電氣測量技術(shù)-第3章 測量系統(tǒng)的基本特性

1、1第三章第三章 測量系統(tǒng)的基本特性測量系統(tǒng)的基本特性電氣測量技術(shù)電氣測量技術(shù)23.1 概述概述第三章：測量誤差及其分析第三章：測量誤差及其分析3測量系統(tǒng)的基本特性測量系統(tǒng)的基本特性測量系統(tǒng)：根據(jù)研究對象可大可小即可是：眾多環(huán)節(jié)組成的，進(jìn)行檢測、調(diào)理、變換、顯示記錄等的完整系統(tǒng)也可是：組成完整系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)，如傳感器、調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡等，甚至更簡單的放大器、濾波器等測量系統(tǒng)基本特性：測量系統(tǒng)與輸入、輸出間的關(guān)系。可描述：測量過程：已知測量系統(tǒng)特性，輸出可測，推斷輸入量根據(jù)被測量的要求組建多環(huán)節(jié)測量系統(tǒng)：已知測量系統(tǒng)特性和輸入，推斷和估計(jì)輸出量測量系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)與制作：已知系統(tǒng)輸入、輸出，推斷

2、系統(tǒng)特性。即：系統(tǒng)辨識。測量系統(tǒng)基本特性分為：靜態(tài)特性和動態(tài)特性根據(jù)輸入信號是否隨時(shí)間變化對外呈現(xiàn)的外部特性，但由內(nèi)部參數(shù)決定，是系統(tǒng)的固有屬性4連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)：輸入和輸出在時(shí)域的關(guān)系由微分方程組確立離散時(shí)間系統(tǒng)：輸入和輸出只在離散時(shí)刻存在時(shí)間序列，可由差分方程描述xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydnnmmmmnnnnn0111101111. 1. 1 1. 1011011kxbkxbmkxbmkxbkyakyankyankymmn圖3-1圖3-2本章只介紹連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)53.2 測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性測量系統(tǒng)的靜態(tài)特

3、性第三章：測量誤差及其分析第三章：測量誤差及其分析6測量系統(tǒng)靜態(tài)特性的概念測量系統(tǒng)靜態(tài)特性的概念測量系統(tǒng)靜態(tài)特性：被測對象處于靜態(tài)時(shí)，即輸入為不隨時(shí)間變化的恒定信號，測量系統(tǒng)輸入與輸出間的關(guān)系。輸出為穩(wěn)定后的輸出又稱為：刻度特性、標(biāo)準(zhǔn)曲線、校準(zhǔn)曲線微分方程中，各階導(dǎo)數(shù)為0，變?yōu)榫€性方程即：定常線性測量系統(tǒng)實(shí)際測量系統(tǒng)，輸入和輸出往往不是理想直線，其靜態(tài)特性可由多項(xiàng)式表示：SxytSxtxabty)()()(00.2210 xSxSSy7靜態(tài)系統(tǒng)特性的獲得方法靜態(tài)系統(tǒng)特性的獲得方法在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工作條件下：溫度范圍、大氣壓力、濕度，等給出輸入量由高精度輸入量發(fā)生器產(chǎn)生，數(shù)值已知的、準(zhǔn)確的、不隨時(shí)間變

4、化的輸入量測定輸出量由高精度儀器測定獲得一系列輸入、輸出數(shù)列，對讀數(shù)進(jìn)行修正工作條件偏離標(biāo)準(zhǔn)條件，將產(chǎn)生附加誤差計(jì)算輸入、輸出間的關(guān)系數(shù)表、繪制曲線、計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式8靜態(tài)特性的基本參數(shù)（靜態(tài)特性的基本參數(shù)（1）零位（零點(diǎn)）：輸入為0時(shí)的系統(tǒng)輸出值零位值應(yīng)從測量結(jié)果中消除有時(shí)，也需要人為遷移零位值。如變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號：420mA，4mA為零位值靈敏度：描述測量系統(tǒng)對輸入量變化的反應(yīng)能力通常由輸出變化量與輸入變化量之比來表征當(dāng)靜態(tài)特性為一直線時(shí)，靈敏度為其斜率，且為常數(shù)當(dāng)靜態(tài)特性為非線性特性時(shí)，靈敏度不是常數(shù)如輸入、輸出量綱相同，則靈敏度無量綱，稱為放大倍數(shù)0Sy dxdySxy輸入變化量輸出變

5、化量9靜態(tài)特性的基本參數(shù)（靜態(tài)特性的基本參數(shù)（2）靈敏度（續(xù)）如果系統(tǒng)由多個(gè)相互獨(dú)立的環(huán)節(jié)串聯(lián)組成，則總靈敏度等于各個(gè)環(huán)節(jié)靈敏度的乘積靈敏度高，即靈敏度數(shù)值大，表示相同輸入改變量產(chǎn)生的輸出變化量大分辨力：測量系統(tǒng)有效辨別輸入量最小變化量的能力又稱：靈敏度閾一般為最小分度值的1/51/2具有數(shù)字顯示器的測量系統(tǒng)，分辨力是一個(gè)分度值最小有效數(shù)字增加一個(gè)字時(shí)，相應(yīng)示值的該變量量程：測量系統(tǒng)能夠承受最大輸入量的能力等于測量系統(tǒng)示值上下限之差10靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)遲滯遲滯遲滯：表征測量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）和由大到?。ǚ葱谐蹋r(shí)靜態(tài)特性不一致的程度。又稱滯后量、滯

6、后或滯環(huán)用引用誤差形式表示：%100.SFmHYH量程測量系統(tǒng)的滿度值，即輸出量差值的最大值行程同一輸入量對應(yīng)正、反SFmYH.圖3-411靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)重復(fù)性（重復(fù)性（1）重復(fù)性：表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時(shí)，靜態(tài)特性不一致的程度表征了標(biāo)定值的分散性是一種隨機(jī)誤差用引用誤差形式表示：可用標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算R%100.SFRYRnKSR %7 .993%952時(shí)，置信度為；時(shí)，置信度為置信因子。標(biāo)準(zhǔn)偏差KKKS圖3-5差同一方向輸出量最大誤R12靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)重復(fù)性（重復(fù)性（2）用標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差S先用貝塞爾公式計(jì)算任一輸入量對應(yīng)的

7、正反方向標(biāo)準(zhǔn)差再用整個(gè)量程內(nèi)所有輸入量的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算整體標(biāo)準(zhǔn)差SnijDjiDjDyynS12)(11nijIjiIjIyynS12)(11數(shù)循環(huán)次數(shù)，對應(yīng)測試次輸入量的變化范圍標(biāo)定點(diǎn)序號，對應(yīng)系統(tǒng)為各自對應(yīng)的平均值值，正反行程各標(biāo)定點(diǎn)輸出ijyyyyjiIjiDjiIjiD,mijImijDSSmS12122113靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)重復(fù)性（重復(fù)性（3）用極差法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差S計(jì)算各標(biāo)定點(diǎn)正反行程標(biāo)定值的極差：計(jì)算正反行程 標(biāo)定值極差的平均值：標(biāo)準(zhǔn)偏差S為：dn為極差系數(shù)，與循環(huán)次數(shù)有關(guān)為循環(huán)次數(shù)niyyyyjiIjiIjIjiDjiDjD,.,2 , 1)min()max()m

8、in()max()(2111mjjImjjDmndS表3-114靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)線性度線性度線性度：測量系統(tǒng)靜態(tài)特性對選定擬合直線y=b+kx的接近程度用非線性引用誤差表示為：%100.SFmLYL最大偏差靜態(tài)特性與擬合直線的mL擬合直線的確定方法：理論線性度、最小二乘法、平均選點(diǎn)線性度、端基線性度最小二乘法線性度擬合使所有標(biāo)定點(diǎn)的擬合偏差的均方差最小理論線性度擬合：從原點(diǎn)（0,0）到滿量程（XFS，YFS）的直線又稱：絕對線性度平均選點(diǎn)線性度擬合測量點(diǎn)等分兩組通過兩組中心的直線15靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度，俗稱精度描述方法1：準(zhǔn)確度等級指數(shù)。

9、準(zhǔn)確度指數(shù)a越小，準(zhǔn)確度越高a%表示的是允許誤差大小，不是實(shí)際誤差凡國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有準(zhǔn)確度等級指數(shù)的正式產(chǎn)品，均應(yīng)采用描述方法2：簡化表示為“精度”適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定有準(zhǔn)確度等級指數(shù)的產(chǎn)品精度可由線性度、遲滯、重復(fù)性之和表示粗略的簡化表示RHLA16靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)可靠性可靠性可靠性：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，及在保持運(yùn)行指標(biāo)不超限情況下，執(zhí)行其功能的性能。非常重要的性能平均無故障時(shí)間MTBF：標(biāo)準(zhǔn)條件下不間斷工作，直到發(fā)生故障的平均時(shí)間即相鄰兩次故障間隔時(shí)間的平均值無故障時(shí)間：標(biāo)準(zhǔn)條件下不間斷工作，直到發(fā)生故障的時(shí)間可信任概率：由于元件參數(shù)漸變，而使儀表誤差在給定時(shí)間內(nèi)仍保持技術(shù)條件規(guī)

10、定限度以內(nèi)的概率最佳值在：0.80.9。過低，可靠性不高；過高，成本高故障率，或失效率：平均無故障時(shí)間的倒數(shù)失效率為0.03%kh，則1000小時(shí)后，故障概率為0.03%有效度，或可用度：MTTRMTBFMTBF平均修復(fù)時(shí)間平均無故障時(shí)間可用度17靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)其它其它穩(wěn)定性：在規(guī)定工作條件范圍和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)性能保持不變的能力。一般以重復(fù)性的數(shù)值和觀測時(shí)間長短表示，如：2.1mV/8h；一個(gè)月不超過1%滿量程輸出；等影響系數(shù)：指示值變化量與影響因素變化量的比值表征溫度、大氣壓、振動等外部狀態(tài)變化，以及電壓、頻率等工作條件變化給予指示值的影響。輸入電阻與輸出電阻前一環(huán)節(jié)

11、輸出電阻為后一環(huán)節(jié)的信號源內(nèi)阻后一環(huán)節(jié)輸入電阻為前一環(huán)節(jié)的負(fù)載理想情況：輸出電阻=0，輸入電阻=183.3 測量系統(tǒng)的動態(tài)特性測量系統(tǒng)的動態(tài)特性第三章：測量誤差及其分析第三章：測量誤差及其分析19動態(tài)特性的基本概念動態(tài)特性的基本概念動態(tài)特性：反映測量系統(tǒng)測量動態(tài)信號的能力被測信號一般并非常量，而是隨時(shí)間變化的動態(tài)信號實(shí)際測量系統(tǒng)，輸出只能在一定頻率范圍內(nèi)、對應(yīng)一定動態(tài)誤差的條件下反映輸入信號理想測量系統(tǒng)，輸出和輸入隨時(shí)間變化規(guī)律相同研究動態(tài)特性的目的根據(jù)信號頻率范圍及測量誤差要求，確立測量系統(tǒng)已知測量系統(tǒng)動態(tài)特性，估算輸出信號頻率范圍與對應(yīng)的動態(tài)誤差測量系統(tǒng)的動態(tài)特性可用數(shù)學(xué)模型表示。三種形式

12、時(shí)域中的微分方程復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)頻率域中的頻率特性已知一種模型，可推導(dǎo)出另兩種模型是系統(tǒng)固有屬性20測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（1）微分方程：一般為常系數(shù)線性微分方程傳遞函數(shù)：零初始條件下，輸出y(t)的拉氏變換Y(s)和輸入x(t)的拉氏變換X(s)之比xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydnnmmmmnnnnn0111101111.的常數(shù)為由系統(tǒng)固有屬性確定和0101,.,.,bbbaammn01110111.)()()(asasasbsbsbsbsXsYsHnnnmnmm00)()()()(tsttstdtetxsXdtetysY其中：21測量系

13、統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（2）頻率響應(yīng)特性：零初始條件下，輸出y(t)的傅里葉變換Y()和輸入x(t)的傅里葉變換X()之比簡稱頻率特性是傳遞函數(shù)的特例：S=0+j頻率特性可用指數(shù)形式表示：幅頻特性：相頻特性：頻率特性的實(shí)驗(yàn)獲取方法傅里葉變換法：零初始條件下，對輸入、輸出FFT變換，得輸入單一頻率信號，測量輸出；改變頻率，可得。01110111)(.)()()(.)()()()()(ajajajbjbjbjbXYHnnnmnmm00)()()()(ttjttjdtetxXdtetyY其中：)()()(jeAH)()()()(XYHA)()()()(XYH22一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一階系統(tǒng)的

14、數(shù)學(xué)模型典型的一階系統(tǒng)：RC串聯(lián)電路以電源電壓ui為輸入量，電容電壓u0為輸出量選定輸入、輸出很重要為什么不選i作為輸出？微分方程：傳遞函數(shù)：頻率特性：iiuudtduuudtduRC0000為時(shí)間常數(shù)RCssUsUsHi11)()()(0jUUHi11)()()(023二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（1）典型的二階系統(tǒng)：RLC串聯(lián)電路以電源電壓ui為輸入量，電容電壓u0為輸出量微分方程：iuudtduRCdtudLC0020224二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（2）標(biāo)準(zhǔn)形式二階微分方程：傳遞函數(shù)：頻率特性：121)()()(0220ssKsXsYsHkxydtdydtyd02

15、22021阻尼比（率）系統(tǒng)固有角頻率一般令倍數(shù)靜態(tài)靈敏度，直流放大:2:11K:0LCRLCK02021)()()(jKXYH25高階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型高階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型高階系統(tǒng)可以看做若干個(gè)一階和二階系統(tǒng)的串聯(lián)或并聯(lián)26測量系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)測量系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)動態(tài)特性參數(shù)有哪些：一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)二階系統(tǒng)的固有角頻率0和阻尼比掌握動態(tài)特性參數(shù)，有哪些作用？有了參數(shù)可以建立數(shù)學(xué)模型有了數(shù)學(xué)模型，可以推算出系統(tǒng)對任一輸入的響應(yīng)動態(tài)特性參數(shù)須動態(tài)標(biāo)定，即由實(shí)驗(yàn)測定參數(shù)是系統(tǒng)固有屬性，但不能自動獲取參數(shù)動態(tài)標(biāo)定的兩種常用方法頻率響應(yīng)：系統(tǒng)對不同頻率正弦輸入信號的響應(yīng)特性。穩(wěn)態(tài)輸出時(shí)的幅頻特性和相頻特

16、性。即頻率特性階躍響應(yīng)：系統(tǒng)對階躍輸入信號的響應(yīng)特性。暫態(tài)特性27一階系統(tǒng)的頻率特性與特征參數(shù)一階系統(tǒng)的頻率特性與特征參數(shù)頻率特性：幅頻特性：相頻特性：=1/時(shí)，1/時(shí)，幅值不斷減小。頻率增大10倍，幅值減小10倍（20dB）1/稱為轉(zhuǎn)折頻率，為最重要參數(shù)jH11)(2)(11)(H)arctan(odBH45),3(707.0)(28二階系統(tǒng)的頻率特性與特征參數(shù)（二階系統(tǒng)的頻率特性與特征參數(shù)（1）頻率特性：K=1幅頻特性：相頻特性：對數(shù)幅頻特性：020211)()()(jXYH20220211)()()(XYH )12arctan(20020220211lg20L29二階系統(tǒng)的頻率特性與特征

17、參數(shù)（二階系統(tǒng)的頻率特性與特征參數(shù)（2）低頻段：/01,L=-40lg(/0)dB頻率增大10倍，幅值減小100倍=0， L=-20lg(2)dB不同阻尼比，特性不同阻尼比0.707，系統(tǒng)無諧振和0為最重要的參數(shù)2021n30一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性與特性參數(shù)一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性與特性參數(shù)輸入為階躍信號：輸出的解析表達(dá)為：000)(tconstAttx)1 ()(teAty輸出為一指數(shù)曲線初始值為隨增加而增大無窮大時(shí)，趨于輸入值輸出與輸入始終存在誤差時(shí)間常數(shù)反映系統(tǒng)響應(yīng)速度越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快y()=0.63A, y(3)=0.95Ay(5)=0.99A如何判定系統(tǒng)為一階系統(tǒng)?如何測定和最終值y()

18、?即已知y(t)，如何動態(tài)標(biāo)定參數(shù)作為課后復(fù)習(xí)內(nèi)容31二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性與特性參數(shù)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性與特性參數(shù)根據(jù)阻尼比，二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)可分為三種情況01時(shí)，欠阻尼輸出=穩(wěn)態(tài)響應(yīng)KA+暫態(tài)響應(yīng)（按指數(shù)衰減振蕩分量）越大，振蕩角頻率d越小越大，衰減越快。=1時(shí)，臨界阻尼輸出=穩(wěn)態(tài)響應(yīng)KA+暫態(tài)響應(yīng)（按指數(shù)衰減直流分量）1時(shí)，過阻尼輸出=穩(wěn)態(tài)響應(yīng)KA+暫態(tài)響應(yīng)（兩項(xiàng)按指數(shù)衰減直流分量）工程中近似按一階系統(tǒng)對待221arctansin11)(0teKAtydt32二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的時(shí)域指標(biāo)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的時(shí)域指標(biāo)有阻尼自然振蕩角頻率有阻尼自然振蕩周期峰值時(shí)間絕對超調(diào)量相對超調(diào)量如何測定上述參

19、數(shù)以及和0?即已知y(t)，如何動態(tài)標(biāo)定參數(shù)作為課后復(fù)習(xí)內(nèi)容201dddT22ddpTtptppeyytyt0)()()()(ptppAKeytytM0)()()(33動態(tài)誤差的基本概念動態(tài)誤差的基本概念動態(tài)誤差：從0到時(shí)間范圍內(nèi)，測量系統(tǒng)輸出值與最終值存在隨時(shí)間變化的誤差。從測量系統(tǒng)的動態(tài)特性來看，任何測量過程，都自始至終存在動態(tài)誤差。動態(tài)誤差與信號頻率有關(guān)，與系統(tǒng)特性參數(shù)有關(guān)對于恒定輸入，隨時(shí)間推移，誤差會逐步減小對于動態(tài)輸入信號，誤差可能不會逐步減小動態(tài)誤差估算和減小是個(gè)重要問題95%的輸入信號都是動態(tài)信號須估算在信號頻率范圍內(nèi)，動態(tài)誤差大小如動態(tài)誤差超過允許范圍，則用更換性能更好的測量

20、系統(tǒng)，或采用補(bǔ)償措施。34廣義動態(tài)誤差廣義動態(tài)誤差廣義動態(tài)誤差：測量系統(tǒng)的頻率特性與所要執(zhí)行功能的理想頻率特性之間的誤差理想頻率特性與執(zhí)行的功能對應(yīng)包含幅值誤差和相位誤差動態(tài)誤差分為時(shí)域形式和頻域形式動態(tài)幅值誤差：動態(tài)相位誤差：動態(tài)誤差形式多樣測量系統(tǒng)頻率特性不同執(zhí)行功能不同，理想頻率特性也不同)()()()(jWjWjWNN為理想頻率特性為測量系統(tǒng)頻率特性)()(jWjWN)(-)()(N為理想相頻特性為測量系統(tǒng)相頻特性)()(N35一階系統(tǒng)的動態(tài)誤差一階系統(tǒng)的動態(tài)誤差信號傳遞功能的理想頻率特性：一階系統(tǒng)的頻率特性：動態(tài)幅值誤差為：相位誤差：一階系統(tǒng)的通頻帶：00轉(zhuǎn)折頻率時(shí)，幅值誤差已經(jīng)達(dá)到

21、-29.3%(3dB)一般以幅值誤差5%(10%)劃定系統(tǒng)工作頻帶，對應(yīng)0.30 (0.50 )0)()()(KWKWNNjKH1)(1)(111)(11)(202為系統(tǒng)轉(zhuǎn)折角頻率/10)arctan(36二階系統(tǒng)的動態(tài)誤差（二階系統(tǒng)的動態(tài)誤差（1）信號傳遞功能的理想頻率特性： 二階系統(tǒng)的頻率特性：動態(tài)幅值誤差為：相位誤差： 0)()()(KWKWNN02021)(jKH1)2()(11)(20220為阻尼比為系統(tǒng)固有角頻率0 )12arctan(20037二階系統(tǒng)的動態(tài)誤差（二階系統(tǒng)的動態(tài)誤差（2）當(dāng)阻尼比在0.60.8范圍時(shí)，二階系統(tǒng)頻帶最寬38微分器的動態(tài)誤差微分器的動態(tài)誤差對應(yīng)微分運(yùn)算

22、功能的理想頻率特性，幅頻特性、相頻特性： 實(shí)際微分器的動態(tài)幅值誤差為：相位誤差：常數(shù)oNDNDNDWjW90)()()(1)(1)()()()(jWjWjWjWDNDNDDD 90D39積分器的動態(tài)誤差積分器的動態(tài)誤差對應(yīng)積分運(yùn)算功能的理想頻率特性，幅頻特性、相頻特性： 實(shí)際微分器的動態(tài)幅值誤差為：相位誤差：常數(shù)oNININIWjW90)(1)(1)(1)()()()()(jWjWjWjWININIII 90I403.4 測量系統(tǒng)組建的基本原則測量系統(tǒng)組建的基本原則第三章：測量誤差及其分析第三章：測量誤差及其分析41現(xiàn)代測量系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)傳感器（S1）、調(diào)理電路（S2）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（S3）測

23、量系統(tǒng)組建的基本原則：使測量系統(tǒng)的基本參數(shù)、靜態(tài)特性、動態(tài)特性均達(dá)到預(yù)先規(guī)定的要求預(yù)估工作：根據(jù)對測量系統(tǒng)的要求，選擇與確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)是測量系組建的關(guān)鍵如果確定的環(huán)節(jié)性能過好，則成本高；反之則不能滿足要求需要反復(fù)設(shè)定、權(quán)衡調(diào)整，直至最后確定屬于誤差分配問題現(xiàn)代測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組建原則現(xiàn)代測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組建原則42基本參數(shù)的估計(jì)基本參數(shù)的估計(jì)基本參數(shù)的預(yù)估：分辨力、量程分辨力的構(gòu)成：總分辨力等于各個(gè)環(huán)節(jié)分辨力的乘積預(yù)估流程先確定傳感器類型及靈敏度值S1再進(jìn)行調(diào)理電路增益S2與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分度值S3的權(quán)衡測量范圍較大時(shí)，可能不能兼顧量程和分辨力的性能要求如電流測量范圍要求200A，分辨率要求0.

24、1A，則8位AD和10位AD均不能滿足要求兼顧量程和分辨力性能要求的措施設(shè)置多種增益。根據(jù)信號大小自動調(diào)整不同增益的檔位選用多位AD轉(zhuǎn)換器。如12位以上的AD321SSSvyuvxuxyS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分度值調(diào)理電路系統(tǒng)增益?zhèn)鞲衅黛`敏度vySuvSxuS32143模擬部分動態(tài)性能的預(yù)估（模擬部分動態(tài)性能的預(yù)估（1）要求：在一定頻率范圍內(nèi)，動態(tài)幅值誤差小于一定限值，如5%。模擬部分總的頻率特性信號傳遞功能的理想頻率特性廣義動態(tài)幅值誤差：)()()()()()()()()(21WWXUUVXVW0)()()(KWKWNN%100)()()()(NNWWW44模擬部分動態(tài)性能的預(yù)估（模擬部分動態(tài)性能的

25、預(yù)估（2）傳感器與調(diào)理電路均為一階系統(tǒng)，有選定1，2，計(jì)算限定頻帶內(nèi)幅值誤差是否滿足允許值。如5%傳感器為二階系統(tǒng)，調(diào)理電路為一階系統(tǒng)，則有選定傳感器固有角頻率、阻尼比和調(diào)理電路時(shí)間常數(shù)，計(jì)算出在限定頻帶內(nèi)幅值誤差是否滿足允許值。如5%含傳感器的測量系統(tǒng)，動態(tài)性能主要受傳感器的限值1)(11)(11)(2221為調(diào)理電路帶寬為調(diào)理電路時(shí)間常數(shù)為傳感器時(shí)間常數(shù)bbff21211)(11)2()(11)(2220220為傳感器阻尼比為傳感器固有角頻率045數(shù)字部分動態(tài)性能的預(yù)估（數(shù)字部分動態(tài)性能的預(yù)估（1）數(shù)字部分與動態(tài)誤差有關(guān)的指標(biāo)：A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間Tc采樣/保持器的孔徑時(shí)間Tap與孔徑抖

26、動時(shí)間TajA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間Tc的選取fH為被測信號最大頻率n為A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)采樣/保持器的孔徑時(shí)間Tap與孔徑抖動時(shí)間Taj的選取可通過軟件提前下達(dá)指令措施消除孔徑時(shí)間Tap的延時(shí)影響被測信號頻率最大值主要受限于孔徑抖動時(shí)間TajHnCfT1212HnAJfT121246靜態(tài)性能的預(yù)估（靜態(tài)性能的預(yù)估（1）靜態(tài)性能的預(yù)估：按照總誤差的限定值，對組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行誤差分配。誤差預(yù)分配綜合調(diào)整再分配再綜合靜態(tài)性能滿足要求對于各個(gè)環(huán)節(jié)級聯(lián)的測量系統(tǒng)其輸出為：總相對誤差等于各環(huán)節(jié)相對誤差之和：如何證明？進(jìn)一步分析各環(huán)節(jié)誤差因素，有如：傳感器可分為遲滯、重復(fù)性等則總相對誤差為各環(huán)節(jié)各因素之和：主要針對系統(tǒng)誤差為各個(gè)環(huán)節(jié)的增益3213