第二章 测量系统的特性(新).ppt

第二章 测量系统的特性 能动学院 满长忠 dlman41@163.com 本章主要内容 本章主要介绍测量系统的： 测量系统的静态特性 测量系统的动态特性 测量系统的瞬态响应 测量系统的频率响应 测量系统的动态特性的标定 测量系统的动态特性的改进方法 概述 测量的质量在很大程度上取决于测量系统的特性，测量系统的特性分静态特性和动态特性。静态测量条件下，测量系统的输入量和输出量之间在数值上一般具有一定的对应关系，可以用一组性能指标来描述静态测量过程中的品质。动态测量时，由于测量系统的惰性，使系统的输出量不能正确反映同一时刻输入量的真实情况，因此必须考虑测量系统的动态特性。 实际上测量系统的静态特性也同样影响动态测量条件下的测量品质。但同时考虑静态特性的影响将使描述测量系统动态关系的微分方程的求解变得非常复杂。 测量系统的总的性能是由系统的静态特性和动态特性共同决定的。 2.1测量系统的基本静态特性 一、测量系统的基本静态特性 定义：是指被测物理量和测量系统均处于稳定状态时，系统的输 入量和输出量之间的函数关系。 输入量x和输出量y关系： a0,a1…an决定测量系统基本静态特性的参数。最理想的测量系统其静态特性曲线是线性的。静态特性可通过对测量系统的静态标定来获得。 2.1测量系统的基本静态特性 复杂测量系统：基本静态特性是诸测量设备静态特性的合成。 串联系统总的静态特性为： 若测量系统均具有线性的静态特性，则串联测量系统也具有线性静态特性： 同理：可求得并联测量系统、反馈测量系统的静态性能指标。 2.1测量系统的基本静态特性 二、测量系统的静态性能指标 1.准确度、精密度与精（确）度 a、准确度：指系统误差的大小，即仪器本身存在的恒定不变的误差。 b、精密度：指仪器在不存在系统误差的情况下，相同条件下多次重复测量所得数据的分散程度（紧密程度），所反映的是随机误差。 c、精（确）度：反映的是系统误差与随机误差的总的影响， 是在使用仪器时测量结果中总的误差大小 2.1测量系统的基本静态特性 仪器的准确度、精密度与精度之间的关系如下图所示。其中圆圈表示被测物理量的真值，黑点表示实际测量值。 。 2.1测量系统的基本静态特性 2.基本误差 仪器的绝对误差= 式中，A-真值； a-仪器读数。 仪器的相对误差= 仪器的引用误差= 式中， -仪器的量程范围。 2.1测量系统的基本静态特性 仪器的精度系指引用误差。即是指量程范围的每单位可能存在的最大误差。 例如：若某仪器的最大允许差 ≤1.5% ，则称该仪器的精度为1.5级。 3.灵敏度 定义：当输入量变化很小时，测量系统输出量的变化△y与引起这种变化的相应输入量的变化△x之比。 线性测量系统，其灵敏度是常量 非线性测量系统，其灵敏度将随输入量的变化而变化 2.1测量系统的基本静态特性 4.分辨率 分辨率是与灵敏度有关的另一静态性能指标，它是指测量系统能够检测出被测量最小变化量的能力。 在数字测量系统中，分辨率比灵敏度更为常用 5.量程 定义：测量系统所能测量的最大输入量与最小输入量之间的范围。 通常使被测量为系统量程的2/3～3/4为佳。 2.1测量系统的基本静态特性 6.迟滞误差（回差或变差） 测量系统对同一输入量，正、反 行程的输出量不相等称为迟滞；正、反 行程造成的输出量之间的差值则称为迟 滞差值；全量程中的最大迟滞差值 △Hmax与满量程输出值Ymax之比， 称为测量系统的迟滞误差。 2.1测量系统的基本静态特性 7.线性度 标定线：一台仪器的标定线，即指仪器制造厂在出厂前根据实测数据结果所做出的输入 与输出信号的关系曲线。 线性度：是指实际标定线 与理论直线的接近程度。 非线形误差： 2.1测量系统的基本静态特性 ①线性程度如何直接影响仪器读数的精度； ②一台仪器