第二章,测量系统的基本特征.ppt

1、在第2章中，叙述了测量系统的基本特性2.1的概要，测量是为了决定被测量对象的量的值而进行的实验过程。 随着电子技术的发展，测试技术也迅速发展，改变了传统的单修正器的直接测量，采用了非尺电能测量。 非电量测定法利用各种对应的传感器将测定的非电量转换为电量，然后转换或放大，最后发送至显示器或计算机，显示、记录、处理数据。 不是测量一个修正器，而是测量由多个修正器组成的一个测量系统的间接测量方法。 另外，非电量测量系统的优点是，能够连续、自动地记录被测量的电气残奥仪表能够远距离传送，容易进行远程测量和控制，动态残奥仪表以及过渡残奥仪表的测量与计算机连接，能够进行数据的自动运算、分析和处理。 2.2测

2、量系统的静态特性、静态是指所测量的物体不随时间变化或随时间变化非常慢的状态。 所谓测定系统的静态特性，是处于测定的稳定状态时的测定体系的输出和输入的关系，用灵敏度、非线性、迟滞现象、反复性、极限分辨率等指标表示。 1 .灵敏度：灵敏度是在测量系统的静态条件下输出的变化量与输入的变化量之比，2、非线性、理想的测量系统，静态特性可以用多项式表示：时，理想的线性方程是实际的输出和输入关系不理想，通过实验得到的定标曲线或定标曲线为近似曲线，非线性=、 三.迟滞现象、迟滞现象表示测定系统从输入量小到大得到的输出量不一致的程度。 迟滞现象在数值上用同一输入量中的迟滞现象偏差的最大值h与慢范围之比的百分比表

3、示。 所谓迟滞现象=4.重复性重复性，是指在条件相同的情况下，对同一被测定多次连续进行测定，结果间的适合度。 重复性是测定测定结果的分散性的指标。 数值上以测量结果标准离差的23倍和测量系统的满刻度输出的比值百分率表示。 即，再现性=、5 .极限分辨率、极限分辨率是指测定系统能够测定最小输入量的变化的能力，即引起输出量的变化的最小输入量的变化量。 以满刻度范围的最大，即相对于全刻度值的百分率表示。 对极限分辨率=、2.3系统的动态特性进行测定，所谓测定系统的动态特性是指测定系统对输入量的经时变化的响应特性。 固有角频率n频率域指标：用频率响应函数表示动作频率g相角的测定系统的动态特性指标用阶跃

4、响应表示上升时间tr时域指标：系统响应时间ts的超调量量M %，另一方面，测定传递函数、测定系统的动态特性的数学模型可用常系数线性微分方程记述，方程式的一般形式是， 当传递函数是初始条件为零时，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换的比率，即输入是正弦信号，并且如果以指数形式表示x(t)=Aejt，则输出y(t)=Bej(t )，并且测量系统的频率响应函数是：、即指令：命令、 (1)频率响应、一次系统的频率响应函数为振幅特性：相频率特性：下图为一次测定的振幅频率和相频率特性。 可从该图看出，响应幅度随着增大而减小，相位差随着增大而增大，误差随着增大。 系统的频率响应还取决于时间常数。 误差保持一定

5、值时，系统的时间常数越小则越大，动作频率范围越大则越小，动作频率范围越小。(2)阶跃响应：阶跃输入信号的函数式对上述式进行拉氏反变换：2 .二次系数的动态特性、常微分方程中的系数b0、a0、a1、a2、(1)频率响应：二次系统的频率特性、振幅特性、相位频率特性为：(2) 无论阶跃响应、二次测试系统的阶跃响应是、还是，输出都需要一段时间才能达到阶跃输入值a。 这个过程称为动态过渡过程。 任意时间节点中的输出和输入的差称为动态误差。 不同电阻比可能的值对应于一定的响应曲线，即，量值确定阶跃响应趋向最终值的长度，该值太大或太小，或者趋向最终值的时间过长。 为了提高响应速率、减小动态误差，通常选择=0

6、.60.8比较合适。 测定系统的阶跃响应速度根据系统固有角频率n的变化而不同。 一定时，n越大则响应速率越快，n越小则响应速率越慢。 (3)阶跃跳跃系统响应时间区域特性指示符：延迟时间td :单位阶跃响应曲线达到其最终值的50%需要的时间。 上升时间tr :单位阶跃曲线从其最终值的10%上升到最终值的90%所需的时间。 峰值时间tp :单位阶跃的响应曲线从零到达超过其稳定值的第一个峰值所需的时间。 系统响应时间ts :保持每单位阶跃响应曲线yu(t )达到和保持在响应曲线的终点值所允许的误差范围内所需的时间。 超调量量M% :单位阶跃响应曲线yu(t )的最大值与响应曲线的最终值的差值与最终值

7、的比的百分比。 2.4系统的静态标定，1 .标定的意义是对测试系统，不仅通过标定明确输入、输出的对应关系和静态特性曲线，而且在有会儿使用后也定期进行效果测试，静态标定的作用和意义是：消除获得输入和输出的静态关系的系统静态指标系统误差，改善系统的精准性。 2、当标定的方法标定时，高精度的输入量发生器准确知道一组数值，所述一组数值不随时间变化的输入量xi(i=1， 2，2，n )，输入的值一般为5个以上，在范围内均匀分布，输入从小到大测量一组输出，大，2.5系统的动态标定，一次系统的动态特性残奥仪的测量假设一次系统的单位阶跃响应函数，2 .二次系统的动态特性残奥仪根据求出极端值的方法，求出最大超调

8、量量m和衰减比的关系，然后衰减振荡频率d或周期Td，求出系统的固有频率： 2.6在没有失真的测试条件、没有失真的系统下，信号通过系统的输出波形与输入波形相比，只是振幅的大小延迟，形状不变。 如果输入是，则输出是、练习题：2-1测试系统的静态特性用什么指标表示？2-2某温度传感器的时间常数=3s，对传感器显示突变温度后，温度差的1/3和1/2所需要的时间。 2-3某传感器为1次系统，受到阶跃函数的作用时，t=0时，输出为10mV的t时，输出为100mv；t=5s时，输出为50mV，试着求出该传感器的时间常数。 下面就2-4二次测量系统总是衰减比=0.60.8的理由进行说明。 2-5某负荷传感器为二次系统，其