第3章傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)(文件)
【正文】 真系統(tǒng)。 一階和二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù) 對(duì)于二階系統(tǒng)，分以下三種情況討論。 ? ω 系統(tǒng)的頻率特性變化很大，需作具體分析。 ?動(dòng)態(tài)校準(zhǔn) 的目的是確定傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)．如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。 7)kPa的情況。 ( ) 1ty t e ????tz???一階傳感器或檢測儀器的單位階躍響應(yīng)函數(shù) 令 z = ln[1y(t)]，則上式可變?yōu)? 上式表明 z和時(shí)間 t成 線性關(guān)系 ,并且有τ=Δτ / Δz （如圖 39 ） 傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn) 222( ) 1 [ ] si n( 1 a rc si n 1 )1tnney t t?? ? ? ???? ? ? ? ??21Me????????????211ln M????? ?????相應(yīng)的響應(yīng)曲線如圖 310所示。 ?提高傳感器與檢測儀器檢測系統(tǒng)的可靠性、安全性已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的重要課題。 （ 3）安裝與調(diào)試。 由式 348可得 當(dāng) λ(t) = λ0，為一常數(shù)，則 ?? ?t dttetR 0 )()( ? )(1)( 0 tFetR t ??? ? ?這表明，當(dāng)失效率為常數(shù)時(shí)，可靠度為一指數(shù)函數(shù)，隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化，滿足指數(shù)分布。 ?平均壽命 是系統(tǒng)壽命隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望，是描述可靠性的 最常用的特征量 。 傳感器或檢測系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 平均壽命 (Mean life) ?對(duì)于 可修復(fù)系統(tǒng) ，平均壽命是指從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間。系統(tǒng)在 時(shí)刻 的可靠度用R(t) 運(yùn)行時(shí)間變量 T大于時(shí)間 t的條件概率，即 R(t) = P(Tt) 與可靠度相對(duì)應(yīng)的特征量稱為不可靠度，用 F(t)表示，即 F(t) = 1－ R(t) t失效率 （ Failure rate） 常用可靠性參數(shù)指標(biāo) 失效率又稱故障率，是指系統(tǒng)工作 t時(shí)間以后，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障得概率，記為 λ(t)。 ?導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的 內(nèi)部因素 ： （ 1）元器件本身的性能和可靠性。 2 2 24nn n??????ln ininMM? ??式中 當(dāng) ζ ,若考慮以 l代替 ，可用式 (342)計(jì)算 ζ,即 21 ??ln2iinMMn???? 傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn) 12ddT???21dn?????根據(jù)響應(yīng)曲線 ,不難測出振動(dòng)周期 Td，于是有阻尼的振蕩頻率 ωd為 則無阻尼固有頻率 ωn為 傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn) 利用正弦輸入測定輸出和輸入的 幅值比和相位差 ，確定幅頻特性和相頻特性 ，然后求時(shí)間常數(shù) τ，固有頻率 ωn和阻尼比 ζ。 傳感器或檢測儀器的靜態(tài)校準(zhǔn) 傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn) ?傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)主要是研究傳感器或檢測儀器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 5)℃ ．相對(duì)濕度不大于 85％。 ?傳感器或檢測儀器的校準(zhǔn)分為 靜態(tài)校準(zhǔn) 和 動(dòng)態(tài)校準(zhǔn) 兩種 。 當(dāng) ζ接近于零時(shí)，相位近似為零 ，可以認(rèn)為是不失真的，但容易產(chǎn)生超調(diào)和振蕩現(xiàn)象 當(dāng) ζ在 ～ ，相頻特性可近似為一條起自坐標(biāo)原點(diǎn)的斜線。 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)就是時(shí)間常數(shù) τ。 %100)(/)]()([ ????? yyty p? 一階和二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù) 一階和二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù) 3．檢測系統(tǒng)的頻域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) ?系統(tǒng)的通頻帶與工作頻帶 通頻帶是指對(duì)數(shù)幅頻特性曲線上衰減 3dB的頻帶寬度 ； 工作頻帶 —— 幅度誤差為 5%或 10%。 ?上升時(shí)間 tr 系統(tǒng)輸出響應(yīng)值從 10％到達(dá) 90％穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間，稱為上升時(shí)間。 一階和二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù) 在階躍輸入下，不同阻尼比對(duì)（二階測量）系統(tǒng)響應(yīng)的影響如圖 37所示。一階系統(tǒng)為階躍輸入時(shí)響應(yīng)曲線的初始斜率為 1/τ。 對(duì)穩(wěn)定的常系數(shù)線性測量系統(tǒng)，可取 s=jω，即令其實(shí)部為零，這樣式（ 246）就變?yōu)? ? ? ? ?0 jtY j y t e d t?? ? ?? ? ? ? ? ?0 jtX j x t e dt?? ? ?? ? 傳感器或檢測系統(tǒng)的（動(dòng)態(tài)）數(shù)學(xué)模型 由此轉(zhuǎn)換得到測量系統(tǒng)的頻率特性 H(jω) ： ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?11 1 011 1 0mmmmnnnnY j b j b j b j bHjXj a j a j a j a? ? ? ??? ? ? ?????? ? ? ???? ? ? ???（ 318） 頻率響應(yīng)函數(shù)是在頻率域中反映測量系統(tǒng)對(duì)正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，也被稱為 正弦傳遞函數(shù) 。 傳感器或檢測系統(tǒng)的（動(dòng)態(tài)）數(shù)學(xué)模型 1．微分方程 對(duì)于線性時(shí)不變的檢測系統(tǒng)來說，表征其動(dòng)態(tài)特性的常系數(shù)線性微分方程式為 ? ? ? ? ? ? ? ?111 1 0nnn
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