测量系统的基本特性.ppt

案例:桥梁固频测量原理：在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。第63页，共96页，星期日，2025年，2月5日2.3.2典型测量系统的动态特性及分析测量系统的种类和形式很多，一般可以简化为一阶或二阶系统。1．典型一阶的频率响应视为一阶测量系统的微分方程的通式，可改写为在工程上，将（2-34）第64页，共96页，星期日，2025年，2月5日常数，一般记为；——系统的灵敏度s，具有输出/输入的量纲。由于在线性测量系统中灵敏度s为常数，在动态特性分析中，s只起着使输出量增加s倍的作用。在讨论任意测量系统时，令式中——具有时间的量纲，称为系统的时间第65页，共96页，星期日，2025年，2月5日灵敏度归一化后，式（2-34）写成该系统的传递函数H(s)，频率特性、幅频特性、相频特性分别为传递函数：频率响应函数：幅频特性：相频特性：第66页，共96页，星期日，2025年，2月5日典型例：图2-7所示的由弹簧阻尼器组成的机械系统其微分方程为或式中k——弹性刚度；c——阻尼系数；τ——时间常数，τ=c/k。第67页，共96页，星期日，2025年，2月5日动态特性讨论：图2-8为一阶系统的频率响应特性曲线。由图2-8看出，时间常数越小，频率响应特性越好。21.0520.10.210521.00.50.20.1-80°-60°-40°-20°0°101.00.70.50.50.40.30.20.1ωτφ(ω)(a)幅频特性；(b)相频特性。(a)(b)图2-8一阶测量系统的频率特性ωτA(ω)第68页，共96页，星期日，2025年，2月5日重复性误差为随机误差，引用误差表示形式为:△R——同一激励量对应多次循环的同向行程响应量的极差第31页，共96页，星期日，2025年，2月5日重复性是指标定值的分散性，是一种随机误差，也可以根据标准偏差来计算△R:子样标准偏差K——置信因子，K=2时，置信度为95%;K=3时，置信度为99.73%。标定循环次数第32页，共96页，星期日，2025年，2月5日标准偏差σ按贝塞尔公式计算,即、、——正、反行程各标定点响应量的标准偏差——正、反行程各标定点的响应量的平均值第33页，共96页，星期日，2025年，2月5日j——标定点序号，j＝1、2、3、…、m；i——标定的循环次数，i＝1、2、3、…、n；yjiD、yjiI——正、反行程各标定点输出值再取σjD、σjI的均方值为子样的标准偏差σ,则第34页，共96页，星期日，2025年，2月5日6．准确度准确度是指测量仪器的指示接近被测量真值的能力。准确度是重复误差和线性度等的综合。准确度可以用输出单位来表示:第35页，共96页，星期日，2025年，2月5日准确度表示测量的可信程度，准确度不高可能是由仪器本身或计量基准的不完善两方面原因造成。在工程应用中多以仪器的满量程百分比误差来表示，即:第36页，共96页，星期日，2025年，2月5日7．分辨率分辨率：是分辨力与整个测量范围的百分比。表明测试装置的相对分辨能力分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。数字测试系统：输出显示系统的最后一位所代表的输入量模拟测试系统：输出指示标尺最小分度值的一半所代表的输入量第37页，共96页，星期日，2025年，2月5日为了保证测量系统的测量准确度，工程上规定：测量系统的分辨率应小于允许误差的1/3,1/5或1/10。可以通过提高仪器的敏感单元的增益的方法来提高分辨率。测量仪器必须有足够高的分辨率。第38页，共96页，星期日，2025年，2月5日9漂移