现代检测技术导论-2性能评价

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1、现代检测技术导论第二章　检测系统性能评价2.1静态特性与指标2.2动态特性与指标2.3性能测试与标定检测系统特性分析的应用检测系统的特性是指检测系统与其输入、输出的关系。主要应用于以下三个方面：由已知的系统特性和输出信号，推断输入信号。用于测量未知量，即通常说是的测量过程由已知的系统特性和输入信号，推断输出信号。用于组建多环节测量系统由观测的输入、输出信号，推断系统的特性。用于系统特性分析和标定检测系统特性分析的应用根据输入信号是否随时间变化，检测系统的基本特性可分为静态特性和动态特性当被测量是不

2、变的，或变化相当缓慢，则只需要考虑系统的静态特性当对快速变化的参数进行测量时，就必须考虑系统的动态特性。只有系统的动态性能满足要求，输出的测量结果才能正确反映输入被测量的变化，保证动态测量时的不失真——奈奎斯特采样定理2.1静态特性与指标静态特性检测系统在被测量的各值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为静态特性。检测系统在输入信号x（几乎）不随时间变化时，输出信号y的稳定值。y=a0+a1x+a2x2+…+anxn式中，a0、a1、a2…an为标定系数，决定了静态特性曲线的形状和位置；a0

3、为检测系统的零位值xyo当a0=a2=a3=…=an=0时y=a1x输入与输出特性曲线是一条过原点的直线理想的线性检测系统当a2=a3=…=an=0时y=a0+a1x输入与输出特性曲线是一条零点迁移的直线。有零位值的线性检测系统线性特性是检测系统最基本的特性，通常期望检测系统的输入输出特性为线性静态特性参数测量范围是指测量系统所能测量到的最小被测输入量（下限）xmin至最大被测输入量（上限）xmax之间的范围，即[xmin,xmax]量程是指检测系统测量上限xmax和测量下限xmin的代数差，即L

4、=xmax–xmin量程选择过小会使检测系统长期工作在超负荷状态，容易造成损坏。量程选择过大会使检测系统的实际测量误差增加，达不到预期的检测精度。xyoxminxmax零点是指当输入值为零时，检测系统的输出值。对不为零的输出，可以采取设置零点等方法调零。满量程输出是指检测系统在输入从测量下限xmin变化到测量上限xmax时，输出信号的变化量，即Y=ymax–ymin满量程输出与灵敏度密切相关，同时又对检测系统的精度评价起到重要作用，因为所有误差对检测系统精度的影响都是要与满量程进行比较之后才能判定

5、的。xyoxminxmaxyminymax灵敏度为检测系统输出的变化量y与引起该变化量的输入变化量x之比，即：k=y/x灵敏度用来描述检测系统输出量对输入量变化的反应能力，反映了检测系统对被测量的敏感程度。对于静态特性为直线的线性系统，其斜率即为灵敏度，且为常数。分辨率：检测系统能够有效分辨的最小被测量。通常，量程小的系统，其灵敏度高，分辨率强；量程大的系统，其灵敏度低，分辨率差。yxyx交叉灵敏度：多维检测系统中某一对特定被测量敏感的检测单元对其它被测量的灵敏度。干扰！静态性能指标

6、迟滞：检测系统在输入从测量下限变化到测量上限，再由测量上限变化到测量下限的过程中，对应同一输入值会得到不同的输出，其输出值的最大偏差与满量程输出的百分比。重复性：检测系统的输入值按同一方向作全量程连续多次变化时，同一输入值对应输出值的最大偏差与满量程输出的百分比。线性度：检测系统实际输入输出特性与选定的拟合直线之间的最大偏差与满量程输出的百分比。——迟滞、重复性、线性度从不同侧面描述了检测系统对理想特性的分散性精度：检测系统在其测量范围内任一点的输出值与其理论值的偏离，反映测量结果和真实值的接近程

7、度，是衡量检测系统性能的重要指标。稳定性和漂移：稳定性是指在一定的工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度变化而出现变化的程度。其中，在输入信号不变的情况下，检测系统输出随时间变化的现象称为时漂；随环境温度变化的现象称为温漂。零点时漂：测量时间内，检测系统输入信号为零时，零点输出变化的最大值与测量时间和满量程输出的百分比。零点温漂：检测系统的输入信号为零时，温度变化所产生的零点输出变化的最大值与满量程输出和温差之比。灵敏度温漂：检测系统满量程输出随温度变化的最大值与满量程输出和温差之比

8、。2.2动态特性与指标检测系统动态特性是指动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系。响应时间当输入量阶跃变化时，输出量从开始变化到示值进入最终值的规定范围内所需要的最小时间。tsty()yo响应频率当输入量为频率从零开始逐渐增大的正弦波时，输出量的幅值降低到静态响应值的0.707时，所对应的频率。工作频率当输入量为频率从零开始逐渐增大的正弦波时，输出量的幅值降低到静态响应值所允许的最大误差时，所对应的频率。2.3性能测试与标定（1）静态标定方法标准加载法：在被测仪器的测量