测量系统基本特性.ppt

* * 第一节 测量系统静态特性 第二节 测量系统动态特性 第三节 测量系统的校准 第三章思考题 第三章 测量系统基本特性 第一节 测量系统静态特性 一、测量系统基本静态特性 一般情况下，测量系统的基本静态特性可以用下述的代数方程来描述： 式中：y为输出量；x为系统输入量； 为零位输出； 为系统灵敏度； 为非线性项的待定系数，i=1,2, …n。 对于理想测量系统，要求其静态特性曲线应该是线性的，在这种情况下， ， 由此得到 。 二、测量系统的静态性能指标 仪表的质量，可以用它的技术性能指标来衡量，选择和使用检测仪表，也要用技术性能指标作依据，因此需要了解仪表的技术性能指标。 1、量程 测量系统所能给出的被测量值的集合称为测量范围。其能测量的最大输入量和最小输入量分别称为测量上限和测量下限。测量上限和测量下限代数差的模称为测量系统的量程。 2、仪表的基本误差 仪表的基本误差是指在规定的技术条件下（所有影响量在规定值范围内），仪表全量程指示值中的最大引用相对误差，即 式中 △Xmax—— 仪表全量程指示值中的最大绝对误差值。 3、仪表的准确度（精度）等级 根据仪表设计和制造的需要，厂家对出厂的仪表规定了其基本误差不得超过某一允许值，这个规定的允许值称为仪表的允许误差。 仪表允许误差的大小表明了保证该仪表的示值所能达到的精确程度。因此，一般仪表的精度等级就是按国家统一规定的允许误差大小来划分的，即用仪表允许误差去掉百分号后的数字表示仪表的准确度等级。 例如，精度等级为0.5级的仪表，其允许误差为± 0.5％，即该仪表各点示值的绝对误差均不得超过仪表量程的± 0.5％。 我国仪表工业目前采用的准确度等级序列为：0.005、0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0。 对确定了准确度等级的仪表，测量值绝对误差最大值与该仪表量程有关，因此仪表量程不能选择过大。 仪表的选用原则： 假设仪表的精度等级为s，仪表的量程为0～xn，测量点为x，则仪表在x点邻近处的示值误差为： 一般x≤ xn，因此x越接近xn，测量准确度越高，即被测量越靠近测量上限，测量相对误差越小。 因此，仪表量程不能选择过大，为保证实际测量的精确度及考虑到使用上的安全，一般检测仪表的经常工作点（测量示值）应在仪表量程的 2/3～3/4处，对压力表应有较大的安全系数，可经常工作在仪表量程的1/2～2/3处。 4、仪表的变差（迟滞误差） 在规定的条件下，用同一仪表对被测量进行正、反行程的测量，即采用单方向逐渐增大和逐渐减小被测量的方法，使仪表从不同的方向反映 同一被测量的示值。对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点上的迟滞差值。 迟滞误差用全量程中最大的迟滞差值△yHmax与满量程输出值之比的百分数 表示： 迟滞误差是由于系统内部部件存在着摩擦、间隙等原因而造成死区所致。它是反映精密度的一个指标。 5、仪表的灵敏度 仪表输出信号的变化量△y和引起这个输出变化量的被测量变化量△x比值，称为仪表的灵敏度，即 对于线性测量系统，其灵敏度为一常数；而对非线性测量系统，灵敏度是随输入量的变化而变化的。 灵敏度特性 （a）线性测量系统 （b）非线性测量系统 仪表的灵敏度是表示仪表对被测量值反应能力的指标，仪表的灵敏度越高，其示值的位数越多，能反应的被测量值也越小。 但是仪表的灵敏度应与仪表的允许误差相适应，如果不适当地提高仪表的灵敏度，反而可能导致其精确度的下降。而且，把示值位数增多至小于仪表允许误差的精确程度也是毫无意义的。 因此，通常规定仪表刻度标尺上的分格值不应小于允许误差的绝对值。 6、仪表的灵敏限（分辨力） 仪表响应输入量微小变化的能力称为仪表的分辨力。分辨力是指能引起仪表指示器发生可见变化的被测量的最小变化量。