检测技术 第3版 教学课件 作者 施文康 余晓芬 主编 第2章 检测系统特性.ppt

第 二 章 测 试 系 统 测试系统的特性 静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变的测量。 动态测量：被测量本身随时间变化，而测量系统又能准确地跟随被测量变化而变化，称为动态测量。 静态测量时，测试系统表现出的响应特性称为静态特性。 动态测量时，测试系统的输出随输入而变化的关系，称为动态特性。 2.1静态特性 （一）测量仪器的准确度及其定量指标 准确度指测量仪器给出的示值和真值的接近程度。 测量仪器最主要的计量性能指标； 仅仅由仪器自身的原因造成； 定性概念； 定量指标用准确度等级、示值误差或引用误差表示： ① 示值误差＝测量值－真实值 （ 真实值用约定真值代替） ② 引用误差=示值误差/量程 ③ 准确度等级就是根据示值误差或引用误差而划分的准确度级别。 当某个测量仪器的引用误差不大于0.01时（1％），该仪器的准确度为1级。但只是准确度等级为1级而决非准确度为1％ 。 如：电工仪表的准确度等级可分为：0.1 、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、5.0七级。 2.1静态特性 （二）测量仪器的重复性（精密度） 在相同测量条件下，重复测量同一个被测量时测量仪器示值的一致程度。 重复性可以用示值的分散性来定量表示。要求仪器示值分散在允许的范围内。 重复性是测量仪器的重要指标，反映了仪器工作的可信度和有效性。 静态特性 （三）灵敏度 系统输出信号的变化相对于输入信号变化的比值，反映了仪器对输入量变化的反应能力，是一个基本参数。 线性检测装置 --- 常数 非线性检测装置 --- k为输入量x的变量 环境温度能造成灵敏度随之变化；（温度漂移） 灵敏度越高，系统反映输入微小变化的能力就越强。但灵敏度越高，会影响系统的稳定性及测量范围。在同等输出范围的情况下，灵敏度越大测量范围越小。 静态特性 （四）分辨力 分辨力是指测试系统可能检测出被测信号的最小变化的能力，通常是以最小单位输出量变化所对应的输入量变化来表示。 分辨力与灵敏度有密切的关系，即为灵敏度的倒数。? 分辨力可以用绝对值?，也可以用满量程的百分比δ来表示。 对于数字测试系统，其输出显示系统的最后一位所代表的输入量即为该系统的分辨力； 静态特性 （五）信噪比 混杂在输出信号中的无用成分称为噪声。 信噪比的表达式： 定义1：20lgAS/AN (输出信号峰值/噪声信号峰值)； 定义2：10lgPS/PN (输出信号功率/噪声信号功率)； 一般仪器的信噪比要在40分贝以上。 静态特性 （六）示值范围、标称范围、量程、测量范围和动态范围 示值范围是显示装置上最大与最小示值的范围。 当仪器有多档量程时，用标称范围取代示值范围。 量程指标称范围两极限值之差的模。 如：温度计下限-30，上限80，则量程为110。 测量范围又称工作范围，指测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值。一般小于或等于标称范围。 动态范围是仪器所能测量的最强信号和最弱信号之比。 动态范围=20lg（最大信号幅值或有效值/最小信号的幅值或有效值） 测量范围可以随着输入信号的衰减或增益而改变，但动态范围不变。 静态特性 （七）漂移、回程误差、线性度 在输入不变的情况下，测量仪器的特性随时间缓慢变化的现象称为漂移。 温度的漂移（温漂）： 灵敏度的温漂、零位的温漂 --- 定量表示 线性度（非线性度）是指测试系统的输入、输出关系保持常值线性比例关系的程度 。常用量程内特性曲线与拟合直线的最大输出量偏差绝对值与满量程输出之比表示。 2.2 动态特性（Dynamic performance） 动态特性是指输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系 。 反映系统动态特性的指标有：工作频率范围、响应特性和响应时间。 工作频率范围：能确保测量仪器规定准确度的被测量频率范围。 响应特性：在确定条件下，激励和对应响应之间的关系。 响应时间：输入量和对应输出量两个特定时刻的时间间隔。 系统的动态特性一般通过描述系统的数学模型如微分方程、或找出系统的动态特性函数如传递函数、频率响应函数等来进行研究。 重要结论： 线性系统具有频率保持特性的含义是输入信号的频率成分通过线性系统后仍保持原有的频率成分。 根据输入信号的频率成分确定输出信号的频率成分，识别输出信号的真伪及噪声、干扰； 比较输入输出信号的频率成分，判断系统是否为线性系统。 2.2.1 测试