第2章测量方法与测量系统1.ppt

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四、静态、稳态及动态测量 2.3 测量方法的分类 静态量 不随时间变化的(静止的)物理量,对其测量成为静态测量。如电阻值、导线长度等。 动态量 随时间不断变化的物理量,对其测量成为动 态测量。如气象云图监测、飞机飞行速度高度测量等。对 于随时间快速变化的物理系统,需要高速信号采集,快速信号变换、传输,实时信号分析、处理,从时域、频域来描述其运动性质、运动状态和运动过程等。 在电子测量中常见的动态信号有两种: ① 幅值随时间变化的信号,如正弦信号。 ② 频率随时间变化的信号,如调频信号。 稳态量 随时间有规律变化的物理量。如交流信号等。 1. 基本概念 四、静态、稳态、及动态测量 2.3 测量方法的分类 2. 基本方法 (1)静态(直流)测量技术 测量原理、方法、手段最 简单,测量过程不受时间限制,测量系统的输出与输入二 者之间有着简单的一一对应的关系和理想的特性,而测量 精度也最高,即基本测试方法是量值比较。 (2)稳态(交流)测量技术 用幅值随时间按正弦规律 变化的电信号作被测系统的激励,然后观测在此激励下的 输出响应,以频率为变量对被测线性系统进行的测量。故 又称正弦测量技术。 可测阻抗、增益、损耗、相移、群延迟时、非线性失 真度等线性系统的稳态参数 。 四、静态、稳态、及动态测量 2.3 测量方法的分类 2. 基本方法 (3)动态(脉冲)测量技术 对随时间瞬变冲激的对象,如力学中的爆炸、冲击、碰撞,电学中的放电、闪电、雷 击等进行的测量。 动态测量技术有两种方式: 一种是测量有源量,测量幅值随时间呈脉冲形或阶跃形变化(突变、瞬变)的电信号; 另一种是测量无源量,是以最典型的脉冲或阶跃信号作被测系统的激励,观察系统的输出响应(系统随时间变化的瞬态特性)。 2.4 测量系统的特性 测量系统 广义概念,指单台测量仪器,或由多台仪器及设备组成的多功能、综合性测量的完整测试系统。也可指组成测量系统中的某一环节或单元。 基本特性 测量系统的基本特性是测量系统所呈现 的外部特性,根据被测量随时间变化的特点,测量系统 的基本特性分两类: 一类是静态特性,即被测量静止不变或变化缓慢状 态下,测量系统的输入量与输出量间的函数关系。 另一类是动态特性,即被测量不断变化动态下,测量系统的输入量与输出量间的函数关系。 一、静态特性 2.4 测量系统的特性 1. 数学模型 理想的定常线性测量系统的静态特性的表达式为: y(t) = x(t) = Sx(t) b0 a0 y = Sx 实际测量系统的输入与输出往往不是理想直线(非线性),其静态特性的表达式为多项式: y = f(x) =∑ si xi = S0 + S1 x+ S2x2 + · · · + Snxn i=0 n 其中:S0、S1、S2、Sn是测量系统的定标系数为常量 ,反映系统静态特性曲线的形状。 当静态特性为一条直线时,多项式简写为 y = f(x) = S0 + S1 x S0 为零输出,S1 为静态传输系数(或静态增益)。 非线性 一、静态特性 2.4 测量系统的特性 2. 基本参数 基本参数:测量范围、量程、零位、灵敏度、分辨率、 飘移六项。 (1)测量范围 测量系统所能测量到的最小被测量(输入量)与最大被测量(输入量)之间的范围。 (2)量程 测量系统测量范围的上限值与下限值之差的模称为量 程,即R= ?Xmax- Xmin ?。 量程又称满度值,表征测量系 统能够承受最大输入量的能力。 例如温度测量系统的测量范围是-60~+1200C,其量程 为1800C。 一、静态特性 2.4 测量系统的特性 2. 基本参数 (3)零位(零点) 当输入量为零 x=0 时, 测量系统的输出量不为零的 数值(图中绿线所示)。 零位值: y =S0 零位值应从测量结果中 消除。例如通过调零机构或 者由软件扣除。 一、静态特性 2.4 测量系统的特性 2. 基本参数 灵敏度是描述测量系统对输入量变化反应的能力。 当静态特性为一直线时,直线的斜率即为灵敏度, 且为一常数;静态特性为非线性时,灵敏度不是常数。 灵敏度:S = = f(x) 输出量的变化量△y 输入量的变化量△x dy dx ′ (4)灵敏度 线性 非线性 非线性 多级测量系统的灵敏度 若测量系统是由灵敏度分别为S1,S2,S3等多个相互独立的环节组成时,测量系统的总灵敏度S为

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