1、現代檢測技術現代檢測技術 系統靜態特性系統靜態特性精勤求學 敦篤勵志 果毅力行 忠恕任事Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University 已知測量系統特性，輸出可測，求輸入； 已知測量系統特性和輸入，推斷輸出； 由已知或觀測系統的輸入、輸出，推斷系統特性。系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian

2、 Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述 若輸出信號中出現與輸入信號頻率不同的分量，說明系統中存在非線性環節（噪聲等干擾）或者超出了系統的線性工作范圍，應采用濾波等方法進行處理。Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統概述系統概述Xian Jiaotong University系統靜態特性系統靜態特性 輸入信號不隨

3、時間變化或隨時間變化緩慢以至于可以忽略時，測試系統輸入與輸出之間呈現的關系就是系統的靜態特性。 靜態特性的獲得 靜態特性的基本參數 靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University 靜態特性測量系統輸入與輸出對時間的各階導數為零，二者之間呈現的關系： 00by tx tSx torySxa 在標準工作條件下，由高精度輸入量發生器提供輸入量xj，用高精度測量儀器測定輸出量yj，從而獲得系統靜態特性。 yj 稱為刻度值、校準值或標定值。實際測試系統并非理想線性關系，靜態特性為：2012ySS xS x靜態特性的獲得靜態特性的獲得Xian Jiaotong University靜態

4、特性的獲得靜態特性的獲得Xian Jiaotong University00ay（2）零點零點（零位）（1）量程量程：又稱滿度值，是指系統能夠承受的最大輸出值與最小輸出值之差。如圖中yFS所示。 0 xyy1FSxFSy2FSa0A靜態特性的基本參數靜態特性的基本參數Xian Jiaotong University輸入量的變化量輸出量的變化量xyS（3）靈敏度靈敏度：傳感器輸出變化量與輸入變化量之比為靜態靈敏度，其表達式為靜態特性的基本參數靜態特性的基本參數Xian Jiaotong University靜態特性的基本參數靜態特性的基本參數Xian Jiaotong University（4）

5、分辨率分辨率：指傳感器能夠檢測到的最小輸入增量。對于輸出為數字量的傳感器，分辨率可以定義為一個量化單位或二分之一個量化單位所對應的輸入增量，如圖所示。使傳感器產生輸出變化的最小輸入值稱為傳感器的閾值。 UiDa0 1 2 3 4 5 6 7111110101100011010001000UiDa0 1 2 3 4 5 6 7111110101100011010001000靜態特性的基本參數靜態特性的基本參數Xian Jiaotong University（1）重復性重復性（同向行程差/量程）OyxyFSxFSRmax1Rmax2maxFS|100%RRy 衡量測量結果分散性的指標，即隨機誤差大

6、小的指標。靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University（2） 遲滯遲滯（正返程差/量程）oyxFSxyFSHmaxmaxFS|100%HHy原因：磁滯、彈性滯后、間隙、材料變形等。靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University（3）線性度線性度：指系統標準輸入輸出特性與擬合直線的不一致程度，也稱非線性誤差，用標準特性曲線與擬合直線之間的最大偏差相對滿量程的百分比表示 maxFS|100%LLy 常用的直線擬合方法有：理論擬合、端點連線擬合、最小二乘擬合等。相應的有理論線性度、端點連線線性度、最小二乘線性度等。實際中常

7、用最小二乘擬合直線。xyOLmaxyFS靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University（4）準確度（精度）準確度（精度）：表征測試系統的測量結果與被測量真值的符合程度，反映了系統誤差和隨機誤差對測試系統的綜合影響。a) 用測量誤差表示：規定了精度等級指數的產品，值越小，精度越高。精度等級由最大引用誤差確定，最大引用誤差是絕對誤差最大絕對值與滿量程之比：maxmaxFS100%ny靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University 電工儀表的精度等級指數分為0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0，表示這些儀表

8、的最大引用誤差不能超過的百分數，即max%n則電工儀表使用時產生的最大可能誤差為：maxFS%y 靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong UniversityFSFSFSFSLHRLHRyyyAyb）精度簡化表示： 系統總精度A由系統總誤差與滿度值之比的百分數表示。系統總誤差/量程 =（非線性誤差+遲滯誤差 + 重復誤差）/量程c）用不確定度表示： 測量不確定度即在規定的條件下測試系統或裝置測量所得結果不確定的程度，是測量誤差極限估計值的評價。不確定度越小，測量結果可信度越高，即精度越高。靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong Universit

9、y靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University 量程選擇應使測量值盡可能接近儀表的滿刻度值，并盡量程選擇應使測量值盡可能接近儀表的滿刻度值，并盡量避免讓測量儀表在小于量避免讓測量儀表在小于1/3量程范圍內工作。量程范圍內工作。靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University（5）穩定性和環境影響穩定性和環境影響穩定性在規定工作條件范圍內和規定時間內，保持輸入信號不變時，系統或儀器性能保持不變的能力。通常用測試系統示值的變化量與時間之比來

10、表示。如一測試儀器輸出電壓在8小時內的變化量為1.3mV，則系統的穩定度為1.3mV/8h；環境影響環境溫度、濕度、大氣壓、電源電壓、振動等外界因素變化對測量系統或儀器示值的影響。靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University211()( )100%( )SS TS TaS TT b）靈敏度溫度系數：當溫度升高時，系統的靈敏度變化，溫度每升高1，靈敏度系數變化的百分比，稱為靈敏度溫度系數。 ySx輸出量的變化量輸入量的變化量如溫度系數（溫漂） a）零點溫度系數：在工作溫度范圍內，環境溫度每變化1時，引起的零點輸出變化與額定輸出的百分比，稱為零點溫度系數。0

11、0FS100%yaTy靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong University（6）可靠性可靠性：裝置在規定時期內，及在保持其運行指標不超限的情況下執行其功能的性能。包括： a) a) 平均無故障時間平均無故障時間（Mean Time Between Failure, MTBFMean Time Between Failure, MTBF）：）：表示相鄰兩次故障間隔時間的平均值表示相鄰兩次故障間隔時間的平均值 b) b) 可信任概率可信任概率P P：表示在給定時間內誤差保持在規定限度內的概：表示在給定時間內誤差保持在規定限度內的概率。概率率。概率P P越大，系統可靠性越高，但是會增加成本。越大，系統可靠性越高，但是會增加成本。P P的最佳值為的最佳值為0.80.80.90.9。 c) c) 故障率或失效率故障率或失效率（1/MTBF1/MTBF）：平均無故障時間的倒數。）：平均無故障時間的倒數。 d) d) 有效度或可用度有效度或可用度A A：用：用MTTRMTTR代表平均修復時間代表平均修復時間( (Mean Time to Repair)，若修復時間長，則有效使用時間短，若修復時間長，則有效使用時間短，A A表示為表示為MTBFA=MTBF+MTTR靜態特性的質量指標靜態特性的質量指標Xian Jiaotong Uni