文档介绍：检测系统的特性与技术指标
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检测系统的静态特性
静态模型
静态特性：检测系统在被测量处于稳定状态时的输入输出关系
检测系统
输入量x
输出量y
理想状态：
实际状对数值：
定义：
1、分辨力 --- 是绝对数值，如 ，，10ms
说明：
表征测量系统的分辨能力
能检测的最小被测量的变换量相对于满量程的百分数，如： %, %
3、阈值 --- 在系统输入零点附近的分辨力
检测系统的静态特性
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重复性
同一条件下，对同一被测量，同一方向，多次重复测量，差异程度
对同一被测量值：各次测量数值的偏差程度
重复性是检测系统最基本的技术指标，是其他各项指标的前提和保证
测量数据的分散性
重复性误差：随机误差 标准差：大，则分散性大；反之亦然
计算：贝塞尔公式
yi---测量输出值，i=1,2,…,n
y---输出值的平均值
对不同被测数值：各次测量曲线的偏差程度
检测系统的静态特性
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灵敏度
测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比
斜率：
a. 线性检测系统：灵敏度为常数；
例：间隙式平板电容传感器
定义：
b. 非线性检测系统：灵敏度为变数
说明：
(灵敏度系数)
灵敏度
双曲线、非线性
检测系统的静态特性
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动态模型
动态特性：检测系统在被测量随时间变化的条件下输入输出关系
微分方程：
根据相应的物理定律（如牛顿、能量守恒、基尔霍夫电路定律等），用线性常系数微分方程表示系统的输入x与输出y关系
ai、b j(i,j=0,1,…)：系统结构特性参数，常数，n >=m， n称为系统的阶次。常见为零阶、一阶、二阶系统
检测系统的动态特性
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零阶系统：例电位计、电子示波器
一阶系统：
例: 无质量单自由度振动系统、无源积分电路、
液柱式温度计
检测系统的动态特性
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二阶系统：
检测系统的动态特性
例：弹簧质量阻尼系统，RLC振荡电路，动圈式仪表
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传递函数：
利用拉氏变换，将微分方程转换成为复数域的数学模型，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比：
检测系统的动态特性
频率响应函数：
将传递函数中的拉普拉斯算子S用 jω 代替即可
冲激与阶跃响应函数：
见《信号与系统》
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动态特性
过程：
激励：
暂态过程（输出量由一个稳态到另一个稳态
的过渡过程）
稳态过程（输出量达到稳定的状态）
信号----正弦信号、阶跃信号、线性信号、
脉冲信号
检测系统的动态特性
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频率响应特性：
输入：
输出：
频率响应特性
输入量：
输出量：
频率响应函数：
系统频率特性：
稳态输出与输入幅值之比和两者相位差是输入频率的函数：幅--频、相—频
正弦信号---一系列，频率不同，幅值相等
正弦信号---观察：幅值、相位、频率
(稳态)
检测系统的动态特性
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典型的对数幅频特性曲线：
理想幅频特性：
相频特性：
相频特性 幅频特性
幅频特性：
频响范围：
幅值比与频率关系
0dB水平线 （幅值不变）
误差3dB对应的频率范围
相位与频率的关系
A(ω) ：输出幅值与静态幅值比 --- 系统的动态灵敏度（增益）
检测系统的动态特性
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检测系统的阶跃响应特性：
输入：阶跃信号
输出：阶跃响应
时间常数：
上升时间Tr：
响应时间Ts：
超调量a1：
衰减率：
稳态误差ess：
%所需的时间
传感器输出从稳态值yc的10%上升到90%所需时间
输出值达到允许范围%的所需时间
响应曲线第一次超过稳态值yc的峰高：ymax-yc
相邻两个波峰（或波谷）高度下降的百分数
无限长时间后，传感器稳态值与目标值偏差的相对误差
检测系统的动态特性
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零阶系统：
微分方程：
特点：
a) 属于静态环节：
d) 实际零阶环节：缓慢变化，频率较低 --- 近似零阶环节
c) 与时间无关，与频率无关，无滞后，无惯性
理想环节
静态灵敏度系数
b) 输出