测试系统的特性.ppt

处理：衰减、放大、调制和解调、滤波、运算和数字化等； 显示：模拟显示或数字显示。最简单是表头指示，常采用光线 示波器、笔录仪、屏幕显示器、打字机等输出设备。 §1-2 测试系统的基本特性 一、测试系统的相关概念 1. 测试系统的基本组成 （1）开环测量系统 全部信息变换只沿着一个方向进行 x为输入量，y为输出量，k1、 k2、 k3为各个环节的传递系数 输入、输出关系 （2）闭环测量系统 正向和反馈两个通道 其中?x为正向通道的输入量，? 为反馈环节的传递系数； 正向通道的总传递系数 输入、输出关系 讨论测试装置与其输入、输出的关系 测试系统所测量的非电量一般有两种形式：一种是稳定的，即不随时间变化或变化极其缓慢，称为静态信号；另一种是随时间变化而变化的，称为动态信号。 由于输入量的状态不同，测试系统所呈现出来的输出-输入特性也不同。存在所谓的静态（响应）特性和动态（响应）特性。 测试装置 输入x 输出y 测试系统的基本特性 输出-输入特性 2. 测试系统的基本特性------输出-输入特性 静态特性：在输入信号不随时间变化（即静态信号）情况下，描述测试系统输出与输入量间的一种函数关系。 二、测试系统的静态特性 在不考虑测试系统的蠕动效应和迟滞特性的条件下，测试系统的静态关系一般可用多项式代数方程来表示： 式中：x ：输入量；y ：输出量； a0 ：零位输出； a1：线性灵敏度，常用 k 或 S 表示； a2…an ：非线性项的待定系数。 如果a0 = 0，则测试系统的静态模型有四种有用的特殊形式 理想线性 非线性关系 式中：x ：输入量；y ：输出量；a0 ：零位输出； a1：线性灵敏度，常用 k 或 S 表示； a2…an ：非线性项的待定系数 在原点附近范围内基本是线性的 测试系统的静态特性是在静态标准条件下，通过测定静态特性参数来描述的。 测试系统静态特性是由几个主要指标描述的： （1）线性度 （2）灵敏度 （3）迟滞 （4）重复性 （5）精确度 （6）最小检测量 （7）漂移 理想的传感器是线性传感器！ 1. 静态特性性能指标 （1）线性度（非线性误差） 线性度：测试系统的输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度； 又称为非线性误差。 线性度可用下式计算 式中：?Lmax —— 输出量和输入量实际曲线与拟合直线之间的 最大偏差； YFS —— 输出满量程值。 实际曲线 拟合直线 拟合直线不同，其线性度不同 直线拟合的方法： ① 理论拟合； ② 过零旋转拟合； ③ 端点连线拟合； ④ 端点平移拟合； ⑤ 最小二乘法拟合 直线拟合的方法： ① 理论拟合：传感器输入与输出的理论公式；或取零点作为理论直线的起始点，满量程输出为终止点。 ② 过零旋转拟合：以零点为端点，旋转直线使测量范围内最大正误差与最大负误差绝对值相等。 ③ 端点连线拟合：测量点上下限的两个端点的连接线。 ④ 端点平移拟合：与端点连线平行，并使在整个测量范围内最大正误差与最大负误差绝对值相等的直线。 ⑤ 最小二乘法拟合：拟合的直线与实际曲线的所有点的平方和为最小，非线性误差较小。 （2） 灵敏度 灵敏度S：是测试系统在静态条件下输出量的变化Δy与相应的输入量的变化Δx的比值。 对于线性测试系统，其灵敏度就是它的静态特性的斜率 非线性测试系统的灵敏度是一个变量，即用dy/dx表示传感器在某一工作点的灵敏度。 灵敏度愈高，仪表的测量范围往往愈小。 （3） 迟滞（回差、滞环） 迟滞特性能表示测试系统在正向行程（输入量增大）和反向行程（输入量减小）期间，输出输入特性曲线不重合的程度。 式中：?Hmax —— 正反行程输出值的最大差值。 产生这种现象的主要原因：由测试系统的机械部分的磨损、间隙、松动、部件的内摩擦、积尘以及辅助电路老化和漂移等原因产生。 迟滞误差可以表示为 （4）重复性 重复性表示测试系统在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。 多次按相同输入条件测试的输出特性曲线越重合，其重复性越好。误差也越小。 重复性误差一般属于随机误差，常用标准偏差表示。 重复性误差也可用正反行程输出值的最大偏差计算 产生这种现象的主要原因类似迟滞现象的原因 （5）精确度（精度