检测系统的特性与技术指标.ppt

检测系统的特性与技术指标
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检测系统的静态特性
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：
a --- 零点输出
b --- 理论灵敏度
线性关系
非线性关系
x
y
a
O
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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
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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
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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
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
y
Δ
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
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获取拟合直线方法：
(c) 最小二乘法：
计算：有n个测量数据: (x1,y1), (x2,y2), … , (xn,yn)， (n>2)
残差：i = yi – (a + b xi) 残差平方和最小：2i=min
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
y
Δ
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
Δ
Δ
简单实用
检测系统的静态特性
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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
Hmax：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
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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
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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
yi---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
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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：
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：
(灵敏度系数)
灵敏度
双曲线、非线性
检测系统的静态特性
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