压力传感器测压实验与格拉布斯准则分析

在《传感器原理及工程应用》这本教材的课后习题中，包含了关于压力传感器的校准和测量误差分析以及节流元件（孔板）测量精度评估的部分。首先，针对一个压力传感器，题目要求计算在测量范围内140kPa时的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。已知传感器的测量范围是－50～150kPa，实际测量值为142kPa，通过公式计算得出： - 绝对误差 (Δ) = 测量值 - 真值 = 142kPa - 140kPa = 2kPa - 实际相对误差 (ε) = 绝对误差 / 真值 = 2kPa / 140kPa ≈ 0.0143 - 标称相对误差通常是指传感器制造商给出的最大允许误差，这里没有直接给出，但可以通过计算满量程百分比来估算，例如：(测量上限 - 测量下限) / (测量上限 + 测量下限) = (150kPa - (-50kPa)) / (150kPa + (-50kPa)) = 0.25，这个值可以作为标称相对误差的一个估计。 - 引用误差是传感器的长期稳定性指标，一般以百分比表示，通常需要查阅具体传感器的数据手册，如果没有给出，则可能需要根据生产商提供的信息或实验数据进行估算。 接着，题目涉及到节流元件（孔板）的测量数据，使用格拉布斯准则来判断是否存在粗大误差。格拉布斯准则是一种统计方法，用于检测一组测量值中的异常值。在这个例子中，提供了15次测量的孔径直径数据，通过计算残余误差并结合格拉布斯系数G来确定哪些数据可能偏离正常范围。当n=15且置信概率P=0.95时，G=2.41，如果某数据点的残余误差绝对值超过G倍的标准偏差，那么该数据点被视为粗大误差。经过计算，发现第7次测量值（120.30mm）的残余误差明显过大，因此应剔除该数据。随后，重新计算剩余14个数据的平均值和标准偏差。 总结起来，这部分习题着重考察了传感器的基本误差分析方法，包括绝对误差、相对误差以及粗大误差的识别，这对于理解和实际应用传感器技术非常关键。同时，也展示了在测量设备校准和数据分析中的统计学应用，帮助学生掌握如何在工程实践中处理和评估测量数据的准确性和可靠性。