第三章 测量系统的基本特性.ppt

AAAA FFF 第三章 测量系统的基本特性 3.1 概述 测量系统既指众多环节组成的对被测物理量进行检测、调理、变换、显示或记录的完整系统，如含有传感器、调理电路、数据采集、微处理器或测试仪器；又指组成完整测量系统中的某一环节或单元，如传感器、调理电路、数据采集卡、测试仪器；甚至可以是单一的测量环节，如放大器、电阻分压器、RC滤波器……。 测量系统的特性是指系统的输入与输出的关系。 已知测量系统的特性，输出可测，那么通过该特性和输出来推断导致该输出的输入量。 已知测量系统特性和输入，推断和估计系统的输出量。 由已知或观测系统的输入、输出，推断系统的特性。 3.1 概述 根据输入信号x（t）随时间变化还是不随时间而变，测量系统的基本特性分为静态特性和动态特性。这是测量系统对外呈现出的外部特性，由其内部参数及系统本身的固有属性决定。 3.2 测量系统的静态特性 测量系统的静态特性又称“刻度特性”、“标准曲线”或“校准曲线”。当被测量处于静止状态，即测量系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，此时测量系统输入与输出之间所呈现的关系就是静态特性。 y(t) = Sx(t) 或简写为 y＝Sx 这是理想的定常线性测量系统的静态特性表达式。 对于实际的测量系统，输入与输出往往不是理想直线，其静态特性由多项式表示： y = S0+ S1 x+ S2 x2+ ……… （S0，S1，S2…..——常量， y——输出量， x——输入量） 3.2.1 静态特性的获得 采用定期校验等方式，在规定的工作条件下，由高精度输入量发生器给出一系列准确稳定的输入量，用高精度测量仪器测量被校测量系统的对应输出量，从而得到被校测量系统的静态特性。 （2）灵敏度 灵敏度表示测量系统对输入量变化的反应能力，由静态条件下测量系统的输出变化量Δy与输入变化量Δx之比来表征。 输出量的变化量 Δy dy S= = 输入量的变化量 Δx dx 理想的静态量测量系统应具有单调、线性的输入输出特性，其斜率为一常数。此时，系统的灵敏度等于特性曲线的斜率。当静态特性是非线性时，灵敏度不是常数。  （3）分辨力 又称“灵敏度阀”。分辨力表征测量系统能够有效辨别输入量最小变化量的能力，即能引起响应量发生变化的最小激励变化量。分辨力越高，表示测量仪器对分辨输入量的微小变化的能力越强。 对数字仪表来说，其分辨力相当于最小有效数字变化一个字时，其对应的输入值的变化量，也即相当于一个分度值。 为了保证测量系统的测量准确度，工程上规定：测量系统的分辨力应小于允许误差的1/3、1/5或1/10。 （4）量程 测量系统能测量的最小输入量（上限值）与最大输入量（下限值）之间的范围称为量程。又称“满度值”，表征测量系统能够承受的最大输入量，当输入量在量程范围之内，测量系统能正常工作，反之如输入超量程，则系统将无法正常工作。 3.2.3 静态特性的质量指标 （1）迟滞性 也称滞后量、滞后或回程误差。表征测量系统在全量程范围内，输入量由小到大（正行程）和由大到小（反行程）两者静态特性的不一致程度。 ΔH m—— 同一输入量对应正反行程输出 量的最