檢測技術(shù)—第一章ppt課件

1、 丈量的目的是希望經(jīng)過丈量獲取被丈量的真實丈量的目的是希望經(jīng)過丈量獲取被丈量的真實值。值。但由于種種緣由但由于種種緣由, 例如例如, 傳感器本身性能不非傳感器本身性能不非常優(yōu)良常優(yōu)良, 丈量方法不非常完善丈量方法不非常完善, 外界干擾的影響等外界干擾的影響等, 都會呵斥被測參數(shù)的丈量值與真實值不一致都會呵斥被測參數(shù)的丈量值與真實值不一致, 兩者兩者不一致程度用丈量誤差表示。不一致程度用丈量誤差表示。 丈量誤差根本概念丈量誤差根本概念 丈量誤差就是丈量值與真實值丈量誤差就是丈量值與真實值之間的差值。之間的差值。 它反映了丈量質(zhì)量它反映了丈量質(zhì)量的好壞。的好壞。 一、有關(guān)名詞術(shù)語一、有關(guān)名詞術(shù)語真

2、值；真值；標稱值標稱值示值示值精度精度反復性反復性誤差公理誤差公理1、真值：被丈量的真實數(shù)值，真值是真實存在的，但不可丈量。 1實際真值。如：一大氣壓下水的沸點為100 2商定真值。如：米、千克、安培 米的定義：光在真空中，在1/299792458秒時間間隔內(nèi)所行途徑的長度。 3相對真值。如：也叫實踐值，是在滿足規(guī)定準確度時用來替代真值運用的值。2、標稱值：丈量器具上標注的量值如砝碼上標注的1kg。標稱值不是真值，通常在給出標稱值的同時也應該給出誤差范圍和精度等級。3、示值：丈量值4、準確度精度：丈量誤差的綜合評價，表示丈量結(jié)果和真值的一致程度。由于真值的“不可知性所以它只是一個定性的概念，不

3、能用于定量表達，定量表達用丈量不確定度。5、反復性：在一樣條件下，對同一被丈量進展多次延續(xù)丈量所得結(jié)果之間的一致性。6、誤差公理：一切丈量都有誤差，誤差至始至終存在于一切丈量過程中。1 絕對誤差絕對誤差絕對誤差可用下式定義絕對誤差可用下式定義: x=x-x0 式中式中: x絕對誤差絕對誤差; x丈量值丈量值; x0 真實值。真實值。 對丈量值進展修正時對丈量值進展修正時, 要用到絕對誤要用到絕對誤差。差。 修正值是與絕對誤差大小相等、符修正值是與絕對誤差大小相等、符號相反的值號相反的值, 實踐值等于丈量值加上修正實踐值等于丈量值加上修正值。值。 (x0 =x+c, c=- x)二二 丈量誤差的

4、表示方法丈量誤差的表示方法2021-12-316%1000 xx%100 xxx 2相對誤差相對誤差:常用來表示丈量精度的高常用來表示丈量精度的高低。低。 示值標稱相對誤差示值標稱相對誤差實踐相對誤差實踐相對誤差援用相對誤差也叫滿度相對誤差援用相對誤差也叫滿度相對誤差 是儀表中通用的一種誤差表示方法。是儀表中通用的一種誤差表示方法。 它是相對儀表滿它是相對儀表滿量程的一種誤差量程的一種誤差,援用誤差是絕對誤差援用誤差是絕對誤差x與儀表量程與儀表量程L的比的比值。值。通常以百分數(shù)表示。即通常以百分數(shù)表示。即但普通用最大援用誤差表示但普通用最大援用誤差表示式中式中: nm 最大援用誤差最大援用誤差

5、; 絕對誤差最大值。絕對誤差最大值。 %100mXxmnm%100mXxnmx儀表精度等級是根據(jù)最大援用誤差來確定的。丈量儀表普通采儀表精度等級是根據(jù)最大援用誤差來確定的。丈量儀表普通采用最大援用誤差不能超越的允許值作為劃分精度等級的尺度。用最大援用誤差不能超越的允許值作為劃分精度等級的尺度。 例如例如, 0.5級表的援用誤差的最大值不超越級表的援用誤差的最大值不超越0.5%，1.0級表的援級表的援用誤差的最大值不超越用誤差的最大值不超越1%。 丈量儀表普通采用最大援用誤差不能超越的允許值作為劃分精度等級的尺度。工業(yè)儀表常見的精度等級有：精度 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2

6、.5 5.0援用誤差 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 5.0 規(guī)范儀表 實驗室儀表 工程儀表 精度等級為1.0的儀表，在運用時它的最大援用誤差不超越1.0，也就是說，在整個量程內(nèi)它的絕對誤差最大值不會超越其滿量程的1。 在詳細丈量某個量值時，相對誤差可以根據(jù)精度等級所確定的最大絕對誤差和儀表指示值進展計算。 顯然，精度等級知的丈量儀表只需在被丈量值接近滿量程時，才干發(fā)揚它的丈量精度。因此，運用丈量儀表時，該當根據(jù)被丈量的大小和丈量精度要求，合理地選擇儀表量程和精度等級，只需這樣才干提高丈量精度。例題：有3臺儀器，量程均為0600，精度等級分別為2.5、2.0、1.5級。

7、現(xiàn)要測500度的溫度，要求相對誤差不超越2.5 ，選哪臺儀器？解題： 1 600 * 2.5 = 15 C 2 600 * 2.0 = 12 C 3 600 * 1.5 = 9 C 500 * 2.5 = 12.5 C 12.5 C 12 C 、 9 C 選 2.0級的儀表n允許誤差是衡量儀器的最重要目的，儀器的規(guī)范度、穩(wěn)定度等目的可用允許誤差表征。 3允許誤差允許誤差:丈量儀器在運用條件下，能夠產(chǎn)生的最丈量儀器在運用條件下，能夠產(chǎn)生的最大誤差范圍。大誤差范圍。三、有效數(shù)字三、有效數(shù)字舍入規(guī)那么舍入規(guī)那么 1小于小于5舍去：即舍去部分的數(shù)值小舍去：即舍去部分的數(shù)值小于所保管末位的于所保管末位的

8、0.5個個 單位，那么末位不變。單位，那么末位不變。 2大于大于5進進1：。：。 3等于等于5，偶數(shù)法那么：末位偶數(shù)，偶數(shù)法那么：末位偶數(shù)，不變；奇數(shù)，進不變；奇數(shù)，進1。 例如例如 要求保管要求保管2位有效數(shù)字位有效數(shù)字 1.5491.5 1.5511.6 1.65001.6 1.55001.6有效數(shù)字有效數(shù)字 例如例如 0.00011位有效數(shù)字；位有效數(shù)字；1.00005位有效數(shù)字位有效數(shù)字n例：某丈量結(jié)果為63.44，該量的丈量不確定度為0.4，那么該丈量結(jié)果的有效位數(shù)字保管到小數(shù)后一位，即63.4，丈量結(jié)果表示為63.40.4u 丈量結(jié)果有效數(shù)字位數(shù)確實定丈量結(jié)果有效數(shù)字位數(shù)確實定 由

9、丈量的不確定度由丈量的不確定度確定確定u有效數(shù)字和數(shù)據(jù)準確度親密相關(guān)，他所隱含的極限有效數(shù)字和數(shù)據(jù)準確度親密相關(guān)，他所隱含的極限 u 誤差不超越有效數(shù)字末位的半個單位。例：誤差不超越有效數(shù)字末位的半個單位。例：u 0.87 為兩位有效數(shù)字，極限誤差為兩位有效數(shù)字，極限誤差0.005 u 四四 誤差的分類誤差的分類 根據(jù)丈量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律根據(jù)丈量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律, 將誤差分將誤差分為三種為三種, 即系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。這種分即系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。這種分類方法便于丈量數(shù)據(jù)處置。類方法便于丈量數(shù)據(jù)處置。 1 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差:對同一被丈量進展多次反復丈量對同一被

10、丈量進展多次反復丈量時時, 假設(shè)誤差固定不變或按照一定的規(guī)律出現(xiàn)假設(shè)誤差固定不變或按照一定的規(guī)律出現(xiàn), 那么那么把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。例如把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。例如, 規(guī)范量值的不準確規(guī)范量值的不準確及儀表刻度的不準確而引起的誤差。及儀表刻度的不準確而引起的誤差。 系統(tǒng)誤差也稱安裝誤差，它反映了丈量值偏離真系統(tǒng)誤差也稱安裝誤差，它反映了丈量值偏離真值的程度。凡誤差的數(shù)值固定或按一定規(guī)律變化者，值的程度。凡誤差的數(shù)值固定或按一定規(guī)律變化者，均屬于系統(tǒng)誤差。均屬于系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的，因此可以經(jīng)過實驗的方系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的，因此可以經(jīng)過實驗的方法或引入修正值的方法計算修正，也可以

11、重新調(diào)整丈法或引入修正值的方法計算修正，也可以重新調(diào)整丈量儀表的有關(guān)部件予以消除。量儀表的有關(guān)部件予以消除。 闡明闡明: (1) 系統(tǒng)誤差估算：無限多次丈量結(jié)果系統(tǒng)誤差估算：無限多次丈量結(jié)果 的平均值減去該被丈量的真值。的平均值減去該被丈量的真值。 2系統(tǒng)誤差來源：設(shè)備的根本誤差系統(tǒng)誤差來源：設(shè)備的根本誤差系統(tǒng)誤差分為：恒值誤差系統(tǒng)誤差分為：恒值誤差 變值系差變值系差 e3 粗大誤差粗大誤差:明顯偏離丈量結(jié)果的誤差稱為粗大明顯偏離丈量結(jié)果的誤差稱為粗大誤差誤差, 又稱忽略誤差。而粗大誤差主要是由于丈量人又稱忽略誤差。而粗大誤差主要是由于丈量人員的大意大意及電子丈量儀器遭到忽然而強大的干員的大意

12、大意及電子丈量儀器遭到忽然而強大的干擾所引起的。如測錯、讀錯、記錯、外界過電壓尖擾所引起的。如測錯、讀錯、記錯、外界過電壓尖峰干擾等呵斥的誤差。就數(shù)值大小而言，粗大誤差峰干擾等呵斥的誤差。就數(shù)值大小而言，粗大誤差明顯超越正常條件下的誤差。當發(fā)現(xiàn)粗大誤差時，明顯超越正常條件下的誤差。當發(fā)現(xiàn)粗大誤差時，應予以剔除。應予以剔除。2 隨機誤差隨機誤差:對同一被丈量進展多次反復丈量對同一被丈量進展多次反復丈量時時, 絕對值和符號不可預知地隨機變化絕對值和符號不可預知地隨機變化, 但就誤差但就誤差的總體而言的總體而言, 具有一定的統(tǒng)計規(guī)律性的誤差稱為隨具有一定的統(tǒng)計規(guī)律性的誤差稱為隨機誤差。機誤差。 產(chǎn)生

13、粗大誤差的一個例子產(chǎn)生粗大誤差的一個例子 第三節(jié)第三節(jié) 隨機誤差的分析與處置隨機誤差的分析與處置 在丈量中在丈量中, 對丈量數(shù)據(jù)進展處置時對丈量數(shù)據(jù)進展處置時, 首首先判別丈量數(shù)據(jù)中能否含有粗大誤差先判別丈量數(shù)據(jù)中能否含有粗大誤差, 如如有有, 那么必需加以剔除。再看數(shù)據(jù)中能否那么必需加以剔除。再看數(shù)據(jù)中能否存在系統(tǒng)誤差存在系統(tǒng)誤差, 對系統(tǒng)誤差可設(shè)法消除或?qū)ο到y(tǒng)誤差可設(shè)法消除或加以修正。加以修正。 對排除了系統(tǒng)誤差和粗大誤對排除了系統(tǒng)誤差和粗大誤差的丈量數(shù)據(jù)差的丈量數(shù)據(jù), 那么利用隨機誤差性質(zhì)進那么利用隨機誤差性質(zhì)進展處置。展處置。一一. .隨機誤差及其分布隨機誤差及其分布 1 1、隨機誤差

14、分布、隨機誤差分布 根據(jù)誤差實際，任何一次丈量，普通都根據(jù)誤差實際，任何一次丈量，普通都會有系統(tǒng)誤差和隨機誤差，即會有系統(tǒng)誤差和隨機誤差，即xe 其中其中e恒值系統(tǒng)誤差恒值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差隨機誤差隨機誤差可校正，已消除可校正，已消除根據(jù)根據(jù)“中心極限定理，大量的、獨立的、均勻的、微中心極限定理，大量的、獨立的、均勻的、微小的隨機變量的總和，對丈量結(jié)果的綜合影響所構(gòu)成小的隨機變量的總和，對丈量結(jié)果的綜合影響所構(gòu)成的隨機誤差，服從正態(tài)分布。即被丈量也服從正態(tài)分的隨機誤差，服從正態(tài)分布。即被丈量也服從正態(tài)分布。布。隨機誤差的正態(tài)分布隨機誤差的正態(tài)分布 丈量數(shù)據(jù)概率分布丈量數(shù)據(jù)概率分布

15、 22212pe 202212x xp xe - 被丈量被丈量式中式中0 x-真值，亦即位置特征真值，亦即位置特征-規(guī)范差，亦即離散特征規(guī)范差，亦即離散特征x- 被丈量隨機誤差被丈量隨機誤差正態(tài)分布曲線如下正態(tài)分布曲線如下正態(tài)分布曲線如以下圖所示：正態(tài)分布曲線如以下圖所示：123x0 x321)(xp圖圖 正態(tài)分布曲線正態(tài)分布曲線21201limNiiNxxN 2、規(guī)范偏向及其估計、規(guī)范偏向及其估計 規(guī)范偏向表示丈量值的分散程度。規(guī)范偏向越小，表示規(guī)范偏向表示丈量值的分散程度。規(guī)范偏向越小，表示測得值的離散性小，也即小誤差出現(xiàn)的時機越多，而大誤差測得值的離散性小，也即小誤差出現(xiàn)的時機越多，而大

16、誤差出現(xiàn)的時機少，這意味著丈量精度高；反之，規(guī)范偏向大，出現(xiàn)的時機少，這意味著丈量精度高；反之，規(guī)范偏向大，曲線平坦，表示所測得值分散。曲線平坦，表示所測得值分散。 當丈量次數(shù)無窮大時，規(guī)范偏向可表示如下當丈量次數(shù)無窮大時，規(guī)范偏向可表示如下當丈量次數(shù)有限時，那么丈量誤差的規(guī)范偏向可用貝當丈量次數(shù)有限時，那么丈量誤差的規(guī)范偏向可用貝塞爾公式估計塞爾公式估計niiniivnxxn12121111關(guān)于規(guī)范偏向的闡明：關(guān)于規(guī)范偏向的闡明：1規(guī)范偏向是一個實際上的數(shù)值，當丈量次數(shù)為無規(guī)范偏向是一個實際上的數(shù)值，當丈量次數(shù)為無窮窮 大時，丈量數(shù)據(jù)的概率分布該當如上圖所示，但大時，丈量數(shù)據(jù)的概率分布該當如

17、上圖所示，但當丈量次數(shù)有限時，根據(jù)丈量數(shù)據(jù)得到的規(guī)范偏向估當丈量次數(shù)有限時，根據(jù)丈量數(shù)據(jù)得到的規(guī)范偏向估計值并不等于規(guī)范偏向。丈量次數(shù)越多，規(guī)范偏向就計值并不等于規(guī)范偏向。丈量次數(shù)越多，規(guī)范偏向就估計得越準。估計得越準。2在一樣的條件下，對同一被丈量丈量多個批次，在一樣的條件下，對同一被丈量丈量多個批次，根據(jù)每一批次數(shù)據(jù)估計的規(guī)范偏向完全能夠是不一樣根據(jù)每一批次數(shù)據(jù)估計的規(guī)范偏向完全能夠是不一樣的。的。二二. . 置信區(qū)間和置信概率置信區(qū)間和置信概率1置信區(qū)間：置信區(qū)間：-，+ 或或21210)(pP置信區(qū)間圖圖 置信區(qū)間與置信概率置信區(qū)間與置信概率,kk我們定義：在一定的概率條件我們定義：在

18、一定的概率條件95%或或99%，誤差能夠出，誤差能夠出現(xiàn)的范圍稱為置信區(qū)間現(xiàn)的范圍稱為置信區(qū)間-，+。 由圖可以看出，其誤差范圍由圖可以看出，其誤差范圍應為無窮大。但是從正態(tài)分應為無窮大。但是從正態(tài)分布的概率密度曲線可知，出布的概率密度曲線可知，出現(xiàn)大誤差的概率很小?，F(xiàn)大誤差的概率很小。這一范圍的邊境這一范圍的邊境就是隨機不確定度。在上述概率下，誤差不就是隨機不確定度。在上述概率下，誤差不會超越這一界限，因此會超越這一界限，因此又稱為極限誤差。又稱為極限誤差。 dpPP)(3危險率或顯著性程度、超限概率危險率或顯著性程度、超限概率 誤差在置信區(qū)間以外出現(xiàn)的概率稱為顯著性程度，誤差在置信區(qū)間以外

19、出現(xiàn)的概率稱為顯著性程度，。2置信概率：置信概率： 誤差在置信區(qū)間出現(xiàn)的概率就稱為置信概率。誤差在置信區(qū)間出現(xiàn)的概率就稱為置信概率。P 1k34置信系數(shù)：置信系數(shù)：k 在一定的置信概率下，置信區(qū)間的大小與分布函數(shù)在一定的置信概率下，置信區(qū)間的大小與分布函數(shù)的規(guī)范偏向成正比。這一比值稱為置信系數(shù)：的規(guī)范偏向成正比。這一比值稱為置信系數(shù)： 假設(shè)取置信概率假設(shè)取置信概率P=99.73%，那么對于正態(tài)分布：，那么對于正態(tài)分布：對于正態(tài)分布，置信區(qū)間與置信概率的對應關(guān)系還有：對于正態(tài)分布，置信區(qū)間與置信概率的對應關(guān)系還有：置信概率置信概率P=99%， 那么那么 k=2.58置信概率置信概率P=95.45

20、%，那么，那么 k=2置信概率置信概率P=95%， 那么那么 k=1.96k=3，例例知某電壓的丈量中不存在系統(tǒng)誤差，丈量知某電壓的丈量中不存在系統(tǒng)誤差，丈量值服從正態(tài)分布，電壓的真值值服從正態(tài)分布，電壓的真值U0U010V10V，丈量，丈量值的規(guī)范偏向為值的規(guī)范偏向為0.1V.0.1V.求丈量值求丈量值U U出如今出如今9. 9. 74274210.258V10.258V之間的置信概率。之間的置信概率。2021-12-312627三、三、 隨機誤差的非正態(tài)分布隨機誤差的非正態(tài)分布 均勻分布均勻分布 t t 分布分布 與正態(tài)分布類似，與正態(tài)分布類似，N N較大時，兩者差別較大時，兩者差別逐漸減

21、小。逐漸減小。 適用于小樣本丈量數(shù)據(jù)適用于小樣本丈量數(shù)據(jù)302)殘差：殘差： i = yi (b+ k xi)(a) 實際直線法：實際直線法：以系統(tǒng)的實際特性線以系統(tǒng)的實際特性線y=kx銜接實際坐銜接實際坐標零點和滿量程輸出點的直線標零點和滿量程輸出點的直線 作為擬作為擬合直線，與實踐測試值無關(guān)。合直線，與實踐測試值無關(guān)。特點：特點：xy算法：算法：簡單、方便，最大偏向大，與丈量值有關(guān)簡單、方便，最大偏向大，與丈量值有關(guān)算法：設(shè)擬合直線方程通式為算法：設(shè)擬合直線方程通式為y=kx+b0yyiy=kx+bxi最小二乘擬合法min2112niiiniibkxy最小二乘法擬合最小二乘法擬合最小二乘法

22、擬合直線的原理就是使 為最小值，即 對k和b一階偏導數(shù)等于零，求出b和k的表達式2i2i22)(iiiiiixxnyxyxnb222)(iiiiiiixxnyxxyxk特點：精度高特點：精度高c端基線法端基線法 使擬合直線經(jīng)過實踐特性曲線的起點和滿量程點。使擬合直線經(jīng)過實踐特性曲線的起點和滿量程點。55(2) 回程誤差遲滯回程誤差遲滯檢測系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，正行程和反行程的輸入檢測系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，正行程和反行程的輸入輸出曲線不重合的程度，亦稱滯后。輸出曲線不重合的程度，亦稱滯后。相對誤差相對誤差%100.maxSFHyH Hmax：正反行程輸出值的最大偏：正反行程輸出值的最大偏向向定義：定

23、義：算法：算法：0yxHmaxy FS遲滯特性56(3) 分辨力分辨力:可以檢測出的被丈量的最小變化量?？梢詸z測出的被丈量的最小變化量。2、分辨率、分辨率 - 是相對數(shù)值：是相對數(shù)值：定義：定義：1、分辨力、分辨力 - 是絕對數(shù)值，如是絕對數(shù)值，如 0.01mm， 0.1g， 10ms，闡明：闡明：表征丈量系統(tǒng)的分辨才干表征丈量系統(tǒng)的分辨才干( resolution )能檢測的最小被丈量的變化量相對于能檢測的最小被丈量的變化量相對于 滿滿量程的百分數(shù)，如：量程的百分數(shù)，如： 0.1%, 0.02%3、閥值、閥值 - 在系統(tǒng)輸入零點附近的分辨力在系統(tǒng)輸入零點附近的分辨力57(4) 反復性反復性檢

24、測系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程延續(xù)多次反復丈量檢測系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程延續(xù)多次反復丈量時，靜態(tài)特性不一致的程度。時，靜態(tài)特性不一致的程度。反復性是指丈量數(shù)據(jù)標定值的分散性，反復性是指丈量數(shù)據(jù)標定值的分散性， 是一種隨機誤是一種隨機誤差，可用規(guī)范偏向估計：差，可用規(guī)范偏向估計：( repeatability )%100.maxSFRyRmaxR2max1() /(1) ,niiRkkyynk為置信系數(shù)58(5) 靈敏度靈敏度丈量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的變化量與輸入量的變丈量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的變化量與輸入量的變化量之比化量之比.斜率：斜率：xyK/a. 線性檢測系統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)；線性檢測系

25、統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)；定義：定義：闡明：闡明：bxaybK (靈敏度系數(shù)靈敏度系數(shù))( sensitivity )b. 非線性檢測系統(tǒng)：靈敏度不為常數(shù)；非線性檢測系統(tǒng)：靈敏度不為常數(shù)；c.假設(shè)輸入與輸出量的量綱一樣，那么靈敏度無量綱。假設(shè)輸入與輸出量的量綱一樣，那么靈敏度無量綱。 常用常用“放大倍數(shù)替代放大倍數(shù)替代d.假設(shè)檢測系統(tǒng)由多個相互獨立的環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)假設(shè)檢測系統(tǒng)由多個相互獨立的環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng) 總靈敏度總靈敏度S=S1*S2*S3二二. 系統(tǒng)的動態(tài)特性系統(tǒng)的動態(tài)特性1 動態(tài)模型動態(tài)模型59動態(tài)特性：檢測系統(tǒng)在被丈量隨時間變化的條件下輸入輸出關(guān)系動態(tài)特性：檢測系統(tǒng)在被丈量隨時間變化的條件下輸

26、入輸出關(guān)系1) 微分方程：微分方程：根據(jù)相應的物理定律如牛頓定律、能量守恒定律、根據(jù)相應的物理定律如牛頓定律、能量守恒定律、基爾霍夫電路定律等，用線性常系數(shù)微分方程表示基爾霍夫電路定律等，用線性常系數(shù)微分方程表示系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入x與輸出與輸出y關(guān)系的數(shù)字方程式關(guān)系的數(shù)字方程式xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn0111101111ai、bi (i=0,1,)：系統(tǒng)構(gòu)造特性參數(shù)，常數(shù)，系統(tǒng)的階次由：系統(tǒng)構(gòu)造特性參數(shù)，常數(shù)，系統(tǒng)的階次由輸出量最高微分階次決議。常見為輸出量最高微分階次決議。常見為0階、一階、二階系統(tǒng)階、一階、二階系統(tǒng)優(yōu)點：

27、概念明晰，輸入優(yōu)點：概念明晰，輸入-輸出關(guān)系明了，可區(qū)分暫態(tài)呼應和穩(wěn)態(tài)呼應輸出關(guān)系明了，可區(qū)分暫態(tài)呼應和穩(wěn)態(tài)呼應缺陷：求解方程費事，傳感器調(diào)整時分析困難缺陷：求解方程費事，傳感器調(diào)整時分析困難600階系統(tǒng)：例電位計、電子示波器階系統(tǒng)：例電位計、電子示波器)()(00txbtya一階系統(tǒng)：一階系統(tǒng)：例例: 無質(zhì)量單自在度振動系統(tǒng)、無源積分電路、無質(zhì)量單自在度振動系統(tǒng)、無源積分電路、液位溫度計液位溫度計)()()()()()(001tKxtydttdytxbtyadttdya二階系統(tǒng)：二階系統(tǒng)：61)()()()(001222txbtyadttdyadttyda622) 傳送函數(shù)：傳送函數(shù)：利用拉

28、氏變換，將微分方程轉(zhuǎn)換成為復數(shù)域的數(shù)學模型，輸出量利用拉氏變換，將微分方程轉(zhuǎn)換成為復數(shù)域的數(shù)學模型，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比：的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比：01110111)()()(asasasabsbsbsbsXsYsHnnnnmmmm優(yōu)點：表示了傳感器本身特性，與輸入輸出無關(guān)，可經(jīng)過實驗求得。優(yōu)點：表示了傳感器本身特性，與輸入輸出無關(guān)，可經(jīng)過實驗求得。631) 頻率呼應特性：頻率呼應特性：輸入：輸入：輸出：輸出：頻率呼應特性頻率呼應特性輸入量：輸入量：tXxsin輸出量：輸出量：)sin(tYy頻率呼應函數(shù)：頻率呼應函數(shù)： )(01110111)()()()()()()

29、()()(jnnnnmmmmeAajajajabjbjbjbjXjYjH系統(tǒng)頻率特性：系統(tǒng)頻率特性：穩(wěn)態(tài)輸出與輸入幅值之比和兩者相位差是輸入頻率的穩(wěn)態(tài)輸出與輸入幅值之比和兩者相位差是輸入頻率的函數(shù)：幅函數(shù)：幅-頻、相頻、相-頻頻正弦信號正弦信號-一系列，頻率不同，幅值相等一系列，頻率不同，幅值相等正弦信號正弦信號-察看：幅值、相位、頻率察看：幅值、相位、頻率(穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài))2 動態(tài)特性動態(tài)特性642) 階躍呼應特性階躍呼應特性輸入：階躍信號輸入：階躍信號0010)(tttu輸出：階躍呼應輸出：階躍呼應時間常數(shù)時間常數(shù)：上升時間上升時間Tr：呼應時間呼應時間Ts：超調(diào)量超調(diào)量a1：衰減率衰減率：穩(wěn)態(tài)

30、誤差穩(wěn)態(tài)誤差ess：系統(tǒng)輸出值上升到穩(wěn)態(tài)值系統(tǒng)輸出值上升到穩(wěn)態(tài)值yc的的63.2%所需的時間所需的時間傳感器輸出從穩(wěn)態(tài)值傳感器輸出從穩(wěn)態(tài)值yc的的10%上升到上升到90%所需時間所需時間輸出值到達允許范圍輸出值到達允許范圍%的所需時間的所需時間呼應曲線第一次超越穩(wěn)態(tài)值呼應曲線第一次超越穩(wěn)態(tài)值yc的峰高的程度：的峰高的程度：ymax-yc/yc相鄰兩個波峰或波谷高度下降的百分數(shù)相鄰兩個波峰或波谷高度下降的百分數(shù)無限長時間后，傳感器穩(wěn)態(tài)值與目的值偏向的相對誤差無限長時間后，傳感器穩(wěn)態(tài)值與目的值偏向的相對誤差檢測系統(tǒng)傳感器的根本特性的討論意義檢測系統(tǒng)傳感器的根本特性的討論意義 靜態(tài)特性 掌握檢測系統(tǒng)

31、的根本丈量精度。 動態(tài)特性 頻率呼應特性： 在動態(tài)量丈量時使其頻率處于檢測系 統(tǒng)的通帶之內(nèi)，且輸出信號的相移盡能夠的??；設(shè)計傳感器時，即要保證檢測系統(tǒng)的通帶與自然頻率n有關(guān)，又要控制阻尼即能夠到達臨界阻尼。 階躍呼應特性 檢測系統(tǒng)的階躍呼應時間，對數(shù)據(jù)的采集非常重要(防止采錯), 設(shè)計傳感器時，既要減小輸出的過沖，又要盡量減小階躍呼應時間。傳感器的定義傳感器的組成傳感器分類傳感器的標定上一頁下一頁返 回第六節(jié)第六節(jié) 傳感器及其技術(shù)根底傳感器及其技術(shù)根底傳感器的定義 傳感器Transducer/Sensor：能感受規(guī)定的被丈量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和安裝。上一頁下一頁返 回包含

32、的概念： 傳感器是丈量安裝，能完成檢測義務； 它的輸出量是某一被丈量，能夠是物理量，也能夠是化學量、生物量等； 它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處置、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量； 輸出輸入有對應關(guān)系，且應有一定的準確程度。上一頁下一頁返 回傳感器的組成傳感器的組成 敏感元件 直接感受被丈量，并輸出與被丈量成確定關(guān)系的物理量轉(zhuǎn)換元件 敏感元件的輸出就是它的輸入，轉(zhuǎn)換成電路參量 根本轉(zhuǎn)換電路 上述電路參數(shù)接入根本轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出敏感元件轉(zhuǎn)換元件根本轉(zhuǎn)換電路被丈量電量上一頁下一頁返 回傳感器的分類傳感器的分類傳感器的標定和校準傳感器的標定 是利用規(guī)范設(shè)備產(chǎn)生知非電量規(guī)范量，或用基準量來確定傳感器輸出電量與非電輸入之間關(guān)系的過程。同時，確定出不同運用條件下的誤差關(guān)系。 標定系統(tǒng)的組成普通由被測非電量的規(guī)范發(fā)生器、被測非電量的規(guī)范測試系統(tǒng)、待標定傳感器所配接的信號調(diào)理器和顯示、記錄器等傳感器的標定傳感器的標定 1、丈量誤差的表示方式中，常用來評價丈量儀表精度等級的是最大援用誤差 誤差。2、某溫度檢測系統(tǒng)采用鉑電阻傳感器，用電橋和電壓放大器進展信號轉(zhuǎn)換和放大，用筆式記錄儀記錄丈量結(jié)果。知上述四個環(huán)節(jié)單獨的靈敏度為0.25/、0.01V/、100V/V、0.1CM/V。整個系統(tǒng)的靈敏度為 0.025cm/