检测与转换选读.ppt

e.最小二乘拟合（拟合精度最高） x y=kx+b y 灵敏度 表征传感器对输入量变化的反应能力 灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K来表示： (a) 线性传感器 (b) 非线性传感器 传感器的灵敏度 若输出和输入都是同一量纲时，则称为放大倍数或倍率。例如，一种机械式位移传感器当输入信号(位移量)有0.01mm的变化时，输出信号也是位移量，为10mm，此时 K＝10/0.01＝1000 K越大，表示仪器越灵敏。从图形上看，它表示特性曲线的斜率。 如果特性曲线是一根直线，则K是常数，意即系统是线性的；如果特性曲线是一根曲线，则K是变量，意即测量系统具有非线性特性，其灵敏度(曲线上各点的斜率)是变化的。K＞0，表示输出量随之输入量的增加而增大；而K＜0，则表示输出量随输入量的增加而减少。 灵敏度作图 作图法求灵敏度过程 x y x1 Δx Δy 0 切点 传感器 特性曲线 xmax 传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。 迟滞 传感器在正（输入量增大）、反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合的现象称为迟滞，表达式： —正反行程间输出的最大差值。 —满量程输出。 迟滞特性 x ΔHmax Y 正行程特性 反行程特性 影响：分辨力变差 希望：迟滞越小越好。 重复性 传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。 正行程的最大重复性偏差 反行程的最大重复性偏差 取较大者为 重复特性 x ΔRmax1 ΔRmax2 y 零点漂移 传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器的输出量随时间变化，此现象称为漂移。 零漂＝ 式中　ΔY0　——最大零点偏差； YFS ——满量程输出。 温漂 传感器在外界温度下输出量发出的变化 温漂＝ 式中　Δmax —— 输出最大偏差； 　　　ΔT —— 温度变化范围； YFS —— 满量程输出。 2 传感器的动态特性 动态特性:指传感器的输出对随时间变化的输入量的响应特性。反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。 研究传感器的动态特性主要是从测量误差角度分析产生动态误差的原因以及改善措施。 时域：瞬态响应法 频域：频率响应法 传感器动态特性 动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。传感器动态特性可由下列方法表达： 2.传递函数： 1.微分方程： 测量系统的基本动态特性是指在动态测量时，测量系统的输出量与随时间变化的输入量之间的函数关系，就是通常所讲的输出与输入的瞬时响应。更一般说来，就是测量系统的过渡过程曲线。用体温表测量体温，要过几分钟才能读数，这时因为时间短了，达不到稳定值，要有一过渡过程。一个测量系统的动态特性标志着它的动态品质的好坏，当测量系统的极限频率等于被测信号的最高频率时，便可认为测量系统本身能够完成被测信号的测量任务。反之，如果测量系统的极限频率低于被测信号的最高频率时，测量系统的输出就跟不上输入的被测信号，而产生较大的动态误差。也就是说，若一台仪器的输出信号是紧紧追踪一个急速波动的输入信号，这台仪器就具有良好的动态响应。 一阶传感器的阶跃响应 对一阶系统的传感器，设在t=0时， x和y 均为0，当t0时，有一单位阶跃信号输入,如图。 t x 0 1 t y 0 1 瞬态响应特性：时间响应 一阶传感器的时间常数τ越小越好 ⑴ 一阶传感器的单位阶跃响应 瞬态响应特性指标 ① 上升时间tr 输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所用的时间。 ② 响应时间ts 系统从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需要的时间。 ③ 峰值时间tp 阶跃响应曲线达到第一个峰值所需时间。 ④ 超调量σ 传感器输出超过稳态值的最大值ΔA，常用相对于稳态值的百分比σ表示。 d 在分析测量误差时，人们采用的被测量真值是指在确定的时间、地点和状态下，被测量所表现出来的实际大小。一般来说，真值是未知的，所以误差也是未知的。但有些值可以作为真值来使用。例如理论真值，它是理论设计和理论公式的表达值。还有计量学约定真值，它是由国际计量学大会确定的长度、质量、时间等基本单位。另外，考虑到多级计量网中计量标准的传递，高一级标准器的量值也可以作为相对真值。 例如，某测量长度的仪器；测量10mm的长度，绝对误差为0.001mm。另一仪器测量200mm长度，误差为0.01mm；这就很难按绝对误差的大小来判断测量精度高低了，这是因为后者的绝对误差虽然比前者大，但它相对于被测量的值却显得较小。 3.按误差来源分类 （1）工具误差 （2）方法误差 4.按被测量随时间变化的速度分类