03-检测系统组成与静态特性 湘潭大学 自动检测技术 期末复习.ppt

1、主动式 2、被动式 5、按检测过程中是否向被测对象施加能量分类 检测系统的分类 静态模型、静态特性指标 2、动态特性 动态模型、动态特性 1、 静态特性 典型环节动态特性分析 四、检测系统的基本特性 静态特性：检测系统在被测量处于稳定状态时的输入输出关系 检测系统 输入量x 输出量y 理想状态： 实际状态： a --- 零点输出 b --- 理论灵敏度 线性关系 非线性关系 x y a O 静态模型 检测系统的静态特性 x y 非线性原因(结构原理性原因除外)： 误差因素 检 测 系 统 输入 x 输入 y = f(x) 温度 湿度 压力 冲击 振动 磁场 电场 摩擦 间隙 松动 迟滞 蠕变 变形 老化 外界干扰 检测系统的静态特性 检测系统的静态特性 测量范围、上下限及量程 测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量 的范围 测量下限：测量范围的最小值 测量上限：测量范围的最大值 量程：量程=测量上限值-测量下限值 例：某温度测量仪表的下限值是-50℃，上限值为150℃， 则其测量范围可表示为-50℃～150℃，量程为200℃ 检测系统的静态特性 测量范围、上下限及量程 被测对象 传感器 基本转换电路 测量电路 计算机 A/D 检测系统的静态特性 零点迁移和量程迁移 在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程。 X：被测变量值相对于量程的 百分数 Y：仪表指针位移或转角相对 于标尺长度的百分数 零点迁移和量程迁移示意 灵敏度 测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比 斜率： a. 线性检测系统：灵敏度为常数； 例：间隙式平板电容传感器 定义： b. 非线性检测系统：灵敏度为变数 说明： (灵敏度系数) ( sensitivity ) 灵敏度 双曲线、非线性 检测系统的静态特性 分辨力: 能够检测出的被测量的最小变化量 2、分辨率 --- 是相对数值： 定义： 1、分辨力 --- 是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，10ms，…… 说明： 表征测量系统的分辨能力 ( resolution ) 能检测的最小被测量的变换量相对于 满量程的百分数，如： 0.1%, 0.02% 3、阈值 --- 在系统输入零点附近的分辨力 检测系统的静态特性 检测系统的静态特性 纳米压痕仪 检测系统的静态特性 纳米压痕仪 检测系统的静态特性 纳米压痕仪 1.1、载荷力分辨率：3nN force resolution at a 1 load 1.2、可实现的最小载荷接触力：小于100nN 1.3、可实现的最大载荷：大于等于10mN 1.4、位移分辨率：0.0004nm 1.5、可实现的最小位移：小于0.2nm 1.6、可实现的最大位移：20 检测系统的静态特性 检测系统的静态特性 纳米压痕仪 检测系统的静态特性 讨论： 1、灵敏度和仪表放大倍数的关系： 　　 2、灵敏度和分辨率的关系： 3、灵敏度的可传递性 在由多个仪表组成的测量或控制系统中，灵敏度具有可传递性。例如首尾串联的仪表系统 即前一个仪表的输出是后一个仪表的输入 ，其总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。 检测系统的静态特性 误 差 绝对误差：绝对误差 = 示值－约定真值 相对误差：相对误差（%）= 绝对误差/约定真值 引用误差：引用误差（%）= 绝对误差/量程 最大引用误差： 最大引用误差（%） = 最大绝对误差/量程 允许误差：最大引用误差≤允许误差 基本误差、附加误差、动态误差 检测系统的静态特性 精确度 仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量 精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高 曲线1：实际上升曲线 曲线2：实际下降曲线 曲线1和2愈接近直线OA， 则仪表的精度等级越高 精度等级确定过程示意 * 材料与光电物理学院 测控技术与仪器 一、讨论：“仪器” 与“机器”的区别、关系 二、检测仪表控制系统 三、检测系统的构成与分类 四、检测系统的基本特性 1、静态特性 2、动态特性 提 纲 讨 论 “仪器” 与“机器”的区别、关系 讨 论 发展仪器首先必须澄清一个概念，“仪器”不是“机器”。不过，人们经常认为仪器只是机械，仪器工业是机械工业的一个组成部分。这种概念或许是由于国家把仪器工业归口机械部管理而导致的。 同时，在学科上，仪器科技仅是机械学科的一个分支。由此，人们在很长一段时间里对仪器的认识产生了误区，导致这一领域发展严重滞后。 讨 论 事实上，仪器与机器有很大差异。机器是改造世界的工具，以认识世界为基