电气与电子测量技术-测量基本概念-测量系统的基本特性.ppt

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1、1测量系统的基本特性2测量系统一般定义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。测量系统的基本知识广义测量系统指单台的测量仪器，和由多台仪器及设备等组成的完整测试系统，也可指组成测量系统中的某一环节或单元。3测量系统的基本知识测量系统的基本特性系统的输入与输出之间的关系H（t）。测量系统三要素：输入、输出、基本特性4测量系统的基本知识例：输电线路运行状态监测系统5测量系统的基本知识张力传感器技术指标技术参数单位技术指标测量范围t0-5输出电压mV/V2.0精确度%F.S±0.05重复性%F.S±0.03零点输出%F.S<±1零点温漂%F.S/℃≤0.

2、005绝缘电阻MΩ≥5000供桥电压VDC10工作温度℃-20-＋70允许过载%F.S150备注可设计成12V或24V供电，0~5V或4~20mA信号输出6静态特性动态特性输入信号x(t)不随时间变化的X-Y之间的关系输入信号x(t)随时间变化的X-Y之间的关系测量系统基本特性由测量系统输入、输出的关系来表征，是测量系统所呈现出的外部特性；由测量系统内部参数也即系统本身的固有属性所决定。7测量系统的静态特性8静态特性定义测量系统的输入不随时间变化的测量系统输入与输出之间呈现的关系。数学模型理想测量系统:线性关系y=Sx实际的测量系统：非线性关系y=S0+S1x+S2x2+…式中

3、：S0，S1，S2，…，Sn——常量；y——输出量；x——输入量。又称“刻度特性”、“标准曲线”或“校准曲线”测量系统的静态数学模型9测量系统的静态特性非线性原因：内部误差因素测量系统输入x输入y=f(x)温度湿度压力冲击振动磁场电场摩擦间隙松动迟滞蠕变变形老化外界干扰10静态特性的获得在规定的标准工作条件下规定温度范围、大气压力、湿度等测量系统XiYi高精度输入量发生器一系列数值已知的、准确的、不随时间变化的输入量高精度测量仪器根据Xi与Yi的关系数表绘制曲线数学表达式静态特性11测量系统的静态特性指标线性度回程误差分辨力重复性灵敏度量程零位环境条件精度漂移12灵敏度定义：描

4、述测量系统输出量对输入量变化反应的能力。描述:灵敏度表征了单位输入量的变化所引起测量系统输出量的变化程度。13灵敏度【例】间隙式平板电容距离传感器灵敏度？注意：若输入输出量纲相同，常称“放大倍数”。其他形式：或14多级测量系统的灵敏度若测量系统是由灵敏度分别为S1，S2，S3等多个相互独立的环节组成时，测量系统的总灵敏度S为15线性度测量系统的输出——输入关系一般应当具有直线特性；定义：又称“非线性误差”，说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离其拟合直线的程度。描述:注意：选定的拟合直线不同，计算所得的线性度数值也就不同xyΔLm输出值与拟合直线的最大偏差值满量程输出值特点：拟合

5、精度较高，计算较复杂。（1）最小二乘法拟合直线xyΔLjΔ特点：简单、方便，偏差大。18回程误差亦称“滞后（量）”、“回程误差”或“滞环”，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。相对误差Hm：正反行程输出值的最大偏差。定义：描述：19重复性定义：表征测量系统输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，静态特性不一致的程度。描述：R：同一输出量对应多次循环的同向行程输出量绝对误差。注意：重复性是检测系统最基本的技术指标，是其他各项指标的前提和保证20测量范围、量程测量范围定义：测量系统所能测量到的最小被测量（输入量）与最

6、大被测量（输入量）之间的范围。量程定义：又称“满度值”，表征测量系统能够承受最大输入量的能力。数值上等于测量系统测量范围的上限值与下限值之差的模：【例】温度测量系统能测－60～+1200C温度。测量范围？量程？21分辨力2、分辨率---是相对数值：定义：1、分辨力---是绝对数值，如0.01mm，0.1g，1mv，…描述：又称“灵敏度阈”，表征测量系统有效辨别输入量最小变化量的能力。能检测的最小被测量的变换量相对于满量程的百分数，如：0.1%,0.02%3、阀值---在系统输入零点附近的分辨力。22分辨力对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的1/2～1/5。对具有数字显示

7、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。对于A/D转换器，分辨力是A/D变化一个字的输入量的变化量。N位A/D分辨力为1/2n。对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应该小。23例题用铜-康铜热电偶与数字电压表组成测温系统：己知：(l)当温升△T＝50℃，热偶输出热电势△ε＝2.035mV；(2)数字电压表最低位为10μV。试问该测温系统灵敏度？能否达到0.1℃的分辨力？24精度定量描述：用容许误差等表征用准确度等级来表征；用不确定度