測試系統(tǒng)靜態(tài)特性

1、現(xiàn)代檢測技術(shù)現(xiàn)代檢測技術(shù) 系統(tǒng)靜態(tài)特性系統(tǒng)靜態(tài)特性精勤求學(xué) 敦篤勵志 果毅力行 忠恕任事Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University 已知測量系統(tǒng)特性，輸出可測，求輸入； 已知測量系統(tǒng)特性和輸入，推斷輸出； 由已知或觀測系統(tǒng)的輸入、輸出，推斷系統(tǒng)特性。系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian

2、 Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 若輸出信號中出現(xiàn)與輸入信號頻率不同的分量，說明系統(tǒng)中存在非線性環(huán)節(jié)（噪聲等干擾）或者超出了系統(tǒng)的線性工作范圍，應(yīng)采用濾波等方法進行處理。Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述Xian Jiaotong University系統(tǒng)靜態(tài)特性系統(tǒng)靜態(tài)特性 輸入信號不隨

3、時間變化或隨時間變化緩慢以至于可以忽略時，測試系統(tǒng)輸入與輸出之間呈現(xiàn)的關(guān)系就是系統(tǒng)的靜態(tài)特性。 靜態(tài)特性的獲得 靜態(tài)特性的基本參數(shù) 靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University 靜態(tài)特性測量系統(tǒng)輸入與輸出對時間的各階導(dǎo)數(shù)為零，二者之間呈現(xiàn)的關(guān)系： 00by tx tSx torySxa 在標(biāo)準工作條件下，由高精度輸入量發(fā)生器提供輸入量xj，用高精度測量儀器測定輸出量yj，從而獲得系統(tǒng)靜態(tài)特性。 yj 稱為刻度值、校準值或標(biāo)定值。實際測試系統(tǒng)并非理想線性關(guān)系，靜態(tài)特性為：2012ySS xS x靜態(tài)特性的獲得靜態(tài)特性的獲得Xian Jiaotong University靜態(tài)

4、特性的獲得靜態(tài)特性的獲得Xian Jiaotong University00ay（2）零點零點（零位）（1）量程量程：又稱滿度值，是指系統(tǒng)能夠承受的最大輸出值與最小輸出值之差。如圖中yFS所示。 0 xyy1FSxFSy2FSa0A靜態(tài)特性的基本參數(shù)靜態(tài)特性的基本參數(shù)Xian Jiaotong University輸入量的變化量輸出量的變化量xyS（3）靈敏度靈敏度：傳感器輸出變化量與輸入變化量之比為靜態(tài)靈敏度，其表達式為靜態(tài)特性的基本參數(shù)靜態(tài)特性的基本參數(shù)Xian Jiaotong University靜態(tài)特性的基本參數(shù)靜態(tài)特性的基本參數(shù)Xian Jiaotong University（4）

5、分辨率分辨率：指傳感器能夠檢測到的最小輸入增量。對于輸出為數(shù)字量的傳感器，分辨率可以定義為一個量化單位或二分之一個量化單位所對應(yīng)的輸入增量，如圖所示。使傳感器產(chǎn)生輸出變化的最小輸入值稱為傳感器的閾值。 UiDa0 1 2 3 4 5 6 7111110101100011010001000UiDa0 1 2 3 4 5 6 7111110101100011010001000靜態(tài)特性的基本參數(shù)靜態(tài)特性的基本參數(shù)Xian Jiaotong University（1）重復(fù)性重復(fù)性（同向行程差/量程）OyxyFSxFSRmax1Rmax2maxFS|100%RRy 衡量測量結(jié)果分散性的指標(biāo)，即隨機誤差大

6、小的指標(biāo)。靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University（2） 遲滯遲滯（正返程差/量程）oyxFSxyFSHmaxmaxFS|100%HHy原因：磁滯、彈性滯后、間隙、材料變形等。靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University（3）線性度線性度：指系統(tǒng)標(biāo)準輸入輸出特性與擬合直線的不一致程度，也稱非線性誤差，用標(biāo)準特性曲線與擬合直線之間的最大偏差相對滿量程的百分比表示 maxFS|100%LLy 常用的直線擬合方法有：理論擬合、端點連線擬合、最小二乘擬合等。相應(yīng)的有理論線性度、端點連線線性度、最小二乘線性度等。實際中常

7、用最小二乘擬合直線。xyOLmaxyFS靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University（4）準確度（精度）準確度（精度）：表征測試系統(tǒng)的測量結(jié)果與被測量真值的符合程度，反映了系統(tǒng)誤差和隨機誤差對測試系統(tǒng)的綜合影響。a) 用測量誤差表示：規(guī)定了精度等級指數(shù)的產(chǎn)品，值越小，精度越高。精度等級由最大引用誤差確定，最大引用誤差是絕對誤差最大絕對值與滿量程之比：maxmaxFS100%ny靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University 電工儀表的精度等級指數(shù)分為0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0，表示這些儀表

8、的最大引用誤差不能超過的百分數(shù)，即max%n則電工儀表使用時產(chǎn)生的最大可能誤差為：maxFS%y 靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong UniversityFSFSFSFSLHRLHRyyyAyb）精度簡化表示： 系統(tǒng)總精度A由系統(tǒng)總誤差與滿度值之比的百分數(shù)表示。系統(tǒng)總誤差/量程 =（非線性誤差+遲滯誤差 + 重復(fù)誤差）/量程c）用不確定度表示： 測量不確定度即在規(guī)定的條件下測試系統(tǒng)或裝置測量所得結(jié)果不確定的程度，是測量誤差極限估計值的評價。不確定度越小，測量結(jié)果可信度越高，即精度越高。靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong Universit

9、y靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University 量程選擇應(yīng)使測量值盡可能接近儀表的滿刻度值，并盡量程選擇應(yīng)使測量值盡可能接近儀表的滿刻度值，并盡量避免讓測量儀表在小于量避免讓測量儀表在小于1/3量程范圍內(nèi)工作。量程范圍內(nèi)工作。靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University（5）穩(wěn)定性和環(huán)境影響穩(wěn)定性和環(huán)境影響穩(wěn)定性在規(guī)定工作條件范圍內(nèi)和規(guī)定時間內(nèi)，保持輸入信號不變時，系統(tǒng)或儀器性能保持不變的能力。通常用測試系統(tǒng)示值的變化量與時間之比來

10、表示。如一測試儀器輸出電壓在8小時內(nèi)的變化量為1.3mV，則系統(tǒng)的穩(wěn)定度為1.3mV/8h；環(huán)境影響環(huán)境溫度、濕度、大氣壓、電源電壓、振動等外界因素變化對測量系統(tǒng)或儀器示值的影響。靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University211()( )100%( )SS TS TaS TT b）靈敏度溫度系數(shù)：當(dāng)溫度升高時，系統(tǒng)的靈敏度變化，溫度每升高1，靈敏度系數(shù)變化的百分比，稱為靈敏度溫度系數(shù)。 ySx輸出量的變化量輸入量的變化量如溫度系數(shù)（溫漂） a）零點溫度系數(shù)：在工作溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度每變化1時，引起的零點輸出變化與額定輸出的百分比，稱為零點溫度系數(shù)。0

11、0FS100%yaTy靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong University（6）可靠性可靠性：裝置在規(guī)定時期內(nèi)，及在保持其運行指標(biāo)不超限的情況下執(zhí)行其功能的性能。包括： a) a) 平均無故障時間平均無故障時間（Mean Time Between Failure, MTBFMean Time Between Failure, MTBF）：）：表示相鄰兩次故障間隔時間的平均值表示相鄰兩次故障間隔時間的平均值 b) b) 可信任概率可信任概率P P：表示在給定時間內(nèi)誤差保持在規(guī)定限度內(nèi)的概：表示在給定時間內(nèi)誤差保持在規(guī)定限度內(nèi)的概率。概率率。概率P P越大，系統(tǒng)可靠性越高，但是會增加成本。越大，系統(tǒng)可靠性越高，但是會增加成本。P P的最佳值為的最佳值為0.80.80.90.9。 c) c) 故障率或失效率故障率或失效率（1/MTBF1/MTBF）：平均無故障時間的倒數(shù)。）：平均無故障時間的倒數(shù)。 d) d) 有效度或可用度有效度或可用度A A：用：用MTTRMTTR代表平均修復(fù)時間代表平均修復(fù)時間( (Mean Time to Repair)，若修復(fù)時間長，則有效使用時間短，若修復(fù)時間長，則有效使用時間短，A A表示為表示為MTBFA=MTBF+MTTR靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)Xian Jiaotong Uni