安全监测技术测量误差的分析与处理

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1、2.3检测系统的基本特征2.3检测系统的基本特征2.3.1检测系统的数学模型1.静态数学模型2.动态数学模型2.3.2检测系统的静态特性1.精确性2.稳定性3.静态输入输出特性2.3.3检测系统的动态特性1.检测系统动态特性的分析方法2.一阶和二阶检测系统的数学模型、动态特性参数与动态性能指标3.检测系统实现无失真测试的条件4.检测系统静态、动态特性参数的测试2.3检测系统的基本特征检测就是从客观事物获取有关信息的过程。现代检测系统特点：以计算机为中心的现代检测系统，采用数据采集与传感器相结合的方式，能最大限度地完成

2、检测工作的全过程。它既能实现对信号的检测，又能对所获取的信号进行分析和处理，以便求得有用信息。2.3检测系统的基本特征被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，把检测系统的输出信号称为响应。通过对检测系统在各种激励信号下响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。2.3检测系统的基本特征理想的检测系统应具有确定的输入输出关系，其中，以输入输出呈线性关系为最佳。但在实际工作中，一些检测系统无法在较大的工作范围内满足这项要求，而只能在较小的工作范围内、在一定的误差允许的范围内满足线性关系。如果非线性

3、程度比较严重，就会影响到检测的准确性，就要进行校正。2.3检测系统的基本特征检测系统的基本特性一般分为两类:静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数(静态特性)来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。2.3检测系统的基本特征另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数(动态特性)来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。只有动态

4、性能指标满足一定的快速性要求时，输出的测量值才能正确反映输入被测量的变化，保证动态测量时不失真。2.3检测系统的基本特征检测系统的特性分析通常应用在下述三个主要方面：（1）已知检测系统特性和输出信号，推断输入信号。这就是通常应用检测系统来测量未知量的测量过程。（2）已知检测系统特性和输入信号，推断估计输出信号。通常应用于组建多个环节的检测系统。（3）由检测系统输入输出信号，推断检测系统的特性。通常应用于检测系统的分析、设计和研究。静态特性由线性项（）和X的高次项决定。在式中，当时，若输入为零，而系统的输出不为零，这种

5、现象称为检测系统的零点漂移(噪声)。2.3.1检测系统的数学模型根据检测信号的不同，检测系统的数学模型可分为静态数学模型和动态数学模型两类。1.静态数学模型指在静态条件下（即输出量对时间的各阶导数均为零）得到的检测系统的数学模型。2.3.1检测系统的数学模型2.动态数学模型检测系统的动态数学模型主要有三种形式：时域分析用的微分方程；复频域分析用的传递函数；频域分析用的频率特性。1）微分方程2.3.1检测系统的数学模型由上式可以求出在某一输入量作用下检测系统的动态特性。但是对一个复杂的检测系统和复杂的被测信号而言，求该

6、方程的通解和特解较为困难，往往采用传递函数和频率响应函数更为方便。2）传递函数若检测系统的初始条件为零，则把检测系统输出（响应函数）y（t）的拉氏变换Y（s），与检测系统输入（激励函数）x（t）的拉氏变换X（s）之比，称为检测系统的传递函数。上式分母中s的最高指数n即代表系统的阶次，当n=1，n=2时，分别被称为一阶系统传递函数和二阶系统传递函数。2.3.1检测系统的数学模型2.3.1检测系统的数学模型2）传递函数如果知道检测系统的传递函数和输入函数，就可求得系统的输出（测量结果）函数Y（s）。然后利用拉氏反变换，求

7、出Y（s）的原函数y（t），y（t）就是输出响应。传递函数有以下特点：（1）传递函数是测量系统本身各环节固有特性的反映，它不受输入信号的影响，但包含瞬态、稳态时间和频率响应的全部信息；（2）传递函数G（s）是通过把实际检测系统抽象成数学模型后经过拉氏变换得到的，它只反映检测系统的响应特性。（3）同一传递函数可能表征多个响应特性相似，但具体物理结构和形式却完全不同的设备。2.3.1检测系统的数学模型2.3.1检测系统的数学模型3)频率特性在对检测系统进行实验研究的过程中，经常用正弦信号作为典型的输入信号，来求取检测系统

8、的稳态响应。当输入信号x（t）=Asin（wt）时，对线性检测系统来说，其稳态输出是与输入的正弦信号同频率的正弦信号。在零初始条件下，输出信号的傅立叶变换与输入信号的傅立叶变换之比，就称作线性检测系统的频率特性，记作2.3.1检测系统的数学模型频率响应函数是在频率域中反映测量系统对正弦输入信号的稳态响应，也被称为正弦传递函数。对同一正弦输入，不