电气测量2010第三章.ppt

《现代测试技术》 测量系统的基本知识； 测量系统的静态特性； 测量系统的动态特性； 测试系统集成设计原则； 3.1 概述 1 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。 2 组成 测量 系统 3 基本特性 是指测量系统与其输入、输出的关系 。 4 研究测量系统的目的 （1）已知Y, H(S) X(被测量) 3.2 测量系统的静态特性 1 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。 2 表达式 理想测量系统:线性特性 y=S0+S1x 实际的测量系统：非线性特性 y=S0+S1x+S2x2+… 式中S0，S1，S2，…，Sn——常量； y——输出量； x——输入量。 3.2.1 静态特性的获得 在规定的标准工作条件下 3.2.2 静态特性的基本参数 1 零位（零点） 当输入量为零x=0时，测量 系统的输出量不为零的数值 零位值为 零位值应设法从测量结果中消除。例如可以通过测量系统的调零机构或者由软件扣除。 3.2.2 静态特性的基本参数 2 灵敏度 描述测量系统对输入量变化反应的能力。 灵敏度： 当静态特性为一直线时，直线的斜率即为灵敏度，且为一常数 3.2.2 静态特性的基本参数 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 3.2.2 静态特性的基本参数 3 分辨力又称灵敏度阈 表征测量系统有效辨别输入量最小变化量的能力。 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; 对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应该小. 3.2.2 静态特性的基本参数 4 测量范围、量程 测量范围——测量系统所能测量到的最小被测量（输入量）与最大被测量（输入量）之间的范围; 量程——测量系统示值范围的上限值与下限值之差的模即称为量程。量程又称满度值，表征测量系统能够承受最大输入量的能力。 例如:一温度测量系统的测量范围是－60～+1200C，那么它的量程为1800C。 3.2.3 静态特性的质量指标 1 迟滞亦称“滞后”或“滞后量”、“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）或由大小到（反行程）两者静态特性不一致的程度。 3.2.3 静态特性的质量指标 2 重复性 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。 重复性是指标定值的分散性，是一种随机误差，可以根据标准偏差来计算 3.2.3 静态特性的质量指标 3 线性度 测量系统的输出——输入关系应当具有直线特性； 线性度（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 选定的拟合直线不同，计算 所得的线性度数值也就不同 3.2.3 静态特性的质量指标 4 准确度 测量系统的准确度，俗称精度 ①用准确度等级指数来表征： 准确度等级指数a的百分数a%所表示的相对值是代表允许误差的大小； ②用不确定度来表征：在规定条件下系统或装置用于测量时所得测量结果的不确定度。 3.2.3 静态特性的质量指标 5 可靠性 平均无故障时间MTBF——在标准工作条件下不间断地工作，直到发生故障而失去工作能力的时间称作为无故障时间。 可信任概率P——表示仪表误差在给定时间内仍然保持在技术条件规定限度以内的概率。 故障率或失效率——平均无故障时间MTBFF的倒数。 有效度或可用度 3.2.3 静态特性的质量指标 6 稳定性和影响系数 稳定性——指在规定工作条件范围之内，在规定时间内系统或仪器性能保持不变的能力。 如：2.1mV／8h， 一年不超过1％满量程输出。 影响系数——指示值变化与影响量变化量的比值 一般仪器都有给定的标准工作条件，例如环境温度20oC、相对湿度60%、大气压力101．33kPa、电源电压220V等。 又规定一个标准工作条件的允许变化范围：环境温度(20±2)oC、相对湿度60％±15％、电源电压(220±5)V等。 如电源电压变化10％引起示值