测量装置的基本特性.ppt

《测量装置的基本特性.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章测量装置的基本特性一、概述二、静态特性三、动态特性四、典型测试装置的动态特性五、实现不失真测量的条件六、测试装置对任意输入的响应七、负载效应八、测量装置的抗干扰测量系统既指众多环节组成的对被测物理量进行检测、调理、变换、显示或记录的完整系统，如含有传感器、调理电路、数据采集、微处理器(微计算机)组成的测量系统或测试仪器；又指组成完整测量系统中的某一环节或单元，如传感器、调理电路、数据采集卡(板)、测试仪器；甚至可以是更简单的环节，如放大器、电阻分压器、RC滤波器等。测量系统的基本特性是测量系统与其输入、输出的

2、关系，主要应用于如下三个方面：第一，已知测量系统的特性，可测出输出量，通过该特性和输出量推断输入量。这就是通常应用测量系统测未知物理量的测量过程。第二，已知测量系统特性和输入，推断和估计系统的输出量。通常应用于按测量要求组建测量系统的场合。一、概述第三，由已知或观测系统的输入、输出，推断系统的特性，通常应用于系统的研究、设计与制作。一般用数学表达式(数学模型)来表示测量系统的基本特性。根据输入信号x(t)是否随时间变化，测量系统的基本特性分为静态特性和动态特性。它们是测量系统对外呈现出的外部特性，由其内部参数也即系

3、统本身的固有属性决定。二、静态特性静态特性是指测量系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，测量系统输出与输入之间的关系。这时，测量系统的微分方程的各阶导数为零，于是微分程来就变为上式就是理想的定常线性测量系统静态特性的表达式。对于实际的测量系统，其输入与输出往往不是理想直线，故而静态特性由多项式表示。灵敏度S0，S1，…，Sn为常量。静态特性的获得对一个测量系统，必须在使用前对其进行标定或定期进行校验。即在规定的标准工作条件下，由高精度输入量发生器给出一系列数值已知的、准确的、不随时间变化的输入量xj(j=1，2，…

4、，m)，用高精度测量仪器测定被校测量系统对应输出量yj(j=1，2，…，m)，从而可以获得由yj，xj数值列出的数表，然后绘制曲线或求得数学表达式，以表征被校测量系统的输出与输入的关系，称之为静态特性。如果实际测试时的现场工作条件偏离了标定时的标准工作条件，则将产生附加误差，必要时需对读数进行修正。静态校准条件：指没有加速度，没有冲击，振动，环境温度为20±5℃，相对湿度不大于85％，大气压力为0.1±0.08MPa的情况。1.线性度线性度是指测量装置输入、输出之间的关系与理想直线的偏离程度。根据理想直线的定义方法

5、，可将线性度分为：①理论线性度：理想直线由0点和满量程输出点确定。②独立线性度：理想直线由最小二乘法确定。有时，系统的输出输入在局部范围内是直线，则取此段做为标称输出范围。2.灵敏度灵敏度定义为单位输入变化所引起的输出的变化，通常使用理想直线的斜率作为测量装置的灵敏度值。灵敏度是有量纲的，其量纲为输出量的量纲与输入量的量纲之比。灵敏度越高，系统反映输入微小变化的能力就越强。在电子测量中，灵敏度越高往往容易引入噪声并影响系统的稳定性及测量范围。在同等输出范围的情况下，灵敏度越大测量范围越小，反之则越大。3.回程误差回

6、程误差（迟滞）表征测量系统在全量程范围内，输入量由小到大(正行程)或由大到小(反行程)两者静态特性不一致的程度。用引用误差形式可表示为4.分辨力分辨力又称灵敏度阈，它表征测量系统有效辨别输入量最小变化量的能力。一般为最小分度值的1/2～1/5。具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效数字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个分度值。5.零点漂移和灵敏度漂移零点漂移是测量装置的输出零点偏离原始零点的距离。灵敏度漂移是由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系(斜率)的变化。三、动态特性测量装置的动态特性是当

7、被测量即输入量随时间快速变化时，测量输入与响应输出之间动态关系的数学描述。测量系统的动态特性用数学模型描述，主要有三种形式：①时域中的微分方程；②复频域中的传递函数；③频率域中的频率特性。1．测量装置的微分方程是系统本身物理参数所决定的常数。和2．测量装置的传递函数为分析方便，可采用拉氏变换的方法，引出传递函数。将微分方程两端取拉氏变换，得：测量装置的传递函数定义为传递函数有以下几个特点：1）与输入及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性。对具体系统而言，它的不会因输入变化而不同，却对任一具体输入都能确定地给出

8、相应的、不同的输出。2）是对物理系统的微分方程取拉普拉斯变换而求得的，它只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构。同一形式的传递函数可以表征具有相同传输特性的不同物理系统。3）对于实际的物理系统，输入和输出都具有各自的量纲。用传递函数描述系统传输、转换特性理应真实地反映量纲的这种变换关系。这关系正是通过系数和来反映的。这些系数的量纲将因具体物理系统和输入、