的工作等特点 。近年来 , 电涡流传感器被广泛应用于高速旋转机械的轴向位移 、径向振动 、转速 、轴心轨迹等测量中 , 在生产中发挥出越来越大的作用 。下面以应用广泛的无锡文盛自动化仪器仪表有限公司生产的SDW-5型电涡流传感器为例进行介绍 。

1 电涡流传感器系统构成

SDW-5型电涡流传感器是一种非接触式将间隙转换成电压值的传感器系统 , 用于测量探头端部与被测物体表面之间的距离 。传感器所提供的信号可用于旋转机械状态监测与故障诊断 。传感器系统构成如图 1 所示 。

其中探头是被精密地绕在圆形芯轴上的线圈 , 其头部由聚苯撑硫化物组成 , 并用螺纹拧进不锈钢壳体内[ 1 ] 。根据探头的直径分为 5 mm 、8 mm 两种 , 延长电缆带有内装电缆和同轴电缆联结所组成系统 , 要求从探头端部到前置器距离 5m 或 9 m , 探头与电缆的长度可以和相同类型的前置器任意配用 ; 前置器具有两种功能 , 由振荡器电路发生高频信号 , 由检波器将变化的频率信号调整为的可用信号 。为了实现这些功能 , 需要在它的 V T 端和 COM 端之间提供- 24VDC 电源 。前置器和 RDZW-2Na监测系统的信号输出和电源供给由一根三芯屏蔽电缆完成 , 前置器可以放在离监测器 1000 英尺远的地方而不必增益

2 如何在使用中提高精度

(1)表面开孔尺寸

探头安装位置的开孔不当 , 或探头安装的开孔尺寸不对 , 都可造成探头的测量受到壳体金属的影响 , 而导致测量误差 。

在图2中 , 探头与支架间的距离如果过小 , 则会在支架上产生涡电流 , 影响探头的准确测量 。

在安装中应保证 d 值至少为 1512 mm 。在图 4的测量中 , 因安装开孔尺寸小也会影响测量的准确性 , 对 3 300 系列而言 , D 应为探头直径的2 倍。

 

(2)探头支架的刚度

若刚度不够 , 在机器运转时 , 支架也随之而振动 , 这显然会影响测量的精度 。一般要求其自振频率至少等于机器转速的 10 倍 , 原始安装时要尤其注意。用探头进行键相位测量 , 一个凹槽或一个凸台一定要足够大 , 以产生一个至少有 5 V 峰值的脉冲 。这 一 键 相 槽 或 凸 起 的 尺 寸 至 少 深 ( 或 高 ) 215 mm , 宽 716 mm , 长 10 mm 。

 

(3)电缆的屏蔽与接地

    同轴电缆和延长电缆本身就是一种屏蔽电缆 ,用来屏蔽外来干扰信号 。为了屏蔽外来的干扰 , 要注意以下几个方面:

① 整个系统要单点接地 , 不能形成接地回路 。否则大地回路就可能产生附加干扰 。

② 对于信号 , 只能采用屏蔽电缆 , 同时保证屏蔽电缆要正确接地 , 即一端接地 , 接地电阻 ≤ Ω。4

③ 要保证所有电缆和接头安装良好 , 探头与同轴电缆相连的联结器要用绝缘塑料带包好 。

④ 信号电缆要远离噪声源 。

 

无锡文盛自动化仪器仪表有限公司

解析三杯式风速传感器的测量原理如何

    三杯式风速传感器是风速传感器的一种类型,那么三杯式风速传感器和其他的风速传感器相比有哪些特点呢?

    三杯式风速传感器的原理又是什么呢?下面来看一下这两方面的内容。

    三杯式风速传感器是可连续监测上述地点的风速、风量(风量=风速x横截面积)大小,能够对所处巷道的风速风量进行实时显示,是矿井通风安全参数测量的重要仪表。

    其传感器组件由风速传感器、风向传感器、传感器支架组成。主要适用于煤矿井下具有瓦斯爆炸危险的各矿井通风总回风巷、风口、井下主要测风站、扇风机井口、掘进工作面、采煤工作面等处,以及相应的矿产企业。

    三杯式风速传感器立足于煤矿用户,主要适用于煤矿井下具有瓦斯爆炸危险的各矿井通风总回风巷、风口、井下主要测风站、扇风机井口、掘进工作面、采煤工作面等处,以及相应的矿产企业。

    三杯式风速传感器可连续监测上述地点的风速、风量(风量=风速x横截面积)大小,能够对所处巷道的风速风量进行实时显示,是矿井通风安全参数测量的重要仪表。

    三杯式风速传感器的压差变化原理:在流动方向上设置一个固定的障碍物(孔板、喷嘴等),这样根据流速不同便会产生一个压差。通过测量压差,可以转换成流速的测量。

    三杯式风速传感器的原理基本就是这些了,大家一定要结合具体的产品的相关知识来理解。

标签: 风速传感器
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