《传感器检测技术及仪表》第2章PPT

第2章检测系统的基本特性“系统”可定义成将一个信号(称为输入或激励)转换成另一个信号(称为输出信号或响应)的任何物理设备。在检测过程中，任意连接输入、输出并有特定功能的部分，均可视为“检测系统”。“检测系统”的概念是广义的。不仅一个完整的检测仪表可视为“检测系统”，组成检测仪表的某个环节或前端的传感器都可视为“检测系统”。从输入到输出，检测系统对输入信号进行传输和变换，要使输出信号真实地反映被测物理量的变化过程，不使信号发生畸变，即实现不失真检测。检测系统必须满足一定的性能要求。2.1静态特性及性能指标2.1.1静态特性一、静态测量和静态特性静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变时的测量。静态特性：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。二、静态特性的校准（标定）条件――静态标准条件（a）理想的线性检测系统（b）带有零位值的线性检测系统图2－1－1线性检测系统的静态特性2.1静态特性及性能指标2.1.2静态性能指标1、测量范围和量程2、灵敏度3、分辨力与分辨率4、精度5、线性度6、迟滞7、稳定性与漂移2.1静态特性及性能指标2.1.2静态性能指标一、测量范围和量程1、测量范围：（xmin，xmax）xmin――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限）xmax――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。2、量程：二、灵敏度图2－1－2检测系统的灵敏度三、分辨力与分辨率四、精度五、线性度六、迟滞七、稳定性与漂移图2－1－3线性度图2－1－4迟滞特性2.2动态特性及性能指标2.2.1传递函数1、阶跃响应2.2.1传递函数一、零阶系统——比例系统或无惯性系统2.2.1传递函数二、一阶系统图2－2－1一阶系统幅频及相频特性曲线xydtdybaa001一阶系统的微分方程一阶系统的传递函数2.2.1传递函数三、二阶系统频率特性幅频特性相频特性二阶系统的幅频特性和相频特性图2－2－2二阶系统的频率特性2.2.2阶跃响应和时域动态性能指标一、检测系统的阶跃响应阶跃输入信号：阶跃输入响应：1、零阶系统的阶跃响应：2、一阶系统的阶跃响应：一、检测系统的阶跃响应3、二阶系统的阶跃响应一阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应二、时域动态性能指标1、响应时间2、二阶系统的峰值时间3、二阶系统的超调量4、二阶系统的阻尼比系数5、二阶系统的固有角频率图2－2－4.二阶系统的时域动态性能指标2.2.3正弦响应和频域动态性能指标一、稳态正弦响应系统输入正弦信号：稳态输出正弦信号：频域动态相对误差：一阶系统：二阶系统：二、频域动态性能指标1、带宽频率一阶系统的带宽频率：二阶系统的带宽频率2、工作频带：一阶系统工作频带：二阶系统谐振频率：二阶系统：2.2.4无失真检测条件一、非线性失真（谐波失真）......2322212322AAAAADD的定义为谐波失真系数二、线性系统不失真条件输出波形y(t)与输入波形x(t)满足以下条件：线性系统的频率响应H(jω)应满足以下条件：幅频特性应当是水平直线相频特性是过原点的负斜率直线2.3.1测量误差的概念及表达式1、绝对误差――测量值x与真值x0之差2、相对误差实际相对误差示值相对误差3、引用误差――示值绝对误差Δx与仪表量程L之比值q最大引用误差qmax允许误差Q4、精度等级G2.3.2测量误差的分类1、随机误差2、系统误差——测量结果平均值A与真值A0之差。即3、粗大误差——明显地歪曲了测量结果的误差图2－3－1三种误差同时存在的情况图2－3－2系统误差随机误差及其综合表示