第3章傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)-全文預(yù)覽
【正文】 nd Y t d Y t d Y tnn dtd t d ta a a a Y t???? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?111 1 0mmmmd X t d X t d X tmm dtd t d tb b b b X t???? ? ? ?? ? 傳感器或檢測系統(tǒng)的（動態(tài)）數(shù)學(xué)模型 若檢測系統(tǒng)的初始條件為零，則把檢測系統(tǒng)輸出（響應(yīng)函數(shù)） Y(t)的拉氏變換 Y(s)與檢測系統(tǒng)輸入（激勵(lì)函數(shù)） X(t)的拉氏變換 X(s)之比稱為檢測系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(s)。通常均希望減小失靈區(qū)，對數(shù)字儀表來說失靈區(qū)應(yīng)小于數(shù)字儀表最低位的二分之一。 σmax為正、反向各測量點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值； YFS為測量系統(tǒng)滿量程值。設(shè)測量系統(tǒng)實(shí)際輸出 — 輸入關(guān)系曲線上某點(diǎn)的輸入、輸出分別 xi、yi，在輸入同為 xi情況下，最小二乘法擬合直線上得到輸出值為 y(xi) = a0+a1xi ，兩者的偏差為 ΔLi = y(xi)－ yi = (a0+a1x)－ yi （ 36） 最小二乘擬合直線的原則是使確定的 N個(gè)特征測量點(diǎn)的均方差為最小值，因?yàn)? ? ?? ? ? ?? ?? ??????NiNiiii aafyxaaNLN1 1102102 ,11 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 所以必有 f(a0, a1)對 a0和 a1的偏導(dǎo)數(shù)為零，即 ? ?0100f a aa???， ? ?0110f a aa? ??， 整理可得到關(guān)于最小二乘擬合直線的待定系數(shù) a0和 a1的兩個(gè)表達(dá)式 21 1 1 10 2211N N N Ni i i i ii i i iNNiiiix y x x yaN x x? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ????? ????? ? ? ???1 1 11 2211N N Ni i i ii i iNNiiiiN x y x yaN x x? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ????? ????? ? ??? 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 遲滯，又稱滯環(huán)，它說明檢測系統(tǒng)的正向(輸入量增大 )和反向 (輸入量減少 )輸入時(shí)輸出特性的不一致程度 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 遲滯誤差通常用最大遲滯引用誤差來表示，即 %1 00m a x ???FSHYH? (38) δH為最大遲滯引用誤差； ΔHmax為（輸入量相同時(shí)）正反行程輸出之間的最大絕對偏差； YFS為測量系統(tǒng)滿量程值。即 %100m a x ???FSL YL? δL為線性度； ΔLmax為校準(zhǔn)曲線與擬合直線之間的最大偏差； YFS為以擬合直線方程計(jì)算得到的滿量程輸出值。 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 理想的測量系統(tǒng)，其靜態(tài)特性曲線是一條直線。 靈敏度是指測量系統(tǒng)在靜態(tài)測量時(shí)，輸出量的增量與輸入量的增量之比。 ?通常，傳感器或檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者和使用者都希望傳感器或檢測系統(tǒng)輸出和輸入能保持這種較理想的線性關(guān)系 ，因?yàn)榫€性特性不僅能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡化，而且也有利于提高傳感器或檢測系統(tǒng)的測量精度。 ?對 多環(huán)節(jié)構(gòu)成的較復(fù)雜的檢測系統(tǒng)進(jìn)行測量結(jié)果及 （綜合）不確定度的分析， 逐級推斷和分析各環(huán)節(jié)輸出信號及其不確定度。第 3章 傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 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 概述 ?設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)時(shí)，要綜合考慮諸如被測參量變化的特點(diǎn)、變化范圍、測量精度要求、測量速度要求、使用環(huán)境條件、傳感器和檢測系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性和售價(jià)等多種因素。 概述 研究檢測系統(tǒng)的特性，有三個(gè)方面的用途： ?通過檢測系統(tǒng)的基本特性， 由測量結(jié)果推知被測參量的準(zhǔn)確值。 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性方程與特性曲線 ?方程（ 31）通?？偸且粋€(gè)非線性方程，式中各常數(shù)項(xiàng)決定輸出特性曲線的形狀。量程可以用來表示其測量范圍的大小，用其測量上限值與下限值的代數(shù)差來表示，即 量程＝ ︱ 測量上限值 測量下限值 ︳ （ 32） 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 檢測儀器精度等級，在 ，這里不再重述。 非線性測量系統(tǒng)的靈敏度是變化 的，如圖 31（ b） 所示。通常用最大非線性引用誤差 來表示。如何科學(xué)、合理地確定系數(shù) a0和 a1是解決問題的關(guān)鍵。 檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù) 重復(fù)性誤差 δR可按式 (39)計(jì)算： %100m a x ??FSR Yz ??(39) δR為重復(fù)性誤差； Z為置信系數(shù) , 對正態(tài)分布，當(dāng) Z取 2時(shí) , 置信概率為 95%，Z取 3時(shí) ,概率為 %；對測量點(diǎn)和樣本數(shù)較少
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