测量元件概述.ppt

变换函数： 3 测量元件的静特性—变换函数 变换函数的结构和形式一般是在分析或实验的基础上建立的，其参数多在实际标定实验中，利用统计分析和曲线拟合的方法予以确定。 曲线拟合方法很多，有理论拟合、过零拟合、端点拟合、端点平移拟合、最小二乘拟合等。 最小二乘拟合在实际中应用较多，多采用线性方程式：y=ax+b的形式。以N个测试点数据，计算得到系数a和b，使实验数据对拟合直线上对应值残差的平方和最小。 第三十页，共五十五页，2022年，8月28日 2．灵敏度和线性度（非线性误差） 灵敏度：输出量的微小增量与输入量微小增量的比值，变换函数的一阶导数或静特性曲线的斜率。非线性的，不同的点有不同的灵敏度。线性的静特性，灵敏度不变。 3 测量元件的静特性—灵敏度 第三十一页，共五十五页，2022年，8月28日 2．灵敏度和线性度（非线性误差） 线性度或非线性误差：静特性曲线偏离某种拟合直线或规定直线的程度。 3 测量元件的静特性—线性度 第三十二页，共五十五页，2022年，8月28日 在非线性误差不太大的情况下，通常采用直线拟合的方法来线性化。采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的线性度。 * * 3 测量元件的静特性—线性度 第三十三页，共五十五页，2022年，8月28日 3．滞环（迟滞） 测量元件正反行程中输入输出曲线不重合的现象称为滞环特性或迟滞，它由上升分支和下降分支组成。对应同一输入量，两个分支所对应的输出不同。滞环误差的计算同上。 3 测量元件的静特性—滞环 机械部分摩擦和间隙， 敏感材料结构缺陷， 磁性材料磁滞 第三十四页，共五十五页，2022年，8月28日 4．重复性误差 输入按同一方向作全量程连续多次变化时的误差。 3 测量元件的静特性—重复性误差 第三十五页，共五十五页，2022年，8月28日 5．静态误差 定义：全量程范围内，测量元件输出值与理论值的偏离误差。 求取方法：测试数据与理论输出值的标准偏差 3 测量元件的静特性—静态误差 取2σ或3σ作为测量元件的静态误差。 综合性误差、非线性、迟滞、重复性等。 第三十六页，共五十五页，2022年，8月28日 5．静态误差 3 测量元件的静特性—静态误差 其它几种提法： 精度：测量的精确程度。真实值与测量值之差 绝对误差：测量值与被测量真值之差：测量值-真实值，有单位、有正负 相对误差：|测量值-真实值|/|测量值|×100%， 用来说明测量结果的准确程度。 第三十七页，共五十五页，2022年，8月28日 3 测量元件的静特性—其它性能参数 测量范围和量程 测量元件能够满足规定精度时检测到的最小输入量和最大输入量，称为测量范围。 测量元件能够满足规定精度时检测到的最大输入量和最小输入量之差，称为量程。 如果被测量最小输入量为零，可以不做区分，如力矩、速度等。 第三十八页，共五十五页，2022年，8月28日 3 测量元件的静特性—其它性能参数 分辨率和分辨力 传感器的输入/输出关系不可能做到处处连续。输入量太小，输出不会变化。 分辨率和分辩力都是表示传感器能检测被测量最小值的性能指标。 分辨率是以满量程的百分数来表示，无量纲； 分辩力是以最小量程的单位值来表示，有量纲。 在最小输入处的分辨力被称为阈值 。 第三十九页，共五十五页，2022年，8月28日 * * 稳定性: 传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。 3 测量元件的静特性—其它性能参数 漂移: 漂移是指在外界的干 扰下，在一定时间间隔内， 传感器输出量发生与输入 量无关的或不需要的变化。 漂移包括零点漂移和灵敏 度漂移等，如图所示。 第四十页，共五十五页，2022年，8月28日 如果采用差动、对称结构和差动电路（如电桥）相结合的差动技术，可以达到消除零位值、减小非线性、提高灵敏度、实现温度补偿和抵消共模误差干扰等的效果，改善传感器的技术性能。 3 测量元件的静特性 提高传感器性能的技术途径: 第四十一页，共五十五页，2022年，8月28日 测量元件的输入量由一个数值变到另一个数值的过程中，呈现的特性就是动特性。数学式中含有变量对时间的导数。 3 测量元件的动特性 和控制系统类似有三种描述方式？ 1 微分方程 2 传递函数 3 频率特性 传感器动态特性研究方法 1 瞬态响应法； 2 频率响应法； 3 冲击响应法； 第四十二页，共五十五页，2022年，8月28日 一阶测量元件（惯性环节） T 为时间常数，T 越小，响应速度越快。 3 测量元件的动特性 第四十三页，共五十五页，20