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第四章 测量系统的基本特性

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机械工程测试技术基础知识点

机械工程测试技术基础知识点

第一章绪论1、测试的概念目的：获取被测对象的有用信息。

测试是测量和试验的综合。

测试技术是测量和试验技术的统称。

2、静态测量及动态测量静态测量：是指不随时间变化的物理量的测量。

动态测量：是指随时间变化的物理量的测量。

3、课程的主要研究对象研究机械工程中动态参数的测量4、测试系统的组成5、量纲及量值的传递6、测量误差系统误差、随机误差、粗大误差7、测量精度和不确定度8、测量结果的表达第二章信号分析及处理一、信号的分类及其描述1、分类2、描述时域描述：幅值随时间的变化频域描述：频率组成及幅值、相位大小二、求信号频谱的方法及频谱的特点1、周期信号数学工具：傅里叶级数方法：求信号傅里叶级数的系数频谱特点：离散性谐波性收敛性（见表1-2）周期的确定：各谐波周期的最小公倍数基频的确定：各谐波频率的最大公约数2、瞬变信号（不含准周期信号）数学工具：傅里叶变换方法：求信号傅里叶变换频谱特点：连续性、收敛性3、随机信号数学工具：傅里叶变换方法：求信号自相关函数的傅里叶变换频谱特点：连续性三、典型信号的频谱1、δ(t)函数的频谱及性质△(f)=1 频率无限，强度相等，称为“均匀谱”采样性质：积分特性：卷积特性：2、正、余弦信号的频谱（双边谱）欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式，即一对反向旋转失量的合成。

解决了周期信号的傅里叶变换问题，得到了周期信号的双边谱，使信号的频谱分析得到了统一。

3、截断后信号的频谱频谱连续、频带变宽（无限）四、信号的特征参数1、均值：静态分量（常值分量）正弦、余弦信号的均值？2、均方值：强度（平均功率）均方根值：有效值3、方差：波动分量4、概率密度函数：在幅值域描述信号幅值分布规律五、自相关函数的定义及其特点1、定义：2、特点3、自相关图六、互相关函数的定义及其特点1、定义2、特点3、互相关图七、相关分析的应用八、相关系数及相干函数相关系数、相关函数在时域描述两变量之间的相关关系；相干函数在频域描述两变量之间的相关关系。

3.3 测试系统的动态响应特性

3.3 测试系统的动态响应特性
令 H(s) 中 s 的实部为零，即 s=jω ，便可以求 得频率响应函数 H(ω) 在测得输入 x(t) 和输出 y(t) 后，由其傅里叶 变换 X(S) 和 Y(S) 可求得频率响应函数 H(ω)
A( ) H ( j ) Re[ H ( j )] Im[ H ( j )]
2
2
H ( s)
3.3 测试系统的动态响应特性
佳木斯大学机械工程学院
四、环节的串联和并联
串联 :由两个传递函数分别为 H1 ( s ) 和 H 2 ( s ) 环节经串联后组成的测试系统 的
其传递函数为
Y ( S ) Z ( s) Y ( s) H ( s) H1 ( s) H 2 ( s) X ( S ) X ( s) Z ( s)
幅值误差＝10.64%
400 2 0.4 800 28o arct an 2 400 1 800
400 1 800
2
1 400 2 4 0.4 800
2 2
1.18
Ａ(ω)—ω曲线（幅频特性曲线）
A
3.3 测试系统的动态响应特性
佳木斯大学机械工程学院
相位差φ也是频率ω的函数 相频特性φ（ω）：定常线性系统在简谐信号的激励 下，稳态输出信号与输入信号的相角差 Φ(ω)—ω曲线（相频特性曲线）

3.3 测试系统的动态响应特性
佳木斯大学机械工程学院
频率响应函数 H(ω) Y ( ) H ( ) A( )e j ( ) X ( )
第四章、测试系统的基本特性
佳木斯大学机械工程学院
第三节 测试系统的动态响应特性
无论复杂度如何，把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。

现代检测系统及其基本特性

现代检测系统及其基本特性
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2、新型传感器的研制（传感器在检测也是一个重要的部分） 传感器技术与计算机技术是同步发展起来的。各种功能的陶瓷传感器，光纤传感器以及传感器与计算机处理器一体化的集成化芯片，近年来开始由实验室走向工程应用。许多温度，压力传感器的应用范围及精度也大大的提高。 另外，激光，超声波，红外线等技术在检测中的应用也越来越广泛，例如：三维激光测速仪，激光相位多普勒技术，超声流场测试仪，红外测温仪，热像仪，高速摄影技术，这些促进着检测技术的不断发展不断提高。
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1、智能仪器的特点与基本结构 智能仪器——内置微机或微处理器，具有控制、存储、运算、逻辑判断及自动操作的智能性能。 具有检测准确度高，灵敏度高，可靠性好，自动化程度高等特点。 由于微机进入了仪器内部，将计算机技术移值，渗透到仪器仪表技术领域，这样使智能仪器具有很多优秀的特点。
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优点：1）准确度高 数字表可以做到±0.0001%，模拟表最高只能达到±0.1%～0.05%2）输入阻抗高 数字表输入阻抗可高达1000M以上，基本上不取电流，消耗被测信号的功率极小，也就是对被测电路工作状态的影响很小。3）灵敏度高 如现代的积分式数字电压表的分辨率可达到1以下。4）数字形式显示 显示方便，无读数误差。5）检测速度快 1秒钟可测量多次，有的可高达1秒钟上万次的检测速度，而模拟表测一次需要几秒。6）检测过程自动化 无论是对被测信号的极性判断，量程选择，结果显示和记录，还是送至计算机做运算处理，都可自动进行。7）操作简单 使用人员无需经过特殊训练，即可用数字表完成检测工作。
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3、数字式检测仪表及检测 将被测参数（对象）离散化，数据处理后以数字形式显示的仪表—— 数字式仪表。 被测量 模拟量特点 数字技术的引入，使检测技术领域得以扩大，随着电子技术与计算机技术的飞速发展，数字式仪表与数字检测技术获得了迅速的发展。 从模拟向数字，从单一通道向综合的多通道检测发展，从单个仪表向检测信息系统过渡，将各种电学量和非电学量变换成流量（如：时间、频率、直流电压）后进行检测，是近几十年来检测技术发展的主要趋势。 检测技术对数字仪表提出了越来越高的要求。同时，数字表的不断更新又促进检测技术水平的提高。随着检测技术的发展和进步，数字仪表表现出了准确度高，灵敏度高，体积小，质量轻，耗能低，检测参数广，量值范围宽等特点。

MSA基本知识与操作实务

MSA基本知识与操作实务
测量系统特性可用下列方式来描述
位置：稳定性、偏倚、线性。 宽度或范围：重复性、再现性。
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34
位置和宽度
位置
位置
寬度
寬度
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分辨率
一个数据分级
控制：只有下列条件才可用于控制 与规范相比过程变差较小 预期过程变差上的损失函数很平缓 过程变差的主要原因导致均值偏移 分析： 对过程参数及指数的估计不可接受。 只能表明过程是否正在生产合格零
件。
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2~4个数据分级
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控制：只有下列条件 才可用于控制
依据过程分布可用半计量控 制技术
可产生不敏感的计量控制图
分析：
一般来说对过程参数及指数 的估计不可接受。
只提供粗劣的估计。
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5个或更多个个数据分级
控制：只有下列条件 才可用于控制
可用于计量控制图
这些问题要和过程变差联系起来。(是否足够 小)
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各项定义
量具重复性: 指由同一操作人员使用相同 的量具测量相同产品之特性时其作业者 间测量平均值之变异.(EV,设备之间的变 差)
量具再现性: 指由不同操作人员用同一种 量具经多次测量同一个零件, 其测量特性 值再现能力, 亦称测量值间的变异.(AV， 人员之间的变差)
将测量值标记在X-R CHART 或X–δ CHART上. 计算管制界限, 并对失控或不稳定作评估.
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稳定性分析之执行:
计算测量结果标准差, 并与制程标准差 相比较, 以评估测量系统的稳定性.不可 以发生此项之标准差大于制程标准差之 现象，如果有发生此现象，代表测量之 变异大于制程变异，此项仪器是不可接 受的。

测试系统的基本特性

测试系统的基本特性

测试系统
输出Y（t）
输入：x(t) x0e jt
an
d n y(t) dtn

a n1
d n1 y ( t ) d t n1

a1
dy(t) dt

a0 y(t)
输出：y(t) y0e j(t)

bm
d m x(t) dtm
bm 1
d m 1 x ( t ) d t m 1
含零点温漂和灵敏度温漂是测量系统在温度变化时其特性的变化灵敏度漂移力传感器温度传感器测试单元输入x输出y测试单元输出阻抗输入阻抗负载测试环节相互之间的影响输入阻抗与输出阻抗对于组成测量系统的各环节尤为重要希望前级输出信号无损失地向后级传送必须满足
第三章
测量系统的基本特性
本章内容
1. 测量系统的数学描述 2. 线性定常系统基本特性 3. 测量系统的静态特性 4. 测量系统的动态特性 5. 动态测量误差及补偿
d y(t) dt
t0 x ( t ) d t t0 y ( t ) d t
0
0
初始条件为零
2、线性定常系统的基本特性
2.3同频性：频率不变（频率保持性）
频率相同！
o 若输入为某一频率的简谐（正弦或余弦）信号
x(t) Ax cos( t x)
x(t) x0e jt
o 则系统的输出必是、也只是同频率的简谐信号
多次变动时，其输出值不一致的程度。 y
o 重复性误差定义为(引用误差):
Y
R
rR
.100% A
o ΔR是一种随机误差，根据标准差计算 0
R kˆ / n
△R-最大偏差
o K为置信因子，K=3时置信度为99.73%。 o 重复性误差决定测量结果的可信度。

测量系统的基本性能

测量系统的基本性能

阶跃信号的输入使系统从一个稳 定状态突然过渡到另一个稳定状态， 是对系统动态响应性能的一种检验。 因此，阶跃信号常用作低阶测量系统 时域动态响应性能考核
2.基本测量系统的单位阶跃响应函数 1）一阶测量系统的单位阶跃响应
代入式 可得一阶系统对于单位阶跃信号输入的响应为 对上式求拉式反变换，可得
特点： 1）对于稳定系统，传递函数分母项中的幂次n总是大于分子项的幂次m。
2）传递函数只是描述系统本身的动态特性，与输入量无关，也与系统的
物理结构无关，具有相同传输特性但物理结构不同的系统可以用同一传递 函数表征其动态特性。 3）测量系统往往是由若干测量环节组成，若已知各组成环节的传递函数， 则可以方便地得到整个系统的传递函数，即系统的动态特性。
量程 测量系统所能测量的最大输入量与最小输入量之间的范围。
精度等级 测量值与真值（或约定值）之间的符合程度。
上述引用误差的最大限值也称系统的允许误差。如果测量系统的允 许误差为1.5%，则其精度等级为1.5级。常见的精度等级有0.1、0.2、0.5、 1.0、1.5、2.5和5.0共7级。
线性度 度量测量系统输入输出关系接近线性程度的指标。
负反馈时系统的传递函数:
第2章测量系统的基本特性
2.4 测量系统的动态特性
2.基本测量系统的传递函数
1） 零阶测量系统的传递函数
例：
第2章测量系统的基本特性
2.4 测量系统的动态特性
2）一阶测量系统的传递函数
例：
式中， dQ为dt时间内流体传递给热电偶热接点的热量；h为流 体与热接点表面的对流换热系数；A为热接点表面积。 假设热电偶的导热和热辐射损失可以忽略，则热电偶吸收的热 量dQ与其温度变化dT之间的关系为

第4章 测试装置的基本特性(教案)


动态测量—— 被测量本身随时间变化，而测量系统又能准确地跟 随被测量的变化而变化 例：弹簧秤的力学模型
4.3 测试系统的动态特性
无论复杂度如何，把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
2） H(s)只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理 结构。即具有相似传递函数的不同系统, 物理性质完 全相同。 3）an、bn等系数的量纲将因具体物理系统和输入、 输出的量纲而异。 4） H(s)中的分母取决于系统的结构。
频率响应函数
频率响应函数是在频率域中描述和考察系 统特性的。
与传递函数相比较，频率响应的物理概念 明确，也易通过实验来建立；利用它和传递 函数的关系，由它极易求出传递函数。因此 频率响应函数是实验研究系统的重要工具。
h (t)
s=jω H (ω )
H(s)
3.激励源的选用：正弦信号、阶跃信号和冲击信号。
4.3.3 测试系统动态特性的数学描述
动态特性：测试系统在被测量随时间变化的条件下输入输出 关系
1 测试系统的一般数学描述
(1) 微分方程： 根据相应的物理定律（如牛顿定律、能量守恒定律、 基尔霍夫电路定律等），用线性常系数微分方程表示 系统的输入x与输出y关系的数字方程式
注意：测试装置的静态特性就是在静态测试情况下描述实 际测试装置与理想定常线性系统的接近程度
• • • •
线性度 灵敏度、分辨力 回程误差 零点漂移和灵敏度漂移
4.2.1线 性 度
• 定义：指测量装置输出、输入之间的关系与理想比例 关系的偏离程度；即校准曲线接近拟合直线的程度。

测量系统的特性课件


测量系统案例分析
06
案例一：激光干涉仪的测量精度分析
总结词
高精度、实时性、非接触式测量
详细描述
激光干涉仪利用激光的干涉现象进行长度和 角度的测量，具有高精度、实时性和非接触 式测量的优点，适用于精密机械加工、光学 研究和计量等领域。
案例一：激光干涉仪的测量精度分析
要点一
总结词
要点二
详细描述
稳定性和可靠性
详细描述
无线传感网络的定位技术需要考虑节点配置和环境因素，如地形、建筑物和其他障碍物等。为了提高定位精度， 可以采用多种定位算法和技术，如基于信号强度的方法、基于时间差的方法和基于多边形的方法等。
案例五：医学影像设备的精度与可靠性评估
总结词
高精度、高分辨率、安全性
详细描述
医学影像设备是用于医学诊断和治疗的重要设备，要求具有高精度、高分辨率和安全性等特点。在评 估医学影像设备的精度和可靠性时，需要考虑设备的硬件性能、软件算法和应用场景等因素。
案例二：温度传感器的线性度研究
总结词
温度补偿、信号处理、应用场景
详细描述
为了提高温度传感器的测量精度和稳定性，需要进行温 度补偿和信号处理。此外，针对不同的应用场景，需要 选择不同类型的温度传感器，以满足测量范围、精度和 稳定性的要求。
案例三：机器人视觉系统的误差修正
总结词
高精度、实时性、鲁棒性
测量系统的特性课件
目 录
• 测量系统概述 • 测量系统的特性 • 测量系统的误差源与误差分析 • 测量系统的优化与改进 • 测量系统的应用与发展趋势 • 测量系统案例分析
测量系统概述
01
定义与重要性
定义
测量系统是用于获取、处理、分析和 解释测量数据的系统，它包括测量设 备、测量方法、分析技术和解释准则 。

(2)1测量基本概念-测量系统的基本特性


20
分辨力
定义： 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。
描述： 1、分辨力 --- 是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，1mv，… 2、分辨率 --- 是相对数值： 能检测的最小被测量的变 换量相对于 满量程的百分 数，如： 0.1%, 0.02% 3、阀值 --- 在系统输入零点附近的分辨力。
0

j t
dt
X ( j )


0
x (t )e j t dt
Y ( j ) bm ( j )m bm 1 ( j )m 1 b1 ( j ) b0 H ( j ) X ( j ) an ( j )n an 1 ( j )n 1 a1 ( j ) a0
27
测量系统的动态特性
28
动态特性

定义：测量系统在被测量随时间变化的条件 下输入输出关系。 特征：反映测量系统测量动态信号的能力。

29
研究动态特性的目的
理想情况：输出y(t)与x(t)一致。 实际情况：输出y(t)与x(t)一致程度与信号频率和动态误 差相关。
根据测量信号频率范围及测量动态误差的要求设计测量系 统； 已知测量系统及其动态特性，估算可测量信号的频率范 围与对应的动态误差。
st
Y ( s) y (t )e dt ( s j , 0)
0
X (s)


0
x (t )e st dt
Y (s)(an s n an1s n1 a1s a0 ) X (s)(bm s m bm1s m1 b1s b0 )
24
零位(失调)
定义：又称“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

测量学第四版习题答案

测量学第四版习题答案测量学第四版习题答案测量学是一门关于测量、度量和评估的学科，它在各个领域都扮演着重要的角色。

无论是科学研究、工程设计还是市场调研，测量学都是不可或缺的工具。

而在学习测量学的过程中，习题是帮助我们巩固知识、理解概念以及培养解决问题能力的重要资源。

本文将针对《测量学第四版》中的习题，为大家提供一些参考答案。

第一章：引论习题1.1：测量学的定义是什么？答案：测量学是一门研究测量、度量和评估的学科，涉及到测量的基本原理、方法和技术，以及测量结果的分析和解释。

习题1.2：请列举几个应用测量学的领域。

答案：应用测量学的领域非常广泛，包括物理学、化学、生物学、工程学、社会科学、医学等等。

第二章：测量误差与不确定度习题2.1：什么是测量误差？答案：测量误差是指测量结果与真实值之间的差异。

它可以分为系统误差和随机误差两种类型。

习题2.2：什么是不确定度？答案：不确定度是对测量结果的不确定程度的度量。

它可以通过标准偏差、置信区间等统计方法来估计。

第三章：测量数据的处理与分析习题3.1：请解释测量数据的精确度和准确度的区别。

答案：精确度是指测量结果的重复性和一致性，即多次测量结果的离散程度。

准确度是指测量结果与真实值之间的接近程度。

习题3.2：请解释直方图在数据分析中的作用。

答案：直方图是一种用于可视化数据分布的图表。

通过绘制各个数值范围的频率分布，可以直观地了解数据的集中趋势和分散程度。

第四章：测量系统的特性与评定习题4.1：什么是测量系统的可靠性？答案：测量系统的可靠性是指测量结果的稳定性和一致性。

它可以通过重复测量同一样本来评估。

习题4.2：请解释测量系统的准确度和精密度的区别。

答案：测量系统的准确度是指测量结果与真实值之间的接近程度。

精密度是指测量结果的重复性和一致性。

第五章：测量系统的校准与调整习题5.1：请解释什么是测量系统的校准。

答案：测量系统的校准是指通过与已知标准进行比较，确定测量系统的准确度和误差，并进行相应的调整和修正。

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第4章 测量系统的基本特性
静态特性指标
灵敏度S 灵敏度 ：是仪器在静态条件下响应量的变化 和与之相对应的输入量变化△ 的比值 的比值。 △y和与之相对应的输入量变化△x的比值。 和与之相对应的输入量变化 如果激励和响应都是不随时间变化的常量(或 如果激励和响应都是不随时间变化的常量 或 变化极慢，在所观察的时间间隔内可近似为常量)， 变化极慢，在所观察的时间间隔内可近似为常量 ， 依据线性时不变系统的基本特性，则有： 依据线性时不变系统的基本特性，则有：
δ L = ∆Lmax YFS ×100%
其中： 其中：
δL
YFS
∆Lmax
－－线性度 －－线性度 －－满量程 －－满量程 －－最大偏差 －－最大偏差
第4章 测量系统的基本特性
越小， 系统的线性程度越好， 显然 δ L 越小 ， 系统的线性程度越好 ， 实 际工作中经常会遇到非线性较为严重的系统，此时， 际工作中经常会遇到非线性较为严重的系统，此时 ， 可以采取限制测量范围、 可以采取限制测量范围、采用非线性拟合或非线性 放大器等技术措施来提高系统的线性度。 放大器等技术措施来提高系统的线性度。 y
ˆ y = bx
且对各标定点（ 且对各标定点（xi，yi）偏差的平方和最小的直线。 ）偏差的平方和最小的直线。
第4章 测量系统的基本特性 静态特性指标
• 产品型号：CLBSB板环式拉压力传感器 CLBSB板环式拉压力传感器 CLBSB 主要技术指标 • 测量范围：0--1000Kg • 输出灵敏度：1.5--2.0V/V 非线性： 0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 • 迟滞： 0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 • 重复性：0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 • 综合精度：0.03级；0.1级 • 零点温度系数： <0.05%F.S • 灵敏度温度系数：<0.05%F.S • 零点不平衡输出：<1%F.S • 输入阻抗： 685±30Ω ； 输出阻 抗： 650±5Ω • 激励电压： 10V(或12V） ； 工作温度： -20--+80℃
第4章 测量系统的基本特性
理想的测量系统应该具有单值的、确定的输入― 理想的测量系统应该具有单值的、确定的输入― 输出关系。其中以输出和输入成线性关系为最佳。 以输出和输入成线性关系为最佳 输出关系。其中以输出和输入成线性关系为最佳。 在静态测量中， 在静态测量中，测量系统的这种线性关系虽说总 是所希望的，但不是必须的，因为在静态测量中可用 是所希望的，但不是必须的，因为在静态测量中可用 曲线校正或输出补偿技术作非线性校正； 曲线校正或输出补偿技术作非线性校正； 在动态测量中， 在动态测量中，测量工作本身应该力求是线性系 统，这不仅因为目前只有对线性系统才能作比较完善 的数学处理与分析， 的数学处理与分析，而且也因为在动态测试中作非线 性校正目前还相当困难。 性校正目前还相当困难。
y = a0 + a1 x + a2 x + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
2
称为测量系统的静态数学模型 称为测量系统的静态数学模型
第4章 测量系统的基本特性 工作曲线
工作曲线：方程 y = a0 + a1 x + a2 x + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 工作曲线： 称之为工作曲线或静态特性曲线。实际工作中， 称之为工作曲线或静态特性曲线。实际工作中，一 般用标定过程中静态平均特性曲线来描述。 般用标定过程中静态平均特性曲线来描述。
y
∆H max δH = ×100% y FS
△Hmax 0 反行程工作曲线 XFS x
YFS 正行程工作曲线
第4章 测量系统的基本特性
重复性
重复性表示测量系统在同一工作条件下 ， 按同 重复性 表示测量系统在同一工作条件下， 表示测量系统在同一工作条件下 一方向作全量程多次(三次以上)测量时， 一方向作全量程多次(三次以上)测量时，对于同一 个激励量其测量结果的不一致程度。 个激励量其测量结果的不一致程度。 y
第4章 测量系统的基本特性
测量系统的静态特性
测量系统的静态特性：通过静态标定， 测量系统的静态特性：通过静态标定，可得到 测量系统的响应值y 和激励值x 测量系统的响应值 i和激励值 i之间的一一对应关 称为测量系统的静态特性。 系，称为测量系统的静态特性。 测量系统的静态特性可以用一个多项式方程表 示，即
Y(t)
X(t)
ˆ y = bx
第4章 测量系统的基本特性 参考直线的选用方案
③最小二乘直线 直线方程的形式为
ˆ y = a + bx
且对于各个标定点（ ， ）偏差的平方和最小的直线； 且对于各个标定点（xi，yi）偏差的平方和最小的直线；式 为回归系数， 两系数具有物理意义； 中a、b为回归系数，且a、b两系数具有物理意义； 、 为回归系数 、 两系数具有物理意义 ④过零最小二乘直线 直线方程的形式为
s = ∆y ∆x = y x = 常数
第4章 测量系统的基本特性
理想的灵敏度
当特性曲线呈非线性关系时， 当特性曲线呈非线性关系时 ， 灵敏度的表达 式为： 式为： s = lim∆y ∆x = dy dx
∆x→0
y △y △x 0 (a) x
y
△y △x △y △x x 0 (b)
第4章 测量系统的基本特性
理想的情况是测量系统的响应和激励之间有线性 关系，这时数据处理最简单， 关系，这时数据处理最简单，并且可和动态测量原 理相衔接。 理相衔接。 由于原理、材料、制作上的种种客观原因，测量 由于原理、材料、制作上的种种客观原因， 系统的静态特性不可能是严格线性的。 系统的静态特性不可能是严格线性的。如果在测量 系统的特性方程中，非线性项的影响不大， 系统的特性方程中，非线性项的影响不大，实际静 态特性接近直线关系， 态特性接近直线关系，则常用一条参考直线来代替 实际的静态特性曲线，近似地表示响应－激励关系。 实际的静态特性曲线，近似地表示响应－激励关系。
第4章 测量系统的基本特性
4.1:概述 4.1:概述
一般测量系统由三个基本环节组成： 一般测量系统由三个基本环节组成：
上图表示输入信号 (t)送入此组件后经过规 上图表示输入信号 x (t)送入此组件后经过规 定的传输特性h(t)转变为输出信号 y (t)。其中h(t) 定的传输特性 转变为输出信号 (t)。其中 转变为 为由此组件的物理性能决定的数学运算法则。 为由此组件的物理性能决定的数学运算法则。对比 例放大环节h(t)可写成 （电子或机械装置的放大系 可写成k（ 例放大环节 可写成 数）
S0
可调范围5 可调范围5：1
0
x1
x2
x
第4章 测量系统的基本特性
非线性
非线性：通常也称为线性度， 非线性：通常也称为线性度，是指测量系统的实际 输入输出特性曲线对于参考线性输入输出特性的接 近或偏离程度，用实际输入－ 近或偏离程度，用实际输入－输出特性曲线对参考 线性输入－ 线性输入－输出特性曲线的最大偏差量与满量程的 百分比来表示。 百分比来表示。即
第4章 测量系统的基本特性
静态标定
静态标定：就是将原始基准器， 静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准 确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统， 确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统， 得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。 得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。 要求：标定时，一般应在全量程范围内均匀地取定5 要求：标定时，一般应在全量程范围内均匀地取定5 个或5个以上的标定点（包括零点） 个或5个以上的标定点（包括零点） 正行程：从零点开始，由低至高， 正行程：从零点开始，由低至高，逐次输入预定的 标定值此称标定的正行程。 标定值此称标定的正行程。 反行程：再倒序依次输入预定的标定值， 反行程：再倒序依次输入预定的标定值，直至返回 零点，此称反行程。 零点，此称反行程。
量程及测量范围
量程：测量上限值与下限值的代数差称为量程。 量程：测量上限值与下限值的代数差称为量程。 测量范围：测量系统能测量的最小输入量（下限） 测量范围：测量系统能测量的最小输入量（下限） 至最大输入量（上限）之间的范围称为测量范围。 至最大输入量（上限）之间的范围称为测量范围。
S0±δ·S0%
2
正行程曲线： 正行程曲线：正行程中激励与响应的平均曲线 反行程曲线： 反行程曲线：反行程中激励与响应的平均曲线 实际工作曲线： 实际工作曲线：正反行程曲线之平均
第4章 测量系统的基本特性
工作曲线
Y(t) 正行程工作曲线 实际工作曲线 反行程工作曲线
0
X(t)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第4章 测量系统的基本特性 测量系统的静态特性
第4章 测量系统的基本特性
静态标定的主要作用
①确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予 确定仪器或测量系统的输入－输出关系， 仪器或测量系统分度值； 仪器或测量系统分度值； ②确定仪器或测量系统的静态特性指标； 确定仪器或测量系统的静态特性指标； ③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度 消除系统误差，
参考工作曲线 YFS
△Lmax
实际工作曲线
0
x
第4章 测量系统的基本特性 迟滞
迟滞：亦称滞后量、滞后或回程误差， 迟滞 ： 亦称滞后量 、 滞后或回程误差 ， 表征测量系统在全量 程范围内，输入量由小到大(正行程)或由大到小(反行程) 程范围内 ， 输入量由小到大( 正行程) 或由大到小( 反行程) 两 者静态特性不一致的程度。显然, 越小, 者静态特性不一致的程度。显然, δ H 越小,迟滞性能越好
第4章 测量系统的基本特性
学 习 要 求
• 1 掌握测试系统的静态标定的概念及意义，常用的 掌握测试系统的静态标定的概念及意义， 静态特性参数的定义及标定数据的处理计算方法； 静态特性参数的定义及标定数据的处理计算方法； • 2 表征测试系统动态特性的主要指标及其计算方法； 表征测试系统动态特性的主要指标及其计算方法； • 3 掌握测试系统动态特性分析方法（传递函数、频 掌握测试系统动态特性分析方法（传递函数、 响函数、运动微分方程）； 响函数、运动微分方程）； • 4掌握不失真测量之条件； 掌握不失真测量之条件； • 5 了解典型激励的系统瞬态响应，测量系统的动态 了解典型激励的系统瞬态响应， 特性参数的获取方法及动态误差修正方法。 特性参数的获取方法及动态误差修正方法。