注意：由于容量限制，分两篇载入的……

零．绪论

1.测量误差：=测量结果—真值

2．误差分类：1》系统误差2》随机误差3》粗大误差

3.误差表示方法：1》{jd1}误差=测量结果-真值2》相对误差=误差/真值3》引用误差=误差/引用值

4.测量不确定度：1》测量精密度：反应随机误差大小2》测量正确度：反应系统误差大小3》测量准确度：表示测量结果与真值间的一致程度4》测量不确定度：表示被测量真值所处量值范围的评定

一．信号及描述

1.信号的分类：1》确定性信号{周期和非周期}和随机信号2》连续信号和离散信号3》能量信号和功率信号

2.信号的时域描述和频域描述：

直接观测和记录到的信号，一般以时间为独立变量，称其为时域描述。为了研究信号的频率结构和各频率成分的幅值，相位关系，应对信号进行频谱分析，把信号的时域描述通过适当方法变成信号的频域描述，即以频率为独立变量来表示信号。

3.周期信号的强度描述：

周期信号的强度以峰值，{jd1}均值，有效值和平均功率来描述。

峰值：信号可能出现的{zd0}瞬时值

2》峰峰值：在一个周期内{zd0}瞬时值与最小瞬时值之差

3》均值：

4》有效值：信号的均方根值

5》平均功率：有效值的平方—均方值

4.瞬变非周期信号与连续频谱：

非周期信号分为：准周期和瞬变非周期信号

通常所说的非周期信号是指瞬变非周期信号，频谱是连续的。

5.随机信号

1》集合平均：将集合中所有样本函数对同一时刻的观测值取平均。

时间平均：按单个样本的时间历程进行平均的计算。

2》随机过程有平稳过程和非平稳过程之分，所谓平稳过程是指其统计特征参数不随时间而变化的随机过程。否则为非平稳随机过程。在平稳随机过程中，若任一单个样本样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征，这样的平稳随机过程叫各态历程（遍历性）随机过程。

6.四种随机信号：正弦信号，正弦信号加随机噪声，窄带随机信号，宽带随机信号。

二．测试装置的基本特性:

1.测试装置的静态特性：

1》线性度：指测试装置输入和输出之间与理想比例关系的偏离程度；

2》灵敏度：单位输入的变化所引起的输出的变化，通常使用理想直线的斜率作为装置的灵敏度值；

3》回程误差：又称迟滞，是描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性；

4》分辨力：引起测量装置的输出值产生一个可察觉变化的最小输入量变化值成为…

5》零点漂移和灵敏度漂移：前者指测量装置的输出零点偏离原始零点的距离；后者指由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系的变化。

2.负载效应：

在实际测量中，测量系统和被测量对象之间，测量系统内部各个环节之间互相联接必然产生相互作用。接入的测量装置构成被测对象的负载，后接环节总是成为前面环节的负载，并对前面环节的工作状况产生影响，两者总存在着能量交换和相互影响，以致系统的传递函数不再是各组成环节传递函数的叠加（并联）或连乘（串联）。

当一个装置连接到另一个装置上并发生能量交换时，就会发生两种现象：1》前装置的连接处甚至整个装置的状态和输出都将发生变化，2》两个装置共同形成一个新的整体，该整体虽然保留其两组成装置的某些主要特征，但其传递函数已不能用窜并联公式来表达，其装置由于后接另一装置而产生的种种现象称为负载效应。

3.减轻负载小样的措施：

1》提高后续环节的输入阻抗

2》在原来两个相连接的环节之间，插入高输入阻抗，地输出阻抗的放大器，以便一方面减少从前面环节吸取能量，另一方面在承受后一环节后又能减小电压输出的变化，从而减轻总的负载效应；

3》使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎不从前面环节吸取能量。

4.测量装置抗干扰：

1》干扰串入装置的3种途径：电磁场干扰，信道干扰，电源干扰。

2》抗干扰措施：a良好的屏蔽及正确的接地可除去大部分的电磁干扰；b信道通道的抗干扰：合理选用元器件和设计方案；印刷电路板设计时元器件排放要合理；在有一定传输长度的信号输出中，尤其是数字信号的传输可采用光耦合隔离技术，双绞线传输。c供电系统的抗干扰措施：交流稳压器；隔离稳压器；低通滤波器；独立功能块单独供电。

三．常用传感器与敏感元件：

1.常用传感器的分类：1》按被测物理量的不同：位移，力，温度传感器；2》工作原理：机械式，电气式，光学式，流体式；3》信号变换特征：物理型，结构型；4》敏感元件与被测对象之间的关系：能量转换型，能量控制性型；5》输出信号：模拟式，数字式。

2．电阻式传感器：1》变阻器式；2》电阻应变式：金属电阻应变片式（丝式，铂式）；半导体应变片式。

3.电容式传感器： :当被测量的 改变时都会引起C的变化：

1》极距变化型：可进行动态非接触式测量，对被测系统的影响小，灵敏度高，适应于较小位移的测量，但有非线性特性；

2》面积变化型：（角位移型，线位移型）线性关系，灵敏度低，适用于较大直线位移及角位移测量；

3》介质变化型：

4.电感式传感器：把被测物理量转化为电感量变化的一种传感器。

1》自感型：可变电阻式，涡流式。

2》互感型：

5.磁电式传感器：把被测物理量转化为感应电动势的一种传感器。

1》动圈式：线圈与磁铁作相对运动；

2》磁阻式：由运动着的物体改变磁路的磁阻而引起磁力线增强或者减弱，使线圈产生感应电动势。

6.压电式传感器：是一种可逆型换能器，即可将机械能转换为电能，又可将电能转换为机械能。

压电效应：某些物质当受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷，形成电场，晶体的这一性质称为压电性，具有压电效应的晶体称为压电晶体。压电效应是可逆的，即将压电晶体置于外电场中，其几何尺寸也会发生变化，这种效应称之为逆压电效应。

7.测量电路：1》用电阻反馈的电压放大器，其输出电压与输入电压成正比；2》用电容反馈的电荷放大器，输出电压与输入电荷成正比。

电荷放大器优点：电荷放大器的输出电压与传感器的输入电荷成正比，并且与电缆分布电荷无关，因此，采用电荷放大器时，即使联接电缆长度长达百米以上，其灵敏度也无明显变化。

8.热电式传感器：热点偶；热电阻（金属，半导体）。

9.光电传感器：

1》外光电效应：在光照作用下，物体内的电子从物理表面溢出的现象称为~

2》内光电效应：在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生变化的现象称~

3》光生伏打效应：在光线照射下能使物体产生一定方向的电动势的现象称~

应用光电元件的几种形式：被测量是光源（直射式）；被测量吸收光能量（透射式）；被测量反射光能量（反射式）；被测量阻挡光能量（遮挡式）。

10.光纤传感器：

原理：光纤传感器是以光学量为转换基础，以光信号为变换和传输载体，利用光导纤维传输光信号。

11.半导体传感器：

1》磁敏传感器：a霍尔元件：一种半导体磁电转换元件；霍尔效应：将霍尔元件置于磁场B中，与 B成a角通一电流i，则在垂直于Bi平面产生一电压VH，称霍尔效应，VH叫霍尔电压。VH=kB iBsina ，如果改变B或i，就可改变VH，运用这一特性，就可以把被测参数转换成电压量的变化。

2》磁阻元件：利用导体材料的词组效应工作；

3》磁敏管：

12.传感器的选用原则：

1》灵敏度：灵敏度越高越好，但干扰大；

2》响应特性：必须满足不失真测量条件；

3》线性范围：传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件；

4》可靠性：在规定的误差范围内完成规定的功能；

5》xx度：指输出与被测量真值的一致程度；

6》测量方法：传感器在实际条件下的工作方式；

7》其他：除了以上考虑因素外，还应兼顾结构简单，体积小，重量轻，价格便宜，易于维修，易于更换等条件。