第3章傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)-wenkub
2022-08-17 09:48:14 本頁面
【正文】 對線性測量系統(tǒng)來說，靈敏度為 : ?tgmmKxySxy??? (34) 亦即 線性測量系統(tǒng)的靈敏度是常數(shù) ，可由靜態(tài)特性曲線（直線）的斜率來求得，如圖 31（ a） 所示。 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性方程與特性曲線 概述 傳感器和檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性方程與特性曲線 傳感器和檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 傳感器或檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性 傳感器與檢測儀器的校準(zhǔn) 傳感器與檢測系統(tǒng)的可靠性 傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 每個用于測量的檢測儀器都有其確定的測量范圍，它是檢測儀器按規(guī)定的精度對被測變量進(jìn)行測量的允許范圍。 ?根據(jù)測量得到的（輸出） 結(jié)果和已知輸入信號 ， 推斷和分析出傳感器和檢測系統(tǒng)的基本特性 。 ?其中， 最主要 的因素是傳感器和檢測系統(tǒng)本身的基本特性能否實現(xiàn)及時、真實地（達(dá)到所需的精度要求）反映被測參量（在其變化范圍內(nèi)）的變化 ?靜態(tài)特性 ： 被測參量基本不變或變化很緩慢，可用檢測系統(tǒng)的一系列靜態(tài)參數(shù)（靜態(tài)特性）來對這類“準(zhǔn)靜態(tài)量”的測量結(jié)果進(jìn)行表示、分析和處理。 ?動態(tài)特性 ： 被測參量變化很快 ，應(yīng)用檢測系統(tǒng)的一系列動態(tài)參數(shù)（動態(tài)特性）來對這類“動態(tài)量”測量結(jié)果進(jìn)行表示、分析和處理。 概述 概述 傳感器和檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性方程與特性曲線 傳感器和檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 傳感器或檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性 傳感器與檢測儀器的校準(zhǔn) 傳感器與檢測系統(tǒng)的可靠性 傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 一般檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性均可用一個統(tǒng)一（但具體系數(shù)各異）的代數(shù)方程，即靜態(tài)特性方程來描述及表示檢測系統(tǒng)對被測參量的輸出與輸入間的關(guān)系，即 y(x) = a0 + a1x + a2x2 + … + aixi + … + anxn (31) 其中， x為輸入量； y(x)為輸出量； a0 , a1, a2,?, a i, ?, a n為常系數(shù)項。測量范圍的最小值和最大值分別稱為測量下限和測量上限，簡稱下限和上限。式中， my、 mx為 y和 x軸的比例尺， θ為相應(yīng)點切線與 x軸間的夾角。 線性度就是反映測量系統(tǒng)實際輸出、輸入關(guān)系曲線與據(jù)此擬合的理想直線 y(x) = a0+a1x 的 偏離程度 。 （ 2）最小二乘線性度及其擬合直線 最小二乘法方法擬合直線方程為 y(x) = a0+a1x 。 特性曲線一致好 , 重復(fù)性就好 ,誤差也小。 用全量程中能引起輸出變化的各點 最小輸入量 中的最大值 ΔXmax相對滿量程輸出值的百分?jǐn)?shù)來表示系統(tǒng)的分辨力。 ?研究動態(tài)特性時必須建立測量系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型 。 傳感器或檢測系統(tǒng)的（動態(tài)）數(shù)學(xué)模型 （響應(yīng)）特性 在初始條件為零的條件下，把檢測系統(tǒng)的輸出 Y(t)的傅立葉變換 Y(jω)與輸入 X(t)的傅立葉變換 X(jω)之比稱為檢測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，簡稱頻率特性。 一階和二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 上述一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式為 ? ? ? ?? ? 1Ys kHs X s s??? ? （ 320） 上述一階系統(tǒng)的頻率特性表達(dá)式為 ? ? ? ?? ? 1Yj kHj X j j?? ? ? ??? ? （ 321） 一階和二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 其幅頻特性表達(dá)式為 ? ? ? ?? ? 21kA H j??????? （ 322） 其相頻特性表達(dá)式為 ? ? ???? a r c t a n??（ 323） 一階和二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 二階系統(tǒng)的運動微分方程最終都可化成如下通式 ? ? ? ? ? ? ? ?2220012d y t d y t y t K x td t d t???? ? ? （ 324） ω0為二階系統(tǒng)的固有角頻率； ζ為二階系統(tǒng)的阻尼比； K為二階系統(tǒng)的放大倍數(shù)或稱系統(tǒng)靜態(tài)靈敏度。 一階和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù) 2．二階系統(tǒng)的時域動態(tài)特性參數(shù)和性能指標(biāo) 當(dāng)輸入信號 x(t)為幅值等于 A的階躍信號時，通過對二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)進(jìn)行拉氏反變換，可得常見二階系統(tǒng)的對階躍輸入的輸出響應(yīng)表達(dá)式 ? ????????????????? ???????????? 221a r c t a ns i n11 teKAty dtn（ 330） 一階和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù) 暫態(tài)響應(yīng)的振蕩角頻率 ωd稱為系統(tǒng) 有阻尼自然振蕩角頻率 。常見 0ζ1衰減振蕩型二階系統(tǒng)的時域動態(tài)性能指標(biāo)示意圖如圖 38所示。 一階和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù) ?峰值時間 tp 輸出響應(yīng)曲線達(dá)到第一個峰值所需的時間，稱為峰值時間。 一階和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù) 4．不失真測量對檢測系統(tǒng)動態(tài)特性的要求 如果一個檢測系統(tǒng)，其輸出 y(t)與輸入 x(t)之間滿足 )()( 0 ??? txAty 表明系統(tǒng)的輸出與輸入只是存在固定放大倍數(shù)和一定延時，而兩者波形一致，這種檢測系統(tǒng)稱為不失
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