系統(tǒng)誤差的特征
系統(tǒng)誤差的特征是它的確定性，即實驗條件一經(jīng)確定，系統(tǒng)誤差就獲得了一個客觀上的確定值，一旦實驗條件變化，系統(tǒng)誤差也按一種確定的規(guī)律變化。系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)、減小和消除是個比較復(fù)雜的問題，無一般規(guī)則可循。要根據(jù)有關(guān)專業(yè)知識和實驗人員的經(jīng)驗，很好地分析整個實驗所依據(jù)的原理、測量方法的每一步和所用的各種儀器，以及所獲得的全部測量數(shù)據(jù)，找出產(chǎn)生誤差的各個原因，這樣才有可能設(shè)法在測量結(jié)果中減小和消除它的影響。但是，研究系統(tǒng)誤差的特征、性質(zhì)及其對測量的影響，也可得出一些一般原則，使我們能夠了解在一些典型的出現(xiàn)系統(tǒng)誤差的情況下，如何著手去發(fā)現(xiàn)和消除系統(tǒng)誤差。
系統(tǒng)誤差的來源
實驗中系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，大致有以下幾方面的原因：
①儀器構(gòu)造上的不完善。如天平兩臂不等長；測量儀表轉(zhuǎn)動部分偏心；滑線電阻電絲不均勻；螺旋測微計有空行程等。
②儀釋未經(jīng)很好地調(diào)整和核準。例如，儀表量具等沒有調(diào)整到理想狀態(tài)，儀器未經(jīng)校準，測量時外部條件的變化和影響等。
③個人誤差。這是由測量人員本身特點而引起的，如測量人員的固有習慣、生理上的分辨能力和反應(yīng)速度等。這些個人因素將造成測量人員對某一信號的記錄有超前或滯后的趨勢，讀取數(shù)據(jù)時，有始終偏大或者偏小的客觀效果。
④方法誤差或理論誤差。這類誤差主要是由于研究方法和所依據(jù)的理論公式的近似性所引起。如理論公式所要求的某些條件在實驗中未被滿足，測量方法和測量技術(shù)不完善，選用的經(jīng)驗公式只是各參量實際函數(shù)關(guān)系的粗略近似等。
⑤環(huán)境誤差。這是由于測量儀表工作的環(huán)境（濕度、氣壓、溫度等）不是儀表校驗時的標準狀態(tài)，而是隨時間在變化，從而引起的誤差。
⑥安裝誤差。這是由于測量儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。例如，應(yīng)嚴格水平放置的儀表，未調(diào)好水平位置；電氣測量儀表誤放在有強電磁場干擾的地方和溫度變化劇烈的地方等。
⑦定義誤差。例如，在測量一個隨機振動的平均值時，取測量的時間間隔以不同，得到的平均值就不同。即使在相同的時間間隔下，由于測量時刻不同，得到的平均值也會不同。引起這種誤差的根本原因在于沒有規(guī)定測量時應(yīng)當用多長的平均時間。圖4-11所示是隨機振動的波形圖，從該圖上可以清楚看出測量時間間隔不同對平均值的影響。
現(xiàn)以測量振蕩器的輸出功率為例，說明系統(tǒng)誤差的來源。
例如，圖4-12所示為間接測量振蕩器輸出功率的線路。圖中標準電阻尺作為負載，并用一只電壓表測量它兩端的電壓U，然后用下面的近似公式計算振蕩器的輸出功率，即
式中，ru——電壓表測量電壓的誤差；rR——標準電阻的誤差。
如果測量是在正常工作條件下進行的，ru與rR應(yīng)為電壓表和標準電阻的基本誤差；如果在測量時溫度偏離了儀器的正常溫度條件，還必須考慮溫度變化所引起的附加誤差。
必須指出，根據(jù)式P=U2/R來決定振蕩器輸出功率時，忽略了電壓表本身的功率損耗 。如果不能忽略而且對測量結(jié)果又沒有進行修正，這時還必須考慮由于測量方法不完善所引起的誤差。
由圖4-12可以看出，振蕩器輸出的實際值為
總的來說，在估計測量結(jié)果的誤差時，必須結(jié)合具體的問題，對誤差來源進行全面分析，力求不遺漏、不重復(fù)，特別要注意那些對測量結(jié)果影響很大的誤差因素。
系統(tǒng)誤差的分類
1)系統(tǒng)誤差按其掌握的程度分類
①已定系統(tǒng)誤差。這種誤差在測量過程中其大小和符號均已確定。例如，用電流表測量 某電流得值5 A，若該示值的修正值為0.01 A，而在測量過程中由于某種原因?qū)y量結(jié)果未加 以修正，就會產(chǎn)生一0.01 A的已定系統(tǒng)誤差。
②未定系統(tǒng)誤差。這種誤差是指其大小或符號有一個不確知，或兩者均不確知的誤差。 例如，用一只已知其準確度等級為a及量限為Un的普通電壓表去測量某電壓U，這時如果按式(4-23)估計，測量的相對誤差
則誤差為未定系統(tǒng)誤差。因為這時只估出了誤差限，并不知道測量電壓誤差的確切大小及符號。
2)系統(tǒng)誤差按其出現(xiàn)的特征和性質(zhì)分類
①恒定的系統(tǒng)誤差。這類誤差的特點是其大小和符號始終不變，例如，精密天平兩臂的比值應(yīng)為1，但由于制造上的不完善，難以保證這一條件，因而給測量結(jié)果引人定值系統(tǒng)誤差。量具的零點讀數(shù)未經(jīng)校準;伏安法測量電阻未考慮兩種儀表的相互影響；進行測量時的條件不符合儀器所要求的工作條件等。這些都會給測量結(jié)果引人恒正或恒負的恒定系統(tǒng)誤差。
②變化的系統(tǒng)誤差。其特點是誤差的大小和符號在測量過程中變化不定，或按照一定的規(guī)律變化。按其變化的特性又可細分為以下幾類：
•線性變化的系統(tǒng)誤差。例如，用電橋法測電阻時，由于電橋平衡是通過檢流計指針（或光標）指零來判定的，但檢流計指示會有漂移，如果時間不長，可視其為線性漂移，它引起的誤差即為線性系統(tǒng)誤差。用電位差計測量電動勢時，在電位差計的工作回路中， 電池電壓隨著放電時間而逐漸降低，也會給測量結(jié)果引人線性變化的系統(tǒng)誤差；線膨脹測量實驗中，被測物體在某溫度下的長度Lt，由于溫度偏差△t引起的測長誤差△L亦為線性誤差。其他如測長米尺的刻度累積誤差；千分尺測微螺桿的螺距累積誤差等都具有線性誤差的特性。
•周期性變化的系統(tǒng)誤差。在整個測量過程中，若隨著測量值或時間的變化，誤差的大小和符號是按一定的規(guī)律呈現(xiàn)周期性變化，稱為周期性誤差，其變化曲線如圖4 -13 所示。測角儀器（如分光儀、糖量計等）的偏心差即屬于此類，它在任何相差半個周期的兩對應(yīng)點處誤差的值相等，而符號相反。在0°和180°時誤差為0；在90°和270°時誤差大，等于±e。
③變化規(guī)律復(fù)雜的系統(tǒng)誤差。在整個測量過程中，這類誤差按照確定的而又比較復(fù)雜的規(guī)律變化。例如，電表指針偏轉(zhuǎn)角度與電磁力矩之間不能嚴格保持線性關(guān)系，而刻度盤仍采用線性刻度，這種情況下所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差就屬于這一類。
傳感器(sensor)一詞來自拉丁語sentire，意思是“覺察、領(lǐng)悟”。
其作用是對于諸如熱、光、力、聲、運動等物理或化學的刺激做出反應(yīng)，感受被測刺激后定量地將其轉(zhuǎn)化為電信號；
信號調(diào)理電路對該信號進行放大、調(diào)制等處理，再由變送器轉(zhuǎn)化成適于記錄和顯示的形式輸出。
智能傳感器即具有信息處理功能的傳感器。
智能傳感器帶有微處理機，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機相結(jié)合的產(chǎn)物。
與一般傳感器相比，智能傳感器具有以下三個優(yōu)點：
通過軟件技術(shù)可實現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低；
具有一定的編程自動化能力；功能多樣化。
傳感器的特性都有哪些
1.靜態(tài)特性。
傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。
因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系；
即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。
2.傳感器動態(tài)特性。
所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。
在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應(yīng)來表示。
這是因為傳感器對標準輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。
常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。
3.傳感器的線性度。
通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。
在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標。
4.傳感器的靈敏度。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。
否則，它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比，當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
5.傳感器的分辨率。
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。
當輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。
只有當輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發(fā)生變化。
在電子衡器應(yīng)用中非常普遍的是稱重傳感器，也是稱重系統(tǒng)及電子衡器的心臟部件。因此，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，其主要作用是實現(xiàn)對物料既快又準的稱量。
稱重傳感器的選用
稱重傳感器最大稱量選擇；安全系數(shù)。必須注意的是最大稱量、承載器自重、過載能力、稱重傳感器靈敏度。
稱重傳感器準度的選擇；對于衡器來說，當然是準度越高越好。但是考慮的是否能買得到，還有就是價格能否接受。
稱重傳感器的結(jié)構(gòu)選擇；一般是根據(jù)衡器來大致確定用什么結(jié)構(gòu)稱重傳感器，再以傳感器樣本加以輔助選擇。
尤其在衡器的側(cè)向力影響下，通常有剪應(yīng)力和正應(yīng)力兩種原理傳感器來對抗側(cè)向力，但剪應(yīng)力原理傳感器抗側(cè)向力強于正應(yīng)力原理傳感器。
稱重傳感器的數(shù)量確定；根據(jù)衡器的稱量大小抉擇，小稱量的衡器通常用1～2只傳感器，大稱量的衡器不低于兩只傳感器。
稱重傳感器的量程選擇；實際上稱重傳感器的量程可以根據(jù)稱重的最大稱量、傳感器使用個數(shù)、稱體自重、最大偏載、動載因素綜合考慮來抉擇量程?？傊?，稱重傳感器的量程范圍是大于稱重系統(tǒng)稱量范圍。
稱重傳感器的封裝形式選擇；根據(jù)衡器應(yīng)用環(huán)境來考慮。稱重傳感器常用全密封和局部密封兩種方式，因此由衡器應(yīng)用環(huán)境來選擇傳感器密封方式。
所以說，電子衡器的“心臟”是稱重傳感器此話不假，其正確的選用重要性不可言喻。
選用時從稱重傳感器的結(jié)構(gòu)、量程、封裝形式三大方面著手，以衡器的稱量大小、使用環(huán)境、安裝空間等方面作為切入點。
使用好幾種品牌的稱重系統(tǒng)，其中托利多稱重傳感器用的較多，覺的質(zhì)量可靠、性能優(yōu)越。
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