检测装置基本特性

主要内容2.12.22.32.4

线性检测装置概述

检测装置的动态特性

不失真测量条件和装置组建

检测装置的静态特性2.5

检测装置的基本特性测试检测装置的特性分析应用参数检测：已知装置的特性和输出信号,求出输入信号。多环节检测装置组建：已知装置的特性和输入信号,求出输出信号。装置的特性分析：由装置的输入输出信号，推断装置的特性。（系统辩识）输出与输入之间的关系检测装置基本特性动态特性静态特性

当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态特性。

当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性；检测装置的最基本特性是线性特性2.1线性检测装置概述

无论复杂度如何，把检测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。x(t)h(t)y(t)输入量系统特性输出常系数线性微分方程任何一个具体的输入量和输出量之间的关系都可以写成下列数学形式y：输出量；x：输入量；t：时间系统的阶次由输出量最高微分阶次n决定。

理想的检测装置应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性时不变关系最佳。xy线性xy线性xy非线性线性时不变系统(时域描述)

系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述：一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。线性时不变检测装置服从叠加性、齐次性、微分、积分和频率保持特性。1.叠加性

系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和，即若x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)

则x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)2.齐次性（比例性）

常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即:

若x(t)→y(t)则Cx(t)→Cy(t)3.微分性

系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即若x(t)→y(t)则x'(t)→y'(t)4.积分性

当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即若x(t)→y(t)则∫x(t)dt→∫y(t)dt5.频率保持性

若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即

若x(t)=Acos(ωt+φx)

则y(t)=Bcos(ωt+φy)

线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。2.2检测装置的静态特性1、静态特性的定义被测量的值处于稳定状态时，传感器的输出与输入的关系。静态测量

对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。2、静态特性描述：数学公式或数学模型。以温度检测为例

若温度为零时，水银温度计液柱高度不为零，则

检测装置的输出与输入关系通用表达式：

2.乘2.垦1检测分装置炒的静台态特和性参演数（1）零蜻点:当输妙入为床零时堪，检阳测装蒸置的万输出工量不议为零胀的数态值。一般剧检测渗装置惠应将零点免调整扰为零（2）灵甜敏度:测试扣装置聋的输送入x有一糊增量悄△x,引起瘦输出y发生挤相应粒变化羽△yyx△x△y线性解传感希器,k=块Δy轻/Δ厅x为常歉数,非线惜性传半感器进的灵愧敏度,k=肤dy绑/d杏x。k随X变化榨而变立化。一般州测量忙范围救越大咬，非煤线性绸越严斧重，恋灵敏厚度变葬化越丈大。当被雅测量滴的变贺化小字于分弹辨力倦时，纺传感绢器对饰输入绸量的县变化柄无任拘何反狠应。裳对数锻字仪膨表而矛言，端如果躲没有估其他娃附加复说明锐，可队以认荐为该疼表的白最后际一位平所表吧示的聚数值答就是殖它的扯分辨得力。（3）分过辨力指能吵引起肚输出候量发炒生变擦化时烘输入堡量的即最小蛾变化星量，反映财检测责装置扶能够激有效咳辨别镇最小主输入呼变化年量的谢能力虏。（4）量斧程是指吉测试听装置醒能正渗常测肺量最目小输言入量耕和最芹大输它入量墙之间添的范需围。与反映环检测其装置疯能够岂有效胶测量挑最大聋输入沈变化拔量的宜能力斧。2.泉2.阳2静态散特性想的质谈量指济标滞差售、重庙复性妹、线行性度庙、迹灵敏闪度、笋准确挪度、茅稳定盖性和讽可靠揭性（1）滞娘差检测棍装置绕在正待（输绝入量涝增大怎）反岗（输野入量期减小壤）行铸程期故间其抬输出-输入柔特性储曲线械不重归合的祥现象公称为翼迟滞袖。滞差以满知量程哥输出胳的百料分数疗表示0y⊿yHMyFS迟滞嫌特性如称猎重传提感器劝，加疗载，呀卸载侵，同司一重腊量，橡输出老不同某。（2）冬重复轻性重复伪性误刃差的耍计算重复给性是朗指传音感器逮在输仙入量球按同径一方足向（严增大缸或减采小）岛作全莲量程蹦连续混多次混变化禁时,所得蚁特性半曲线初不一钟致的举程度楼。重复谈性特唇性曲这线（3）线欲性度检测己装置捏的输颗出与异输入联之间恢数量纠关系蛮的线扰性程敬度。①检测班装置界非线齿性大量小评剃定方转法校准寨曲线问即实互测曲扮线：通过脏实际毁测试没获得个。目首先阅在标膜准工门作状晶态下教，用辅标准脉仪器度设备饲对传楚感器厚进行糖标定徐（测社试）抽，得恭到其辛输入纯输出镰曲线澡即为校准叔曲线恭。拟合怜直线品即理帜想直榆线：人为档作出骄。校准墓曲线信与拟冷合直龙线之宝间的店最大咐偏差认与传劈燕感器忧满量凤程输战出之描比，艳称为沾传感烤器的施非线舱性误粘差（疑或线常性度用）线性伍度的败计算替公式最大扇非线著性误孩差量程丙输出非线昨性偏祝差的蛋大小限是以浸一定压的拟锹合直衰线为穴基准伴直线伍而得事出来乎的。哪拟合箭直线梢不同判，非掘线性河误差汉也不绿同。渔所以嘴，选巡寿择拟狭合直丝式线的干主要轧出发流点，测应是织获得贴最小悲的非坡线性让误差烘。温度仪恒温油槽标准水银温度计传感器探头可控硅温度控制仪标准器具TxyΔLmaxyFS0xMxyΔL2ΔL1yxΔLmaxyFSxm0yxyFSxm0(c业)端点位连线扩拟合(b傲)过零稻旋转傻拟合(a霜)理论旦拟合(d惧)最小伪二乘观拟合目的:1、用招拟合霜直线说代替状校准清曲线涉，方抖便计暗算。2、检睛验传归感器旧或仪愈表是墙否合骄格。用最辞小二输乘法源求取猎的拟著合直云线的这拟合周精度剃最高格。拟合螺直线进方程Y=b倘+k党Xn对测俭量数徐据（xi,读yi）,用直垄线方袋程Y=葱b听+k搁X拟合,根据跳测量将数据沿值,求方乳程中温系数b、k的最尿佳估著计值处。(2社-1衔2)应用霉最小辨二乘千法原洪理:使各墓测量新数据惨点yi与直厨线输斗出Y偏差妹的平涨方和轰为最潮小。将k和b代入节拟合园直线名方程宣，即车可得滑到拟饲合直河线，驼然后逝求出反残差搂的最董大值Lm柄ax即为躲非线冒性误眉差。（4）准看确度说明漆检测库装置栋输出搞值与艘真值工的偏狠离程虽度。弯如,某速轿度传窜感器努的准育确度傅为0.斜3m来/s，表装示该炊传感面器的帮输出出值与屯真值映偏离0.办3m翠/s。准包确度轧是系翠统误枣差大我小的桑标志埋，准学确度油高意雕味着计系统坏误差感小。准确遣度等赴级a表示滥产品野精度司的一誉项指跑标。披仪表卖产品注的精恳度等刚级由悉国家镰计量肃部门屿给定拜，仪急表的股实际垂相对婶误差宵应小踩于精掌度等识级。（5）稳兔定性骆和可永靠性稳定听性：厉在规闪定的亭工作蔬条件摄下，溪在规愤定的参时间但内，蛛装置控性能傻保持贤不变瘦的能剃力。装置船的稳捧定性叛取决胃于其省内部痕元器懂件的今稳定挑性。可靠缝性：仿在保昨持使溉用环攻境和射运行筛指标杆不超节过极半限的茂情况许下，尼装置那性能油保持壮不变张的能逝力。衡量扇装置耀可靠俩性的币指标反：平均寄无故吊障时钥间（MT冒BF）和嚼故障歪率。例：摸某台啊仪表MT溉BF为50董0K近h，故槽障率管为0.摊2%汉/k波h。10惯00台仪努表工面作10伞00小时州，有京多少犹台仪借表可碧能出绝现故肤障。2.惯2.忽3检测迁装置籍的标适定标准宋装置待测芹装置XY2Y1在标胀准条刃件下扩，由童标准浙器具馆给出昆一系管列已她知输珍入量戏，对厉待测祥装置党输入抬输出榨关系炕进行怒测量隙处理鱼过程辛。标准钢器具校准将检台测装洋置在启使用陈一定票时间差后进绢行性芦能复趁测。标定所用捎的测抗量仪纳器的脆精度阿至少思要比短被标烂定的摆装置准的精宜度高芬一个厉等级私。标定顷仪器玩的精雹度等迁级静态董标定毕的目羊的确定舞检测餐装置障的输乌入和盛输出祥关系沟。确挥定静阿态性筒能指鬼标（械线性专度、忌迟滞贞、重辉复性彩、灵抵敏度雕等）对检留测装熔置进腐行正璃、反恒行程逆全量渐程多疲点测来试，菜将得造到的勤输出魂－输斧入测滨试数群据用确表格趟列出理或画移成曲兔线。对测民试数扮据进娱行处凭理，装根据与处理伶结果讯就确涨定传幅感器调的线伐性度细、灵战敏度扰、滞心后和越重复脸性等查静态迟特性汤指标借。3.静态邀特性序标定核的方用法例：菊温度嫩传感廉器或蔑测温骆仪表偷标定例。温度仪恒温油槽标准水银温度计传感器探头可控硅温度控制仪标准器具T温度恢标定贪系统标准温度℃待测温度传感器输出值℃正行程反行程0.000.010.0010.0010.0210.0120.0020.0320.0230.0030.0330.0340.0040.0440.0350.0050.0450.0460.0060.0560.0470.0070.0670.0680.0080.0780.0990.0090.0890.07100.00100.08100.082.旗3检测韵装置男的动猾态特乱性地震贼测量振动浪波形1、定影义传感许器输椅出对索随时恐间变社化的案输入位量的事响应巾特性使。2、研酸究方初法时域耗瞬态筑响应借法，弦标准舞的输戒入信附号阶跃与输入染。频域光频率察响应鸦法，灾标准椒的输扒入信初号正弦基输入踢。动态币特性训的三沙种表薄示方愚法微分傅方程胡、传期递函凯数、往频率拨响应侄特性2.激3.戚1微分何方程凉（时攻域）(2骡.1坊.1腰)经拉丢氏变教换2.萄3.添2传递衣函数哨（复专域）(2印.3违.2盏)动态悄特性拜的传负递函启数在逃线性落或线兔性化花定常渣系统葬中是惕指初始自条件置为0时，系统踢输出阳量的舟拉氏茂变换速与输溜入量臂的拉演氏变堆换之馒比。2.沫3.警3频率蝇响应阶特性葡（频拒率域拌）2.讽4.见2输出烂信号晶不失僻真条侮件(2收.3塔.4框)正弦降输入曾下检承测系芝统的极动态幕特性2.畅5.锻1常见搬装置饿的数爽学模烈型（1）一冷阶装渣置的捞传递归函数CKX（t）y（t）A（a）弹惠簧-阻尼图器一谋阶环乞节电容-电阻RC电路v（t）RCu（t）温度已传热驴装置无论代哪个志领域比，什钞么装降置，一阶输装置数学良模型责是一逗致的亏。一凯阶环膜节的全时间偷常数栋和放示大倍醉数取妙决于更装置铺的结邮构参父数。温度一阶脱装置特征舰：测量散滞后阶跃响应一阶私装置氏时间跨常数烂测量吊：阶跃响应0.63（2）二世阶装负置的做传递锦函数加速度y（t）CKf（t）