压力传感器测值误差分析与粗大误差检测实例

在《传感器原理及工程应用》的第1章传感与检测技术的理论基础中，习题1-3主要探讨了压力传感器的性能评估。题目中给出了一个压力传感器，其测量范围为-50至150kPa，被用来测量140kPa的压力，然而实际得到的读数为142kPa。为了评估传感器的精度，我们需要计算几个重要的误差指标： 1. **绝对误差** (Δ)：这是测量值与真值之间的差距，即142kPa - 140kPa = 2kPa。绝对误差直接反映了传感器读数与实际值之间的偏差。 2. **实际相对误差**：通常以百分比表示，它是绝对误差与真值的比率，即(Δ / L) × 100%。对于这个例子，实际相对误差为(2 / 140) × 100% ≈ 1.43%。 3. **标称相对误差**：也称为名义相对误差，它是在理想条件下传感器应达到的最大允许误差与量程之比。这个数值没有直接给出，但通常由传感器制造商提供，用来衡量传感器的精度等级。 4. **引用误差**：又称为基本误差，是传感器在特定条件下的最大允许误差，也是以百分比形式表示。由于题目没有提供引用误差的具体值，需要查阅传感器规格或者计算方法来确定。 接着，习题涉及一个节流元件（孔板）的开孔直径测量，使用格拉布斯准则检测是否存在粗大误差。格拉布斯准则是一种统计方法，用于识别测量数据中的异常值。在这个例子中，测量数据列出了15次测量结果，包括残余误差。根据提供的数据，首先计算了格拉布斯系数G（对于15次测量，G ≈ 2.41），并用此系数检查每个测量值。发现序号为7的数据（120.30mm）残余误差显著偏离其他值，因此被视为粗大误差并被剔除。重新计算剩余14个数据的平均值和标准偏差，这是后续数据分析的基础。 通过解决这些习题，学生可以掌握如何评估传感器的精度、识别测量数据中的异常值以及在实际应用中正确处理这些误差。这不仅有助于理解传感器的工作原理，也强调了在工程应用中对测量准确性和数据质量控制的重要性。