第2章检测系统基本特性.ppt

《第2章检测系统基本特性.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第2章检测系统的基本特性2.1静态特性及性能指标2.1.1检测系统的静态特性静态测量和静态特性：静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。静态特性：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。a0,a1,…,an为标定系数，它决定静态特性曲线的形状和位置。a0称为检测系统的零位值。8/28/202122.1.2系统的静态性能指标1.测量范围和量程测量范围：[xmin，xmax]xmin――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限）xmax――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。量程：例：温度-60~180℃L=？8/28/2

2、02132.灵敏度灵敏度是指检测系统在静态检测时，输出量的增量与输入量的增量之比的极限值，即图2－1－2检测系统的灵敏度8/28/20214若检测系统是由灵敏度分别为S1、S2、S3等多个相互独立的环节串联而成时，该检测系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积，即8/28/202153.分辨力与分辨率分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量。它说明了检测系统响应和分辨输入量微小变化的能力。分辨率：全量程中最大的即与满量程L之比的百分数。8/28/202164.精度（用误差来说明精度，第三节）5.线性度eL实际检测系统，由于多种原因，其输入量与输出量之间的关系大都

3、具有一定程度的非线性。检测系统的线性度通常用检测系统实际测得的输出－输入特性曲线（称为标定曲线）与其拟合直线之间的最大偏差与满量程输出比值的百分数来表示。注意：线性度和直线拟合方法有关。最常用的求解拟合直线的方法：端点法和最小二乘法8/28/20217图2-1-3线性度a.端基线性度；b.最小二乘线性度8/28/202186.迟滞eH（回程误差）检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行程）的测试过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。产生迟滞的原因：传感器机械部分存在不可避免的摩擦、间隙、松动、积尘等，引起？？？能量的吸收和消耗。8/28/202196.迟

4、滞eH（回程误差）迟滞的大小常用全量程中最大的迟滞ΔHmax（ΔHmax――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值）与满量程输出值之比的百分数表示图2-1-4迟滞特性8/28/2021107.稳定性与漂移稳定性：在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出现缓慢变化的程度。时漂：在输入信号不变的情况下，检测系统的输出随着时间变化的现象。温漂：随着环境温度变化的现象（通常包括零位温漂、灵敏度温漂）。8/28/2021112.2检测系统的动态特性及指标动态测量：当被测量随时间变化时，因系统总是存在着机械的、电气的和磁的各种惯性，而使检测系统不能实

5、时无失真地反映被测量值，这时的测量过程就称为动态测量。动态特性：检测系统动态测量时的输出－输入特性。动态特性是检测系统对于随时间变化的输入量的响应特性，是时间的函数。动态特性好的检测系统，其输出随时间变化的规律，将能再现输入随时间变化的规律，即具有相同的时间函数。8/28/202112理论方法是根据检测系统的数学模型，通过求解微分方程来分析其输出量与输入量之间的关系。常用实验的方法：频率响应分析法――以正弦信号作为系统的输入；瞬态响应分析法――以阶跃信号作为系统的输入。8/28/2021132.2.1检测系统的传递函数检测系统的理想动态特性要求：当输入量随时间变化时，输

6、出量能立即随之无失真的变化。但实际的传感器总是存在着弹性、惯性或阻尼元件，导致输出y(t)不仅与输入x(t)有关，还与输入量的变化速度dx/dt、加速度d2x/dt2等有关。在工程测试实践中，大多数检测系统属于线性时不变系统。从数学上可以用常系数线性微分方程表示检测系统输出量y(t)与输入量x(t)的关系：8/28/2021142.2.1检测系统的传递函数对上式作拉普拉斯变换，当输入x(t)和输出y(t)及它们的各阶时间导数的初始值（t=0时的值）为0时，则有整理可得，系统的传递函数8/28/2021152.2.1检测系统的传递函数线性系统的传递函数用傅里叶变换代替拉普

7、拉斯变换，可得到检测系统的频率特性：8/28/2021162.2.1检测系统的传递函数1.零阶系统系统方程：或传递函数：频率特性：幅频特性：相频特性：零阶系统是一个与时间和频率无关的系统，输出量的幅值与输入量的幅值成确定的比例关系，通常称为比例系统或无惯性系统。8/28/2021172.一阶系统微分方程：或传递函数：频率特性：幅频特性相频特性Ф(ω)=-arctan(ωτ)8/28/2021182.一阶系统图2-1-1一阶系统幅频及相频特性曲线（为方便起见，令k0=1）8/28/2021192.一阶系统图2-1-1一阶系统幅频及相频特性曲