检测系统组成与静态特性 自动检测技术 期末复习

1、11材料与光电物理学院材料与光电物理学院 测控技术与仪器测控技术与仪器22一、讨论：一、讨论：“仪器仪器” ” 与与“机器机器”的区别、关的区别、关系系 二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统三、检测系统的构成与分类三、检测系统的构成与分类四、检测系统的基本特性四、检测系统的基本特性 1、静态特性、静态特性 2、动态特性、动态特性提提 纲纲33讨讨 论论“仪器仪器” 与与“机器机器”的区别、关系的区别、关系44讨讨 论论 发展仪器首先必须澄清一个概念，发展仪器首先必须澄清一个概念，“仪器仪器”不不是是“机器机器”。不过，人们经常认为仪器只是机械，。不过，人们经常认为仪器只是机械，仪器工业是机

2、械工业的一个组成部分。这种概念或仪器工业是机械工业的一个组成部分。这种概念或许是由于国家把仪器工业归口机械部管理而导致的。许是由于国家把仪器工业归口机械部管理而导致的。 同时，在学科上，仪器科技仅是机械学科的一同时，在学科上，仪器科技仅是机械学科的一个分支。由此，个分支。由此，人们在很长一段时间里对仪器的认人们在很长一段时间里对仪器的认识产生了误区识产生了误区，导致这一领域发展严重滞后。，导致这一领域发展严重滞后。 55讨讨 论论 事实上，仪器与机器有很大差异。事实上，仪器与机器有很大差异。机器是改造机器是改造世界的工具，以认识世界为基础世界的工具，以认识世界为基础；而仪器的发展是而仪器的发展

3、是建立在认识世界的基础之上的建立在认识世界的基础之上的。 正确的概念应当是：正确的概念应当是：仪器是认识世界的工具，仪器是认识世界的工具，机器是改造世界的工具。仪器是认识未知世界的科机器是改造世界的工具。仪器是认识未知世界的科学工具，也是控制生产过程的工具学工具，也是控制生产过程的工具。 从这个角度看，仪器属于信息技术科学，它是认从这个角度看，仪器属于信息技术科学，它是认识世界的原始信息数据的识世界的原始信息数据的源头源头。66讨讨 论论 我们应当我们应当把仪器和机器放到同等地位上把仪器和机器放到同等地位上，把，把仪器工业与机械工业同等看待。仪器是机械学、仪器工业与机械工业同等看待。仪器是机械

4、学、电子学、光学、计算机技术、材料科学、物理学、电子学、光学、计算机技术、材料科学、物理学、化学、生物学等学科和先进技术综合作用下的化学、生物学等学科和先进技术综合作用下的高高技术产物技术产物。77讨讨 论论 王大珩说：王大珩说：“当时，一机部成立了仪器仪表工当时，一机部成立了仪器仪表工业总局管理制造业。由于业总局管理制造业。由于仪器比较小且很精密仪器比较小且很精密，在，在产值上无法与机械工业比高低，因此管理部门缺乏产值上无法与机械工业比高低，因此管理部门缺乏对仪器仪表重要性的认识，进而影响了国家仪器仪对仪器仪表重要性的认识，进而影响了国家仪器仪表事业的发展。改革开放后，一机部解散，仪器仪表事

5、业的发展。改革开放后，一机部解散，仪器仪表工业总局随之取消。近些年，仪器仪表产业无人表工业总局随之取消。近些年，仪器仪表产业无人管理，原有的企业协作体系也解散了。管理，原有的企业协作体系也解散了。” 88讨讨 论论 仪器仪表的内涵较之以往发生了很大变化仪器仪表的内涵较之以往发生了很大变化。其自身结构已从。其自身结构已从单纯机械结构，发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术等单纯机械结构，发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术等多种高新技术于一身的系统，其用途也从单纯数据采集，发展为多种高新技术于一身的系统，其用途也从单纯数据采集，发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制于集数据采集、信号

6、传输、信号处理以及控制于一体的测控过程一体的测控过程。 特别是进入特别是进入2121世纪以来，随着计算机网络技术、软件技术、世纪以来，随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展，测控技术呈现出虚拟化、网络化和微型化的微纳米技术的发展，测控技术呈现出虚拟化、网络化和微型化的发展趋势，从而使仪器仪表学科的发展趋势，从而使仪器仪表学科的多学科交叉及多系统集成而形多学科交叉及多系统集成而形成的边缘学科成的边缘学科的属性越来越明显。的属性越来越明显。 99讨讨 论论 目前国内仪器仪表在目前国内仪器仪表在研制组织上研制组织上比较混乱。种类比较混乱。种类不少，品质相同，缺乏不少，品质相同，缺乏先进的技术

7、内涵先进的技术内涵。当前，我国。当前，我国的科技事业正处于一个新的机遇期，仪器仪表是综合的科技事业正处于一个新的机遇期，仪器仪表是综合交叉学科，振兴仪器仪表事业需要充分发挥各方面的交叉学科，振兴仪器仪表事业需要充分发挥各方面的积极性，现在最关键的是如何积极性，现在最关键的是如何把不同行业的专家组织把不同行业的专家组织在一起，实现各个方面的协同作战在一起，实现各个方面的协同作战。 1010二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统 任何一个工业控制系统都必然要应用一定的任何一个工业控制系统都必然要应用一定的检测检测技术技术和和相应的仪表单元相应的仪表单元。 检测单元完成对各种过程参数的测量，并实现

8、必检测单元完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理；要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。元实现对被控变量的调节。 随着新技术的不断出现，二者趋向融合随着新技术的不断出现，二者趋向融合, ,相辅相相辅相成的，它们是控制系统的重要基础。成的，它们是控制系统的重要基础。 1111二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统1、典型仪表控制系统实例：、典型仪表控制系统实例：用用天然气天然气做原料生产做原料生产合成氨合成氨的控

9、制系统为例。的控制系统为例。需对天然气脱硫处理需对天然气脱硫处理在脱硫塔中进行在脱硫塔中进行 下面以一典型工业仪表控制系统实例为分析对象，给下面以一典型工业仪表控制系统实例为分析对象，给出常规检测仪表系统的组成及结构出常规检测仪表系统的组成及结构, ,并介绍有关检测和仪表并介绍有关检测和仪表相关技术必需的基本要领和名词术语。相关技术必需的基本要领和名词术语。1212二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统压力调节（压力调节（PC）流量调节（流量调节（FC）液位调节（液位调节（LC） 脱硫塔控制流程图：脱硫塔控制流程图：1、典型仪表控制系统实例：、典型仪表控制系统实例：1313二、检测仪表控制系

10、统二、检测仪表控制系统 压力调节控制（压力调节控制（PC）的单参数控制子系统介绍：）的单参数控制子系统介绍：1、典型仪表控制系统实例：、典型仪表控制系统实例：实现被控变量控制作用实现调节控制规律计算 信号转号转换和检测实现执行单元调节单元传输、压力参数压力变送单元1414二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统 压力调节控制（压力调节控制（PC）的单参数控制子系统介绍：）的单参数控制子系统介绍：1、典型仪表控制系统实例：、典型仪表控制系统实例：控制过程：控制过程： 首先测量进入脱硫塔的天首先测量进入脱硫塔的天然气然气压力压力，检测到的信号经转，检测到的信号经转换后，以换后，以标准信号制式标准信

11、号制式传输到传输到实现调节运算的实现调节运算的调节单元调节单元； 调节单元在接受到调节单元在接受到测量信号测量信号后，即与给定单元的后，即与给定单元的设定压力值设定压力值进进行行比较比较，并根据，并根据设定的控制规律设定的控制规律计算出实现控制调节作用所需的计算出实现控制调节作用所需的控控制信号制信号； 调节单元输出的控制信号经调节单元输出的控制信号经执行单元执行单元转换后，驱动相应的设备转换后，驱动相应的设备实现实现对被控变量的调节对被控变量的调节。1515二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统 流量调节流量调节控制控制（FCFC）的单参数控制子系统介绍：）的单参数控制子系统介绍：流量变送

12、单元用于流量变送单元用于流量检测信号转换流量检测信号转换和和传输传输; ;安全栅的增加则是为了实现安全火花防爆特性。安全栅的增加则是为了实现安全火花防爆特性。1、典型仪表控制系统实例：、典型仪表控制系统实例：1616二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统 小结小结1、典型仪表控制系统实例：、典型仪表控制系统实例： 常规工业检测仪表控制系统的常规工业检测仪表控制系统的构成基本相同构成基本相同，而与具体采用的仪表类型无关。而与具体采用的仪表类型无关。 基本构成包括基本构成包括被控对象被控对象、变送器变送器、显示仪表显示仪表、调节器调节器、给定器给定器和和执行器执行器等。等。 由于各控制子系统被控

13、变量的不同，各子系统由于各控制子系统被控变量的不同，各子系统采用的变送器和调节器的采用的变送器和调节器的控制规律控制规律因而有所不同。因而有所不同。1717核心：核心：被控（被测）对象。被控（被测）对象。基础：基础：检测单元。检测单元。处理：处理：变送，显示，调节，执行变送，显示，调节，执行典型工业检测仪表控制系统结构图典型工业检测仪表控制系统结构图二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统2、检测仪表控制系统结构分析：、检测仪表控制系统结构分析：1818典型工业检测仪表控制系统结构图典型工业检测仪表控制系统结构图二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统2、检测仪表控制系统结构分析：、检测仪表控

14、制系统结构分析：说明：说明： 闭环闭环回路控制系统，回路控制系统，核心核心是是被控被控( (被测被测) )对象。对象。 检测单元：实现控制调节作用的检测单元：实现控制调节作用的基础基础，它完成对所有被控，它完成对所有被控变量的变量的直接测量直接测量，包括温度、压力、流量、液位、成分等，包括温度、压力、流量、液位、成分等1919典型工业检测仪表控制系统结构图典型工业检测仪表控制系统结构图二、检测仪表控制系统二、检测仪表控制系统2、检测仪表控制系统结构分析：、检测仪表控制系统结构分析：. 显示单元：是控制系统的显示单元：是控制系统的附属单元附属单元. 调节单元：完成调节控制规律的调节单元：完成调节

15、控制规律的运算运算。 它将变送器传输来它将变送器传输来的测量信号与给定值的测量信号与给定值进行比较进行比较，并，并对比较结果进行调节运算对比较结果进行调节运算，以输出作为控制信号以输出作为控制信号。调节单元采用的常规控制规律包括位式。调节单元采用的常规控制规律包括位式调节和调节和 PID 调节调节. 执行单元：实施控制策略的执行单元：实施控制策略的执行机构执行机构，有电动、气动、液，有电动、气动、液动等方式动等方式20201.测量的基本要素被测对象、测量仪器、测量技术、被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境测量人员和测量环境 被测对象测量人员测试仪器系统信 息显 示感知和识别检测系统

16、的构成检测系统的构成2121对对象象属属性性影影响响影影响响影影响响测测量量策策略略、算算法法数数据据状状态态参参数数命命令令被被测测信信息息原原理理方方法法被被测测对对象象仪仪器器系系统统测测量量人人员员测测量量环环境境激激励励信信号号选选择择仪仪器器决决定定方方法法图图1 1- -3 3 测测量量的的基基本本要要素素检测系统的构成检测系统的构成2222检测系统构成检测系统构成信息获取信息获取转换转换显示和处理显示和处理（信号检出部分）（信号检出部分）（信号变换部分）（信号变换部分）（分析处理部分、（分析处理部分、通信接口及总线）通信接口及总线）23231、信号检出部分、信号检出部分传感器（

17、传感器（Sensor）- 检出功能的器件检出功能的器件信号提取（被测量）、传输（信号变换部分）信号提取（被测量）、传输（信号变换部分）特点：特点：1）输出量为电压、电流、频率）输出量为电压、电流、频率2）输出的电信号一般较微弱：）输出的电信号一般较微弱：电压电压 - 毫伏级、微伏级；电流毫伏级、微伏级；电流 - 毫安级、纳安级毫安级、纳安级3）输出信号与噪声混杂在一起）输出信号与噪声混杂在一起 - 传感器内部噪声传感器内部噪声 传感器的信噪比小、输出信号弱传感器的信噪比小、输出信号弱 - 信号淹没在噪声中信号淹没在噪声中4）传感器的输出特性呈线性或非线性）传感器的输出特性呈线性或非线性选择：测

18、量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件 以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制电阻、电容、电感电阻、电容、电感 两种：数字量、模拟量两种：数字量、模拟量5）外界环境的变化会影响传感器的输出特性）外界环境的变化会影响传感器的输出特性检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分 24242、信号变换部分、信号变换部分检出信号检出信号适合于分析和处理的信号适合于分析和处理的信号信号调理电路信号调理电路阻抗变换阻抗变换 - 输出阻抗

19、很高时；输出阻抗很高时；电压电压/电流（电流（V/A）转换）转换 - 需要电流输出时；需要电流输出时；目的：目的：4）简化后续系统的组成）简化后续系统的组成2） 消除或抑制传感器输出量中的无用信号消除或抑制传感器输出量中的无用信号3）提高测量、分析的准确度）提高测量、分析的准确度信号放大信号放大 - 输出信号微弱时；输出信号微弱时；噪声抑制噪声抑制 - 信号淹没在噪声中；信号淹没在噪声中；模拟模拟/数字（数字（A/D）转换）转换 - 需要输出数字信号时需要输出数字信号时1）对传感器的输出量变换成易于处理或放大的量）对传感器的输出量变换成易于处理或放大的量25253、分析处理部分、分析处理部分功

20、能：管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换功能：管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换不断注入新内容不断注入新内容 - 检测系统的研究中心检测系统的研究中心通用标准接口通用标准接口 - 不同的系统尤其是不同厂家的产品能够互联不同的系统尤其是不同厂家的产品能够互联 4、通信接口与总线部分、通信接口与总线部分计算机系统计算机系统 - 强大问题分析能力、复杂系统的实时控制强大问题分析能力、复杂系统的实时控制自动化、智能化自动化、智能化USB、 IEEE-488、 RS-232（串行）、并行（串行）、并行总线：传送数字信号的公共通道总线：传送数字信号的公共通道 - 信号线的集合

21、信号线的集合RS-232C、VXI、Centronics（并行）（并行）（硬件系统）（硬件系统）（规范、结构形式）规范、结构形式）接口接口 - 分系统和上位机之间分系统和上位机之间/分系统之间交换信息分系统之间交换信息2626 1、感受件、感受件 2、中间件、中间件 3、显示件、显示件被测被测对象对象传感器传感器基本转基本转换电路换电路测量测量电路电路计算机计算机A/D显示、记录显示、记录检测系统的构成检测系统的构成2727 检测系统的分类检测系统的分类 检测仪表的分类方法很多，可按检测仪表的分类方法很多，可按用途用途、被测参数被测参数、所使用能源所使用能源、信号传输方式信号传输方式、原理原理

22、、结构结构等分类，现等分类，现介绍几种常用的分类方法。介绍几种常用的分类方法。 1、按用途分类 1）标准检测仪表：用于量纲传递和校验 2）实验室仪表：用于科学研究、实验 3）工程用仪表：用于工程实践，要求结构简单、牢固抗震，可靠性高，抗干扰能力强，环境适应能力强，精度满足要求即可28281 1）温度测量仪表）温度测量仪表2 2）压力测量仪表）压力测量仪表3 3）流量测量仪表）流量测量仪表4 4）物位测量仪表）物位测量仪表5 5）机械量测量仪表）机械量测量仪表6 6）物性及成分测量仪表）物性及成分测量仪表2、按被测参数分类、按被测参数分类 检测系统的分类检测系统的分类29293、按所使用能源分类

23、、按所使用能源分类1）气动仪表：其能源为压缩空气，信号传输距）气动仪表：其能源为压缩空气，信号传输距离短，动态响应慢，但可靠性较高。离短，动态响应慢，但可靠性较高。2）电动仪表：其能源为电源，信号传输距离无）电动仪表：其能源为电源，信号传输距离无限制，动态响应快，可靠性较好，易于与计限制，动态响应快，可靠性较好，易于与计算机联结。算机联结。3）液动仪表：其能源为液压。）液动仪表：其能源为液压。 检测系统的分类检测系统的分类30301）、开环式检测系统）、开环式检测系统2）、闭环式检测系统）、闭环式检测系统4、根据信号传输的方向分类、根据信号传输的方向分类 检测系统的分类检测系统的分类3131开

24、环测量与闭环测量开环测量与闭环测量开环测量：开环测量：反馈测量：反馈测量：特点：简单、直观、明了；特点：简单、直观、明了； 测量精度不高测量精度不高特点：精度高；复杂、成本高、要求高特点：精度高；复杂、成本高、要求高传感器传感器输入量输入量x输出量输出量y传感器传感器输入量输入量x输出量输出量y放大放大反响传感器反响传感器 检测系统的分类检测系统的分类32321、主动式、主动式2、被动式、被动式5、按检测过程中是否向被测对象施加能量分类、按检测过程中是否向被测对象施加能量分类 检测系统的分类检测系统的分类3333静态模型、静态特性指标静态模型、静态特性指标2、动态特性、动态特性动态模型、动态特

25、性动态模型、动态特性1、 静态特性静态特性典型环节动态特性分析典型环节动态特性分析四、检测系统的基本特性四、检测系统的基本特性3434静态特性：静态特性：检测系统在被测量处于检测系统在被测量处于稳定状态稳定状态时的时的输入输出关系输入输出关系检测系统检测系统输入量输入量x输出量输出量y理想理想状态：状态：实际实际状态：状态：bxaya - 零点输出零点输出)(xfy b - 理论灵敏度理论灵敏度线性关系线性关系非线性关系非线性关系xyaO静态模型静态模型检测系统的静态特性检测系统的静态特性xy3535非线性原因非线性原因(结构原理性原因除外结构原理性原因除外)：误差因素误差因素检检 测测 系系

26、 统统输入输入 x输入输入 y = f(x)温温度度湿湿度度压压力力冲冲击击振振动动磁磁场场电电场场摩摩擦擦间间隙隙松松动动迟迟滞滞蠕蠕变变变变形形老老化化外界干扰外界干扰检测系统的静态特性检测系统的静态特性3636检测系统的静态特性检测系统的静态特性测量范围、上下限及量程测量范围、上下限及量程测量范围：测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量仪器按照规定的精度进行测量的被测变量 的范围的范围测量下限：测量下限：测量范围的最小值测量范围的最小值测量上限：测量上限：测量范围的最大值测量范围的最大值量程：量程：量程量程=测量上限值测量上限值-测量下限值测量下限值例：某温度测量仪表的下限值是例

27、：某温度测量仪表的下限值是-50，上限值为，上限值为150， 则则其测量范围可表示为其测量范围可表示为-50150，量程为，量程为2003737检测系统的静态特性检测系统的静态特性测量范围、上下限及量程测量范围、上下限及量程被测被测对象对象传感器传感器基本转基本转换电路换电路测量测量电路电路计算机计算机A/D3838检测系统的静态特性检测系统的静态特性零点迁移和量程迁移零点迁移和量程迁移在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程。X：被测变量值相对于量程的百分数Y：仪表指针位移或转角相对于标尺长度的百分数零点迁移和量程迁移示意零点迁移和量程迁移示意3939灵敏度灵敏度

28、测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比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：斜率：xyK/a. 线性检测系统：灵敏度为常数；线性检测系统：灵敏度为常数；例：间隙式平板电容传感器例：间隙式平板电容传感器定义：定义：b. 非线性检测系统：灵敏度为变数非线性检测系统：灵敏度为变数说明：说明：bxaybK )(xfy dxxdfK)(灵敏度系数灵敏度系数)( sensitivity )灵敏度灵敏度dSC2dSdCK双曲线、非线性双曲线、非线性检测系统的静态特性检测系统的静态特性4040分辨力分辨力:能够检测出的被测量的最小变化量能够检测出的被测量的最小变化量2、分辨率、分辨率 -

29、 是相对数值：是相对数值：定义：定义：1、分辨力、分辨力 - 是绝对数值，如是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，10ms，说明：说明：表征测量系统的分辨能力表征测量系统的分辨能力 ( resolution )能检测的最小被测量的变能检测的最小被测量的变换量相对于换量相对于 满量程的百分满量程的百分数，如：数，如： 0.1%, 0.02%3、阈值、阈值 - 在系统输入零点附近的分辨力在系统输入零点附近的分辨力检测系统的静态特性检测系统的静态特性4141检测系统的静态特性检测系统的静态特性纳米压痕仪纳米压痕仪4242检测系统的静态特性检测系统的静态特性纳米压痕仪纳米压痕仪4343检测系统的静态

30、特性检测系统的静态特性纳米压痕仪纳米压痕仪1.1、载荷力分辨率：、载荷力分辨率：3nN force resolution at a 1 load1.2、可实现的最小载荷接触力：小于、可实现的最小载荷接触力：小于100nN1.3、可实现的最大载荷：大于等于、可实现的最大载荷：大于等于10mN1.4、位移分辨率：、位移分辨率：0.0004nm1.5、可实现的最小位移：小于、可实现的最小位移：小于0.2nm1.6、可实现的最大位移：、可实现的最大位移：20mN4444检测系统的静态特性检测系统的静态特性4545检测系统的静态特性检测系统的静态特性纳米压痕仪纳米压痕仪4646检测系统的静态特性检测系统

31、的静态特性讨论：讨论：1 1、灵敏度和仪表放大倍数的关系：、灵敏度和仪表放大倍数的关系：2 2、灵敏度和分辨率的关系：、灵敏度和分辨率的关系： 3 3、灵敏度的可传递性、灵敏度的可传递性 在由多个仪表组成的测量或控制系统中，灵敏度具有可在由多个仪表组成的测量或控制系统中，灵敏度具有可传递性。例如首尾串联的仪表系统传递性。例如首尾串联的仪表系统 即前一个仪表的输出是后即前一个仪表的输出是后一个仪表的输入一个仪表的输入 ，其总灵敏度是各仪表灵敏度的，其总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积乘积。4747检测系统的静态特性检测系统的静态特性 误误 差差绝对误差：绝对误差：绝对误差绝对误差 = 示值约定真值示值

32、约定真值相对误差：相对误差：相对误差（相对误差（%）= 绝对误差绝对误差/约定真值约定真值引用误差：引用误差：引用误差（引用误差（%）= 绝对误差绝对误差/量程量程最大引用误差：最大引用误差： 最大引用误差（最大引用误差（%） = 最大绝对误差最大绝对误差/量程量程允许误差：允许误差：最大引用误差最大引用误差允许误差允许误差基本误差基本误差、附加误差附加误差、动态误差动态误差4848检测系统的静态特性检测系统的静态特性精确度精确度仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高曲线1：实际上升曲线实

33、际上升曲线曲线2：实际下降曲线实际下降曲线曲线1和2愈接近直线OA，则仪表的精度等级越高精度等级确定过程示意精度等级确定过程示意4949检测系统的静态特性检测系统的静态特性滞环、死区和回差滞环、死区和回差滞环： 储能效应例如弹性变形、磁滞 实际上升曲线和实际下降实际上升曲线和实际下降曲线不重合曲线不重合 特性曲线形成环状。滞环滞环效应分析效应分析5050检测系统的静态特性检测系统的静态特性滞环、死区和回差滞环、死区和回差死区： 死区效应，例如传动机构的摩擦和间隙 实际上升曲线和实际下降曲线不重合 仪表输入小到一定范围后仪表输入小到一定范围后不足以引起输出的任何变化不足以引起输出的任何变化死区死

34、区效应分析效应分析5151检测系统的静态特性检测系统的静态特性滞环、死区和回差滞环、死区和回差综合效应： 既有储能效应，也具有死区效应 各种情况下，实际上升曲线和实际下降曲线间的差值称为回差回差综合综合效应分析效应分析5252回程误差回程误差检测系统在检测系统在正行程正行程和和反行程反行程的输入输出曲线不重的输入输出曲线不重合的程度合的程度相对误差相对误差%100.maxSFHyHe Hmax：正反行程输出值的最大偏差：正反行程输出值的最大偏差定义：定义：亦称空程误差、滞后亦称空程误差、滞后( hysteresis )算法：算法：检测系统的静态特性检测系统的静态特性5353检测系统的静态特性检

35、测系统的静态特性重复性和再现性重复性和再现性重复性：重复性：在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进行测量所得的多个输出值之间相互一致的程度行测量所得的多个输出值之间相互一致的程度再现性：再现性：包括滞环和死区，包括滞环和死区，仪表实际上升曲线和实际下仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散程度的表示，降曲线之间离散程度的表示，常取两种曲线之间离散程度常取两种曲线之间离散程度最大点的值来表示最大点的值来表示重复性和再现性重复性和再现性5454重复性重复性同一条件下，对同一被测量，同一方向，多次重复测量，差异程度同一条件下，对同一被测量，同一方向

36、，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重复性是检测系统最基本的技术指标最基本的技术指标，是，是其他各项指标的其他各项指标的前提和保证前提和保证。测量数据的分散性测量数据的分散性重复性误差：随机误差重复性误差：随机误差 标准差标准差 ： 大，则分散性大；反之亦然大，则分散性大；反之亦然对不同被测数值：各次测量曲线的偏差程度对不同被测数值：各次测量曲线的偏差程度( repeatability )检测系统的静态特性检测系统的静态特性5555检测系统的静态特性检测系统的静态特性可靠性可靠性可靠度：可靠度：衡量仪表能够衡量仪表

37、能够正常工作正常工作并并发挥其功能发挥其功能的的程度程度 体现在仪表体现在仪表正常工作正常工作和和出现故障出现故障两个方面两个方面 正常工作方面：平均无故障工作时间正常工作方面：平均无故障工作时间 出现故障方面：平均故障修复时间出现故障方面：平均故障修复时间 有效度：（综合性指标）有效度：（综合性指标）平均无故障工作时间有效度平均无故障工作时间 平均故障修复时间5656线性度线性度:检测系统输入输出曲线与理想直线的检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度偏离程度相对误差相对误差%100.maxSFLyLemaxL.SFy输出值与理想直线的最大偏差值输出值与理想直线的最大偏差值理论满量程输出值理论满量程输出值理想直线：理想直线：亦称非线性误差亦称非线性误差定义定义:( non-linearity )表达式表达式:xy拟合直线拟合直线一般不存在或很难获得准确结果一般不存在或很难获得准确结果利用利用测量数据测量数据，通过计算获得，通过计算获得检测系统的静态特性检测系统的静态特性5757获取拟