检测系统的特性与技术指标.ppt

1 静态模型、静态特性指标第2章检测系统的特性与技术指标? 检测系统的动态特性动态模型、动态特性? 检测系统的静态特性传感器典型环节动态特性分析? 检测系统的不失真条件 1 2 检测系统的静态特性 2 . 静态模型静态特性:检测系统在被测量处于稳定状态时的输入输出关系检测系统输入量 x输出量 y 理想状态: 实际状态: bx ay?? a --- 零点输出)(xfy? b --- 理论灵敏度线性关系非线性关系 x yaO2 3 非线性原因: (结构原理性原因除外)误差因素检测系统输入 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 检测系统的静态特性 3 4 2 . 静态特性指标?线性度?回程误差?分辨力?重复性?灵敏度 检测系统的静态特性 4 5 线性度: 检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度相对误差% 100 .. max???? SF Ly Le max L?..SFy 输出值与理想直线的最大偏差值理论满量程输出值理想直线: 亦称非线性误差定义:表达: x yΔ拟合直线一般不存在或很难获得准确结果利用测量数据,通过计算获得 检测系统的静态特性 5 6 获取拟合直线方法: (c) 最小二乘法: 计算:有 n个测量数据: (x 1,y 1 ), ( x 2,y 2 ), …, ( x n,y n), (n>2) 残差: ? i = y i –(a + bx i ) 残差平方和最小: ?? 2i =min 22)(???????? ii iiiixxn yxyxnb 22 2)(????????? ii iiiiixxn yxxyxa 使得正负偏差相等(a) 端点连线法: 检测系统输入输出曲线的两端点连线特点: x yΔ算法:简单、方便,偏差大,与测量值有关(b) 端点连线平移法: 精度高,计算法算法: 特点: 算法:特点:精度高 x y ΔΔ简单实用 检测系统的静态特性 6 7 回程误差检测系统在正行程和反行程的输入输出曲线不重合的程度相对误差%100 .. max??? SF Hy He?H max :正反行程输出值的最大偏差定义:亦称空程误差、滞后算法: 检测系统的静态特性 7 8 分辨力: 能够检测出的被测量的最小变化量 2、分辨率--- 是相对数值: 定义:1、分辨力--- 是绝对数值,如 , , 10ms 说明: 表征测量系统的分辨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: %, % 3、阈值--- 在系统输入零点附近的分辨力 检测系统的静态特性 8 9 重复性同一条件下,对同一被测量,同一方向,多次重复测量,差异程度对同一被测量值:各次测量数值的偏差程度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测量数据的分散性重复性误差:随机误差标准差?:?大,则分散性大;反之亦然计算:贝塞尔公式 1 )( 1 2??????n yy ni iy i ---测量输出值, i=1,2, …,n y ---输出值的平均值对不同被测数值:各次测量曲线的偏差程度 检测系统的静态特性 9 10 灵敏度测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比斜率: xyK???/a. 线性检测系统:灵敏度为常数; 例:间隙式平板电容传感器定义: b. 非线性检测系统:灵敏度为变数说明: bx ay??bK?)(xfy?dx xdfK )(?(灵敏度系数)灵敏度 d SC ??2d Sd CK ??????双曲线、非线性 检测系统的静态特性 10