航空傳感器與控制元件全冊配套完整課件2

1、航空傳感器與航空傳感器與控制元件控制元件全冊配套完整課件全冊配套完整課件2航空傳感器與航空傳感器與控制元件控制元件電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件3第一章第一章 緒論緒論1.1 1.1 航空測試系統(tǒng)的基本概念航空測試系統(tǒng)的基本概念1.2 1.2 飛機飛行時所需測量的參數(shù)飛機飛行時所需測量的參數(shù) 1.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 1.4 1.4 電子綜合顯示系統(tǒng)電子綜合顯示系統(tǒng) 1.5 1.5 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件41.1 1.1 航空測試系統(tǒng)的基本概念航空測試系統(tǒng)的基本概念 測試測試?yán)酶鞣N裝置對可觀測量（被

2、測參數(shù)）進(jìn)行定性和利用各種裝置對可觀測量（被測參數(shù)）進(jìn)行定性和定量的過程稱為定量的過程稱為“測量測量”，把帶有實驗性質(zhì)的測量，把帶有實驗性質(zhì)的測量稱為稱為“測試測試”。人的身體的狀態(tài)測試；（定性）人的身體的狀態(tài)測試；（定性）人的體重的測量；（定量）人的體重的測量；（定量） 測試系統(tǒng)測試系統(tǒng) 能把被測參數(shù)自動轉(zhuǎn)換成具有可直接觀測的指示值能把被測參數(shù)自動轉(zhuǎn)換成具有可直接觀測的指示值或其他等效信息的測試設(shè)備稱為或其他等效信息的測試設(shè)備稱為“測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)”。 傳感器傳感器 測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。傳感器能感受規(guī)定的被測測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器

3、件或裝量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件51.1 1.1 航空測試系統(tǒng)的基本概念航空測試系統(tǒng)的基本概念 測試技術(shù)的作用和地位測試技術(shù)的作用和地位 信息技術(shù)三大重要組成：測試、計算機及通信技術(shù)信息技術(shù)三大重要組成：測試、計算機及通信技術(shù) 信息的源頭，分析、評估、判斷、控制的依據(jù)信息的源頭，分析、評估、判斷、控制的依據(jù) 各種現(xiàn)代裝備設(shè)計和制造的首位，生產(chǎn)率、制造水各種現(xiàn)代裝備設(shè)計和制造的首位，生產(chǎn)率、制造水平、實用性水平的重要標(biāo)志，國家科技水平標(biāo)志平、實用性水平的重要標(biāo)志，國家科技

4、水平標(biāo)志電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件61.1 1.1 航空測試系統(tǒng)的基本概念航空測試系統(tǒng)的基本概念按方法分類按方法分類 直接測量直接測量 用事先分度或標(biāo)定好的測量儀表，直接讀取被測量測量結(jié)果的用事先分度或標(biāo)定好的測量儀表，直接讀取被測量測量結(jié)果的方法稱為直接測量。例如，用溫度計測量溫度，用電壓表測量方法稱為直接測量。例如，用溫度計測量溫度，用電壓表測量電壓等。直接測量是工程技術(shù)中大量采用的方法，其優(yōu)點是直電壓等。直接測量是工程技術(shù)中大量采用的方法，其優(yōu)點是直觀、簡便、迅速，但不易達(dá)到很高的測量精度。觀、簡便、迅速，但不易達(dá)到很高的測量精度。 間接測量間接測量 首先，對和被測量有確定

5、函數(shù)關(guān)系的幾個量進(jìn)行測量，然后，首先，對和被測量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個量進(jìn)行測量，然后，再將測量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計算得到所需結(jié)果。這種測再將測量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計算得到所需結(jié)果。這種測量方法，屬于間接測量。例如，測量直流電功率時，根據(jù)量方法，屬于間接測量。例如，測量直流電功率時，根據(jù)P PIUIU的關(guān)系，分別對的關(guān)系，分別對I I、U U進(jìn)行直接測量，再計算出功率進(jìn)行直接測量，再計算出功率P P。在間。在間接測量手續(xù)多，花費時間長，當(dāng)被測量不便于直接測量或沒有接測量手續(xù)多，花費時間長，當(dāng)被測量不便于直接測量或沒有相應(yīng)直接測量的儀表時才采用。相應(yīng)直接測量的儀表時才采用。電子信息與自動化

6、學(xué)院航空傳感器與控制元件71.1 1.1 航空測試系統(tǒng)的基本概念航空測試系統(tǒng)的基本概念按方法分類按方法分類 等精度測量等精度測量 在保持測量條件不變的情況下，對同一被測量進(jìn)行多次測量的在保持測量條件不變的情況下，對同一被測量進(jìn)行多次測量的過程稱為等精度測量。（這里所說測量條件包括所有對測量結(jié)過程稱為等精度測量。（這里所說測量條件包括所有對測量結(jié)果產(chǎn)生影響的主客觀因素：使用的儀器、方法、步驟、心情、果產(chǎn)生影響的主客觀因素：使用的儀器、方法、步驟、心情、檢測環(huán)境等）檢測環(huán)境等） 非等精度測量非等精度測量 如果在同一被測量的多次重復(fù)測量中，不是所有測量條件都維如果在同一被測量的多次重復(fù)測量中，不是所

7、有測量條件都維持不變（如改變某些主客觀因素：使用的儀器、方法、步驟、持不變（如改變某些主客觀因素：使用的儀器、方法、步驟、疲勞因素、檢測環(huán)境等）疲勞因素、檢測環(huán)境等） 電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件81.1.11.1.1測試系統(tǒng)的組成測試系統(tǒng)的組成 測試系統(tǒng)的組成測試系統(tǒng)的組成電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件91.1.21.1.2航空測試系統(tǒng)的特點航空測試系統(tǒng)的特點 被測參數(shù)種類繁多被測參數(shù)種類繁多 需要實時測量需要實時測量飛機的運動參數(shù)飛機的運動參數(shù)發(fā)動機的工作狀態(tài)發(fā)動機的工作狀態(tài)各種機載設(shè)備的工作狀態(tài)各種機載設(shè)備的工作狀態(tài) 為了保證測量的準(zhǔn)確、可靠，在同一架飛機上為了為了

8、保證測量的準(zhǔn)確、可靠，在同一架飛機上為了測量同一被測參數(shù)往往需要同時采用多種不同測量測量同一被測參數(shù)往往需要同時采用多種不同測量原理原理( (或多套相同測量原理或多套相同測量原理) )的測試系統(tǒng)的測試系統(tǒng)電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件101.1.21.1.2航空測試系統(tǒng)的特點航空測試系統(tǒng)的特點 被測參數(shù)隨時間的變化規(guī)律復(fù)雜被測參數(shù)隨時間的變化規(guī)律復(fù)雜 當(dāng)飛機在良好的氣象條件下作巡航飛行時，參數(shù)可當(dāng)飛機在良好的氣象條件下作巡航飛行時，參數(shù)可能為常值，或以緩慢的速度變化，或以一定的幅值能為常值，或以緩慢的速度變化，或以一定的幅值和周期作周期性變化和周期作周期性變化; ; 而在惡劣氣象條件

9、下，某些被測參數(shù)卻會隨時間急而在惡劣氣象條件下，某些被測參數(shù)卻會隨時間急劇地改變也難以完全重復(fù)再現(xiàn)，這時就更需測試系劇地改變也難以完全重復(fù)再現(xiàn)，這時就更需測試系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、可靠的測試信號。統(tǒng)提供準(zhǔn)確、可靠的測試信號。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件111.1.21.1.2航空測試系統(tǒng)的特點航空測試系統(tǒng)的特點 需用相同被測參數(shù)的設(shè)備很多需用相同被測參數(shù)的設(shè)備很多 在現(xiàn)代飛機上有幾百個參數(shù)需要測量，而測相同參在現(xiàn)代飛機上有幾百個參數(shù)需要測量，而測相同參數(shù)所需的設(shè)備可能是各不相同的。數(shù)所需的設(shè)備可能是各不相同的。 有的設(shè)備需要所測信號為模擬信號，有的用戶卻需有的設(shè)備需要所測信號為模擬信號，有

10、的用戶卻需要所測信號為數(shù)字信號。要所測信號為數(shù)字信號。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件121.1.21.1.2航空測試系統(tǒng)的特點航空測試系統(tǒng)的特點 被測參數(shù)的綜合顯示被測參數(shù)的綜合顯示 信息量大、綜合化程度高，它把完成某種任務(wù)所需信息量大、綜合化程度高，它把完成某種任務(wù)所需的信息集中于同一顯示器中進(jìn)行形象、直觀的顯示的信息集中于同一顯示器中進(jìn)行形象、直觀的顯示，并能根據(jù)不同的飛行階段，并能根據(jù)不同的飛行階段( (或飛行任務(wù)或飛行任務(wù)) )顯示所必顯示所必需的信息；需的信息； 該顯示系統(tǒng)與各類檢測、控制系統(tǒng)相互交聯(lián)，能相該顯示系統(tǒng)與各類檢測、控制系統(tǒng)相互交聯(lián)，能相互提供所需的信息?；ヌ峁?/p>

11、所需的信息。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件131.1.21.1.2航空測試系統(tǒng)的特點航空測試系統(tǒng)的特點 航空儀表的使用環(huán)境條件惡劣航空儀表的使用環(huán)境條件惡劣 溫度溫度航空儀表的使用環(huán)境溫度變化劇烈，范圍航空儀表的使用環(huán)境溫度變化劇烈，范圍(-60(-60+60+60） 空氣靜壓和密度空氣靜壓和密度空氣的靜壓和密度隨高度增高而降低，它們的改變將會影空氣的靜壓和密度隨高度增高而降低，它們的改變將會影響儀表的電氣、機械性能響儀表的電氣、機械性能 濕度濕度空氣濕度高時，零件容易生銹，使儀表電氣絕緣性能降低空氣濕度高時，零件容易生銹，使儀表電氣絕緣性能降低 振動、沖擊和線加速度振動、沖擊和線加

12、速度飛行中的空氣動力及發(fā)動機運轉(zhuǎn)，會使飛機的各部分產(chǎn)生飛行中的空氣動力及發(fā)動機運轉(zhuǎn)，會使飛機的各部分產(chǎn)生相應(yīng)的振動，引起儀表附加誤差或損壞儀表相應(yīng)的振動，引起儀表附加誤差或損壞儀表電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件141.2 1.2 飛機飛行時所需測量的參數(shù)飛機飛行時所需測量的參數(shù) 表示飛機運動狀態(tài)的參數(shù)表示飛機運動狀態(tài)的參數(shù) 線運動線運動線位移、線速度和線加速度線位移、線速度和線加速度 角運動角運動角位移、角速度和角加速度角位移、角速度和角加速度 表示發(fā)動機工作狀態(tài)的參數(shù)表示發(fā)動機工作狀態(tài)的參數(shù) 轉(zhuǎn)速、扭距、振動、壓力、溫度、流量、密度等轉(zhuǎn)速、扭距、振動、壓力、溫度、流量、密度等 其他

13、參數(shù)其他參數(shù) 飛機主要附件（各舵面、起落架、襟翼、副翼等）飛機主要附件（各舵面、起落架、襟翼、副翼等）的位置或狀態(tài)，液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等其他機載設(shè)的位置或狀態(tài)，液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等其他機載設(shè)備系統(tǒng)工作參數(shù)，各類故障（振動、電源、火災(zāi)）備系統(tǒng)工作參數(shù)，各類故障（振動、電源、火災(zāi)）的監(jiān)測報警等的監(jiān)測報警等電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件151.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 飛行狀態(tài)、飛行姿態(tài)信息及其操縱系統(tǒng)工作參飛行狀態(tài)、飛行姿態(tài)信息及其操縱系統(tǒng)工作參數(shù)傳感器。用于航姿系統(tǒng)、飛參系統(tǒng)、飛行控數(shù)傳感器。用于航姿系統(tǒng)、飛參系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 空氣壓力傳感器、動壓傳

14、感器、靜壓傳感器、總壓空氣壓力傳感器、動壓傳感器、靜壓傳感器、總壓傳感器、總溫傳感器、氣壓高度傳感器、空速及失傳感器、總溫傳感器、氣壓高度傳感器、空速及失速、過速告警傳感器、馬赫數(shù)傳感器、迎角傳感器速、過速告警傳感器、馬赫數(shù)傳感器、迎角傳感器、姿態(tài)角、姿態(tài)角( (俯仰角、傾斜角俯仰角、傾斜角) )傳感器傳感器地平儀，航向地平儀，航向角傳感器、操縱控制面（升降舵、方向舵、副冀、角傳感器、操縱控制面（升降舵、方向舵、副冀、襟翼、安定面、調(diào)整片、擾流板等襟翼、安定面、調(diào)整片、擾流板等) )位置傳感器等位置傳感器等電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件161.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中

15、的傳感器 導(dǎo)航、定位參數(shù)傳感器。用于導(dǎo)航系統(tǒng)、通信導(dǎo)航、定位參數(shù)傳感器。用于導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。系統(tǒng)。慣導(dǎo)組件、氣壓高度傳感器、真空速傳感器、地速慣導(dǎo)組件、氣壓高度傳感器、真空速傳感器、地速傳感器、航向傳感器、無線電高度傳感器等傳感器、航向傳感器、無線電高度傳感器等 動力裝置及燃油、滑油參數(shù)傳感器。用于發(fā)動動力裝置及燃油、滑油參數(shù)傳感器。用于發(fā)動機及進(jìn)氣道系統(tǒng)、燃油管理系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)。機及進(jìn)氣道系統(tǒng)、燃油管理系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)。進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、渦輪轉(zhuǎn)速和扭進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、渦輪轉(zhuǎn)速和扭距傳感器、壓力比傳感器、振動傳感器、氣缸溫度距傳感器、壓力比傳感器、振動傳感器、氣缸

16、溫度傳感器、排氣溫度傳感器等傳感器、排氣溫度傳感器等電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件171.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 武器與火控參數(shù)傳感器。用于機載武器、火控武器與火控參數(shù)傳感器。用于機載武器、火控系統(tǒng)和雷達(dá)探測系統(tǒng)。系統(tǒng)和雷達(dá)探測系統(tǒng)。雷達(dá)探測器、激光探測器、圖像傳感器、吊掛載荷雷達(dá)探測器、激光探測器、圖像傳感器、吊掛載荷傳感器等傳感器等 其他機載設(shè)備系統(tǒng)工作參數(shù)傳感器。用于液壓其他機載設(shè)備系統(tǒng)工作參數(shù)傳感器。用于液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、救系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、救生系統(tǒng)和安全與防護(hù)系統(tǒng)等。生系統(tǒng)和安全與防護(hù)系統(tǒng)等。液壓油壓力傳

17、感器、發(fā)動機過熱傳感器、坐艙壓力液壓油壓力傳感器、發(fā)動機過熱傳感器、坐艙壓力傳感器、起落架位置傳感器等傳感器、起落架位置傳感器等電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件181.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 空速管空速管電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件191.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件201.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 側(cè)滑角傳感器側(cè)滑角傳感器電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件211.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 迎角傳感器迎角傳感器電子信息與自動化學(xué)院航空傳

18、感器與控制元件221.3 1.3 航空測試中的傳感器航空測試中的傳感器 靜壓孔靜壓孔電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件231.4 1.4 電子綜合顯示系統(tǒng)電子綜合顯示系統(tǒng)B737儀表板儀表板B737-NG儀表板儀表板A320儀表板儀表板電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件241.4 1.4 電子綜合顯示系統(tǒng)電子綜合顯示系統(tǒng)平視顯示器平視顯示器頭盔綜合顯示器頭盔綜合顯示器電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件251.5 1.5 航空測試系統(tǒng)應(yīng)用航空測試系統(tǒng)應(yīng)用 用于飛機自動控制系統(tǒng)用于飛機自動控制系統(tǒng)電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件261.5 1.5 航空測試系統(tǒng)應(yīng)用航空測試

19、系統(tǒng)應(yīng)用 用于綜合導(dǎo)航系統(tǒng)用于綜合導(dǎo)航系統(tǒng)2022-4-29第二章第二章 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性與測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理中國民航大學(xué)電子信息與自動化學(xué)院鐘倫瓏電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件28第第二二章章 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性與數(shù)據(jù)處理測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性與數(shù)據(jù)處理2.1 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一般描述2.2 測試系統(tǒng)的靜態(tài)誤差 2.3 測試系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定2.4 測試系統(tǒng)的注意靜態(tài)性能及其指標(biāo)電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件292.12.1測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一般描述測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一般描述v 靜態(tài)特性靜態(tài)特性就是指靜態(tài)測試過程中，測試系統(tǒng)的輸出量就是指靜態(tài)測試過程中，測試

20、系統(tǒng)的輸出量y y與輸入量與輸入量x x之間的函數(shù)關(guān)系之間的函數(shù)關(guān)系 稱為測試系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)稱為測試系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)k 稱為階數(shù)稱為階數(shù)關(guān)系式與時間無關(guān)關(guān)系式與時間無關(guān)0( )kiiiyf xa xia電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件302.12.1測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一般描述測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一般描述v 當(dāng)當(dāng)k1 1時，靜態(tài)特性可以表示為：時，靜態(tài)特性可以表示為：系統(tǒng)的靜態(tài)特性為一條直線系統(tǒng)的靜態(tài)特性為一條直線 稱為零位輸出稱為零位輸出 稱為靜態(tài)傳遞系數(shù)稱為靜態(tài)傳遞系數(shù)( (或靜態(tài)增益或靜態(tài)增益) )01yaa x0a1a電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件312.12.1測試系統(tǒng)的

21、靜態(tài)特性一般描述測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一般描述v 當(dāng)測試系統(tǒng)的零位輸出被補償后靜態(tài)特性變?yōu)椋寒?dāng)測試系統(tǒng)的零位輸出被補償后靜態(tài)特性變?yōu)椋哼@時稱測試系統(tǒng)為這時稱測試系統(tǒng)為線性線性的的1ya x電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件322.22.2測試系統(tǒng)的靜態(tài)誤差測試系統(tǒng)的靜態(tài)誤差v靜態(tài)誤差靜態(tài)誤差 真值真值描述事物狀態(tài)及其變化過程的被測參數(shù)在客觀上存在描述事物狀態(tài)及其變化過程的被測參數(shù)在客觀上存在一個真實的值，簡稱被測量的真值，記為一個真實的值，簡稱被測量的真值，記為 無失真輸出值無失真輸出值將真值作用于無失真測試系統(tǒng)（幅頻常數(shù)、相頻線性將真值作用于無失真測試系統(tǒng)（幅頻常數(shù)、相頻線性）上，以測試系

22、統(tǒng)的輸出值）上，以測試系統(tǒng)的輸出值 來表示被測真值的大小來表示被測真值的大小 實際輸出值實際輸出值由于其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、測量原理、測試方法的不完由于其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、測量原理、測試方法的不完善，或由于使用環(huán)節(jié)條件的變化，致使測試系統(tǒng)給出善，或由于使用環(huán)節(jié)條件的變化，致使測試系統(tǒng)給出的輸出值的輸出值 不等于無失真輸出值不等于無失真輸出值 。txtytyay電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件332.22.2測試系統(tǒng)的靜態(tài)誤差測試系統(tǒng)的靜態(tài)誤差 測試誤差測試誤差定義實際輸出和無失真輸出之間的差值為測試誤差，定義實際輸出和無失真輸出之間的差值為測試誤差，即即: :測試誤差的大小是衡量測試系統(tǒng)、測

23、試技術(shù)水平的重測試誤差的大小是衡量測試系統(tǒng)、測試技術(shù)水平的重要技術(shù)指標(biāo)。要技術(shù)指標(biāo)。atyyy 電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件342.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類 按表達(dá)形式分類按表達(dá)形式分類 按出現(xiàn)的規(guī)律分類按出現(xiàn)的規(guī)律分類 按產(chǎn)生的原因分類按產(chǎn)生的原因分類絕對誤差相對誤差系統(tǒng)誤差隨機誤差過失誤差原理誤差構(gòu)造誤差使用誤差電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件352.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類v絕對誤差和相對誤差絕對誤差和相對誤差 絕對誤差絕對誤差指被測參數(shù)的輸出值指被測參數(shù)的輸出值 和相應(yīng)真值和相應(yīng)真值 之間的差之間的差常把與絕對誤差大小相等、符號相反的量稱為常

24、把與絕對誤差大小相等、符號相反的量稱為修正量修正量aytyattayyyyyy 電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件362.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類為了便于獲得各種主要被測參數(shù)的真值，統(tǒng)一計量標(biāo)準(zhǔn)，為了便于獲得各種主要被測參數(shù)的真值，統(tǒng)一計量標(biāo)準(zhǔn)，各國標(biāo)準(zhǔn)計量局和國際有關(guān)機構(gòu)都設(shè)立了各種實物基準(zhǔn)和各國標(biāo)準(zhǔn)計量局和國際有關(guān)機構(gòu)都設(shè)立了各種實物基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)器，并指定以它們的數(shù)值作為相應(yīng)被測參數(shù)的近似真標(biāo)準(zhǔn)器，并指定以它們的數(shù)值作為相應(yīng)被測參數(shù)的近似真值，還規(guī)定一切測試系統(tǒng)的實測值均分別與其比較，以確值，還規(guī)定一切測試系統(tǒng)的實測值均分別與其比較，以確定其誤差。這種確定測試系統(tǒng)誤差的過程

25、稱為定其誤差。這種確定測試系統(tǒng)誤差的過程稱為標(biāo)定或校準(zhǔn)標(biāo)定或校準(zhǔn)例如：“1米”的定義改為以鉑銥合金制成的國際米原器的標(biāo)準(zhǔn)長度?！?米”被定義為平面電磁波（光）在“1/299,792,458秒”的持續(xù)時間內(nèi)在真空中傳播行經(jīng)的長度。 “米原器”和“千克原器” 電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件372.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類 相對誤差相對誤差測試技術(shù)中將絕對誤差與同量綱的約定值的百分比稱為測試技術(shù)中將絕對誤差與同量綱的約定值的百分比稱為“相對誤差相對誤差”。根據(jù)所取約定值的不同，可分別定義為如下根據(jù)所取約定值的不同，可分別定義為如下4 4類：類：(1)(1)標(biāo)稱相對誤差標(biāo)稱相對誤

26、差(2)(2)實際相對誤差實際相對誤差由于由于 ，且有，且有 ，標(biāo)稱相對誤差和實際相對誤差可相互代替，標(biāo)稱相對誤差和實際相對誤差可相互代替100%styy100%aayyayy tayy電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件382.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類 (3)(3)額定相對誤差額定相對誤差 是測試系統(tǒng)輸出的最大值和最小值是測試系統(tǒng)輸出的最大值和最小值 (4)(4)最大額定相對誤差最大額定相對誤差maxmin100%rayyymaxmaxmaxmin100%yyymaxminyy、電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件392.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類v系統(tǒng)誤差、隨

27、機誤差與過失誤差系統(tǒng)誤差、隨機誤差與過失誤差 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差在測量過程中，如果測量誤差保持不變，或按一定規(guī)在測量過程中，如果測量誤差保持不變，或按一定規(guī)律變化，則稱這類誤差為律變化，則稱這類誤差為“系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差”。系統(tǒng)性誤差產(chǎn)生的主要原因系統(tǒng)性誤差產(chǎn)生的主要原因 原理誤差原理誤差 構(gòu)造誤差構(gòu)造誤差 設(shè)備誤差設(shè)備誤差 環(huán)境誤差環(huán)境誤差 人員誤差人員誤差電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件402.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類 隨機誤差隨機誤差又稱偶然誤差。在相同的條件下對同一參數(shù)進(jìn)行多次又稱偶然誤差。在相同的條件下對同一參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量時，所得各次測量值的誤差，其大小和符號重

28、復(fù)測量時，所得各次測量值的誤差，其大小和符號各不相同，且變化無確定性規(guī)律，但其平均值卻隨著各不相同，且變化無確定性規(guī)律，但其平均值卻隨著測量次數(shù)的增加而趨于零。測量次數(shù)的增加而趨于零。產(chǎn)生隨機誤差的原因與產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因相同產(chǎn)生隨機誤差的原因與產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因相同電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件412.2.12.2.1誤差的分類誤差的分類 過失誤差過失誤差又稱粗大誤差。這是由于測量過程中，測量者在操作又稱粗大誤差。這是由于測量過程中，測量者在操作、讀數(shù)、記錄、計算等過程中粗心大意所造成的一次、讀數(shù)、記錄、計算等過程中粗心大意所造成的一次性較大的誤差。這類誤差在合理判斷后，應(yīng)予以舍棄

29、性較大的誤差。這類誤差在合理判斷后，應(yīng)予以舍棄電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件422.2.22.2.2單參數(shù)測試系統(tǒng)靜態(tài)誤差分析單參數(shù)測試系統(tǒng)靜態(tài)誤差分析v單參數(shù)測試系統(tǒng)靜態(tài)特性方程單參數(shù)測試系統(tǒng)靜態(tài)特性方程x x：輸入被測量：輸入被測量y: y: 輸出量輸出量 ：由測試系統(tǒng)工作原理、結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料、使用環(huán)境：由測試系統(tǒng)工作原理、結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料、使用環(huán)境 條件所確定的系數(shù)條件所確定的系數(shù)在設(shè)計、制造和使用測試系統(tǒng)時，總是力圖使系數(shù)在設(shè)計、制造和使用測試系統(tǒng)時，總是力圖使系數(shù)在任何情況下均能保持不變，但在工程實踐中在任何情況下均能保持不變，但在工程實踐中要做到這一點卻是非常困難的。要做到

30、這一點卻是非常困難的。012(,., )nyf a a aax012,.na a aa012,.na a aa電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件432.2.22.2.2單參數(shù)測試系統(tǒng)靜態(tài)誤差分析單參數(shù)測試系統(tǒng)靜態(tài)誤差分析v考慮系數(shù)考慮系數(shù) 產(chǎn)生微小偏差產(chǎn)生微小偏差 ，可得相應(yīng)的誤差為，可得相應(yīng)的誤差為 ：測量環(huán)節(jié)系數(shù)：測量環(huán)節(jié)系數(shù) 變化了變化了 所引起的測試系統(tǒng)輸出的變化，所引起的測試系統(tǒng)輸出的變化，即相應(yīng)的測量誤差即相應(yīng)的測量誤差iaa0niiifyaa iifaaiaia為了減小誤差，就是要減小 ，即要減小 和iifaaifaia電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件442.32.

31、3測試系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定測試系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定v測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性是通過靜態(tài)標(biāo)定或靜態(tài)校準(zhǔn)測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性是通過靜態(tài)標(biāo)定或靜態(tài)校準(zhǔn)的過程獲得的。的過程獲得的。 靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定就是在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，利用一定等級的標(biāo)定設(shè)備就是在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，利用一定等級的標(biāo)定設(shè)備對測試系統(tǒng)進(jìn)行多次往復(fù)測試的過程對測試系統(tǒng)進(jìn)行多次往復(fù)測試的過程電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件452.3.12.3.1靜態(tài)標(biāo)定條件靜態(tài)標(biāo)定條件v靜態(tài)標(biāo)定條件靜態(tài)標(biāo)定條件 對環(huán)境的要求對環(huán)境的要求 無加速度、無振動、無沖擊無加速度、無振動、無沖擊; ; 溫度在溫度在151525;25; 相對濕度不大于相對濕度不大于85%;85%

32、; 大氣壓力為大氣壓力為0.1 MPa0.1 MPa電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件462.3.12.3.1靜態(tài)標(biāo)定條件靜態(tài)標(biāo)定條件 對標(biāo)定設(shè)備的要求對標(biāo)定設(shè)備的要求 當(dāng)標(biāo)定設(shè)備和被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的確定性系統(tǒng)誤差較小或可以當(dāng)標(biāo)定設(shè)備和被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的確定性系統(tǒng)誤差較小或可以補償，而只考慮它們的隨機誤差時，應(yīng)滿足如下條件：補償，而只考慮它們的隨機誤差時，應(yīng)滿足如下條件： ：標(biāo)定設(shè)備的隨機誤差：標(biāo)定設(shè)備的隨機誤差 ：被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的隨機誤差：被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的隨機誤差 如果標(biāo)定設(shè)備和被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的隨機誤差比較小，只考慮如果標(biāo)定設(shè)備和被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的隨機誤差比較小，只考慮它們的系統(tǒng)

33、誤差時，應(yīng)滿足如下條件：它們的系統(tǒng)誤差時，應(yīng)滿足如下條件： ：標(biāo)定設(shè)備的系統(tǒng)誤差：標(biāo)定設(shè)備的系統(tǒng)誤差 ：被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差：被標(biāo)定的測試系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差13smsm110smsm電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件472.3.22.3.2測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性在靜態(tài)標(biāo)定條件下，在標(biāo)定的范圍內(nèi)，選擇在靜態(tài)標(biāo)定條件下，在標(biāo)定的范圍內(nèi)，選擇n n個測量點個測量點 ；共進(jìn)行；共進(jìn)行m m個循環(huán)，可以得到個循環(huán)，可以得到2mn2mn個測試數(shù)據(jù)。個測試數(shù)據(jù)。正行程的第正行程的第j j個循環(huán)，第個循環(huán)，第i i個測量點為個測量點為 ；反行程第；反行程第j j個循環(huán)，第個循環(huán)，第i i

34、個測量點為個測量點為對于第對于第i i個測點，所對應(yīng)的平均輸出為：個測點，所對應(yīng)的平均輸出為：,1,2.,ix in( ,)iuijx y( ,)idijx y11()2muijdijijyyym電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件482.3.22.3.2測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性用有關(guān)方法擬合成如圖曲線來表示用有關(guān)方法擬合成如圖曲線來表示電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件492.42.4測試系統(tǒng)的主要靜態(tài)性能指標(biāo)及其計算測試系統(tǒng)的主要靜態(tài)性能指標(biāo)及其計算v主要靜態(tài)性能指標(biāo)主要靜態(tài)性能指標(biāo) 測量范圍測量范圍 量程量程 靜態(tài)靈敏度靜態(tài)靈敏度 分辨力與分辨率分辨力與分辨率 漂移

35、漂移 溫漂溫漂 線性度線性度 符合度符合度 遲滯遲滯 重復(fù)性重復(fù)性電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件502.42.4測試系統(tǒng)的主要靜態(tài)性能指標(biāo)及其計算測試系統(tǒng)的主要靜態(tài)性能指標(biāo)及其計算 產(chǎn)品型號：CLBSB板環(huán)式拉壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo) 測量范圍：0-1000Kg 輸出靈敏度：1.5-2.0V/V 非線性： 0.0級 ；0.05級 ；0.1級 遲滯： 0.0級 ；0.05級 ；0.1級 重復(fù)性：0.0級 ；0.05級 ；0.1級 綜合精度：0.03級；0.1級 零點溫度系數(shù)： 0.05%F.S 靈敏度溫度系數(shù)：0.05%F.S 輸入阻抗： 68530 ；輸出阻抗： 6505 激勵電壓：

36、10V(或12V） ； 工作溫度： -20-+80電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件512.4.12.4.1測量范圍測量范圍 測量范圍測量范圍測試系統(tǒng)所能測量到的最小被測量測試系統(tǒng)所能測量到的最小被測量( (輸入量輸入量) )值值 與最大與最大被測量被測量( (輸入量輸入量) )值值 之間的范圍稱為測試系統(tǒng)的測量范之間的范圍稱為測試系統(tǒng)的測量范圍，即圍，即minxmaxxminmax(,)xx電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件522.4.22.4.2量程量程 量程量程測試系統(tǒng)測量范圍的上限值測試系統(tǒng)測量范圍的上限值 、與下限值、與下限值 的代數(shù)的代數(shù)差差 稱為量程。稱為量程。例如：

37、例如：一溫度測試系統(tǒng)的測量范圍是一溫度測試系統(tǒng)的測量范圍是-60-60125125，那么該測試系統(tǒng)的量，那么該測試系統(tǒng)的量程為程為185185maxxminxmaxminxx電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件532.4.32.4.3靜態(tài)靈敏度靜態(tài)靈敏度 靜態(tài)靈敏度靜態(tài)靈敏度測試系統(tǒng)被測量的單位變化量引起的輸出變化量稱為測試系統(tǒng)被測量的單位變化量引起的輸出變化量稱為靜態(tài)靈敏度靜態(tài)靈敏度 某一測點處的靜態(tài)靈敏度是其靜態(tài)特性曲線的斜率某一測點處的靜態(tài)靈敏度是其靜態(tài)特性曲線的斜率 在優(yōu)化敏感元件的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)時，就要使敏感元在優(yōu)化敏感元件的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)時，就要使敏感元件的輸出對被測量的靈敏度盡可

38、能大，而對于干擾件的輸出對被測量的靈敏度盡可能大，而對于干擾量的靈敏度盡可能小量的靈敏度盡可能小0lim()xydySxdx 電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件542.4.42.4.4分辯力與分辨率分辯力與分辨率v測試系統(tǒng)的輸出測試系統(tǒng)的輸出/ /輸入特性曲線在整個測量范圍內(nèi)輸入特性曲線在整個測量范圍內(nèi)不可能做到處處連續(xù)。輸入量變化太小時，輸出不可能做到處處連續(xù)。輸入量變化太小時，輸出量不會發(fā)生變化，只有當(dāng)輸入的變化量達(dá)到一定量不會發(fā)生變化，只有當(dāng)輸入的變化量達(dá)到一定程度時，輸出量才發(fā)生變化。因此，從微觀來看程度時，輸出量才發(fā)生變化。因此，從微觀來看，實際測試系統(tǒng)的特性曲線有許多微小的起

39、伏。，實際測試系統(tǒng)的特性曲線有許多微小的起伏。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件552.4.42.4.4分辯力與分辨率分辯力與分辨率 分辨力分辨力對于實際標(biāo)定過程的第對于實際標(biāo)定過程的第i i個測點個測點 ，當(dāng)有，當(dāng)有 變化時變化時，輸出就有可觀測到的變化，那么，輸出就有可觀測到的變化，那么 就是該測點處就是該測點處的分辨力。的分辨力。各測點處的分辨力是不一樣的。在全部工作范圍內(nèi)，各測點處的分辨力是不一樣的。在全部工作范圍內(nèi)，都能夠產(chǎn)生可觀測輸出變化的最小輸入量的最大值都能夠產(chǎn)生可觀測輸出變化的最小輸入量的最大值 就是該測試系統(tǒng)的分辨力。就是該測試系統(tǒng)的分辨力。 分辨率分辨率ix,min

40、ix,minix,minmaxix,minmaxminmaxixrxx電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件562.4.52.4.5漂移漂移 漂移漂移當(dāng)測試系統(tǒng)的輸入和環(huán)境溫度不變時，輸出量隨時間當(dāng)測試系統(tǒng)的輸入和環(huán)境溫度不變時，輸出量隨時間變化的現(xiàn)象就是漂移，又稱時漂。變化的現(xiàn)象就是漂移，又稱時漂。它是測試系統(tǒng)內(nèi)部各個環(huán)節(jié)性能不穩(wěn)定或由于內(nèi)部溫它是測試系統(tǒng)內(nèi)部各個環(huán)節(jié)性能不穩(wěn)定或由于內(nèi)部溫度變化引起的，反映了測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)。通常度變化引起的，反映了測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)。通?？疾鞙y試系統(tǒng)時漂的時間范圍可以是一個小時、一天考察測試系統(tǒng)時漂的時間范圍可以是一個小時、一天、一個月、半年或一年

41、等、一個月、半年或一年等電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件572.4.62.4.6溫漂溫漂 溫漂溫漂由外界環(huán)境溫度變化引起的輸出量變化現(xiàn)象稱為溫漂由外界環(huán)境溫度變化引起的輸出量變化現(xiàn)象稱為溫漂零點溫漂零點溫漂：即測試系統(tǒng)零點處的溫漂：即測試系統(tǒng)零點處的溫漂 : :在規(guī)定的溫度在規(guī)定的溫度( (高溫或低溫高溫或低溫)t)t2 2保溫一小時后，測保溫一小時后，測 試系統(tǒng)試系統(tǒng)零點零點輸出的平均值輸出的平均值; ; : :在室溫在室溫t t1 1時，測試系統(tǒng)時，測試系統(tǒng)零點零點輸出的平均值輸出的平均值; ; : :在室溫在室溫t t1 1時，測試系統(tǒng)時，測試系統(tǒng)滿量程滿量程輸出的平均值。輸出的

42、平均值。2100121( )( )100%( )()FSy ty tyttt20( )y t10( )y t1( )FSyt電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件582.4.62.4.6溫漂溫漂靈敏度溫漂靈敏度溫漂：即引起測試系統(tǒng)特性斜率變化的：即引起測試系統(tǒng)特性斜率變化的漂移。漂移。 : :在規(guī)定的溫度在規(guī)定的溫度( (高溫或低溫高溫或低溫)t)t2 2保溫一小時保溫一小時后時，測試系統(tǒng)后時，測試系統(tǒng)滿量程滿量程輸出的平均值。輸出的平均值。21121( )( )100%( )()FSFSFSytytyttt2( )FSyt電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件592.4.72.4.7線性

43、度線性度 線性度線性度由于種種原因測試系統(tǒng)實測的輸入輸出關(guān)系并不是一由于種種原因測試系統(tǒng)實測的輸入輸出關(guān)系并不是一條直線，因此測試系統(tǒng)實際的靜態(tài)特性的校準(zhǔn)特性曲條直線，因此測試系統(tǒng)實際的靜態(tài)特性的校準(zhǔn)特性曲線與某一參考直線不吻合程度的最大值就是線性度線與某一參考直線不吻合程度的最大值就是線性度 : :校準(zhǔn)點平均輸出值與所選定參考直線的最大偏差校準(zhǔn)點平均輸出值與所選定參考直線的最大偏差 : :滿量程輸出滿量程輸出()100%LmaxLFSyy()LmaxyFSy電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件602.4.72.4.7線性度線性度 絕對線性度絕對線性度參考直線事先參考直線事先規(guī)定好，與標(biāo)規(guī)

44、定好，與標(biāo)定無關(guān)定無關(guān) 端基線性度端基線性度電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件612.4.72.4.7線性度線性度 平移端基線性度平移端基線性度 正、負(fù)偏差的絕對值相等正、負(fù)偏差的絕對值相等電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件622.4.72.4.7線性度線性度 最小二乘線性度最小二乘線性度使偏差平方和最小使偏差平方和最小 獨立線性度獨立線性度最佳直線指的是，依此直線作為參考直線時，得到的最佳直線指的是，依此直線作為參考直線時，得到的最大偏差是最小的。最大偏差是最小的。2211()()()iiiiinniiiiiyabxyyyyabxJyyabx電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元

45、件632.4.82.4.8符合度符合度 符合度符合度對于非線性系統(tǒng)，其靜態(tài)特征為非線性曲線。實際標(biāo)對于非線性系統(tǒng)，其靜態(tài)特征為非線性曲線。實際標(biāo)定得到的測點相對于某一非線性參考曲線的偏差程度定得到的測點相對于某一非線性參考曲線的偏差程度就是符合度就是符合度考慮參考曲線時應(yīng)當(dāng)考慮以下原則：考慮參考曲線時應(yīng)當(dāng)考慮以下原則： 應(yīng)滿足所需要的擬合精度要求應(yīng)滿足所需要的擬合精度要求; ; 函數(shù)的形式盡可能簡單函數(shù)的形式盡可能簡單; ; 選用多項式時，其階次盡可能低。選用多項式時，其階次盡可能低。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件642.4.92.4.9遲滯遲滯 遲滯遲滯由于測試系統(tǒng)的機械部分的摩擦

46、和間隙、敏感結(jié)構(gòu)材由于測試系統(tǒng)的機械部分的摩擦和間隙、敏感結(jié)構(gòu)材料等的缺陷、磁性材料的磁滯等，測試系統(tǒng)同一個輸料等的缺陷、磁性材料的磁滯等，測試系統(tǒng)同一個輸入量對應(yīng)的正、反行程的輸出不一致，這一現(xiàn)象就是入量對應(yīng)的正、反行程的輸出不一致，這一現(xiàn)象就是“遲滯遲滯”。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件652.4.92.4.9遲滯遲滯對于第對于第i i個測點，其正、反行程輸出的平均校準(zhǔn)點分別為個測點，其正、反行程輸出的平均校準(zhǔn)點分別為第第i i個測點的正、反行程的偏差為個測點的正、反行程的偏差為則遲滯指標(biāo)為：則遲滯指標(biāo)為：遲滯誤差為：遲滯誤差為：11muiuijjyym11mdidijjyym.

47、 i Huidiyyymax,()max()Hi Hyymax()100%2HHFSyy電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件662.4.102.4.10重復(fù)性重復(fù)性 重復(fù)性重復(fù)性同一個測點，測試系統(tǒng)按同一方向作全量程的多次重同一個測點，測試系統(tǒng)按同一方向作全量程的多次重復(fù)測量時，每一次的輸出值都不一樣，其大小是隨機復(fù)測量時，每一次的輸出值都不一樣，其大小是隨機的。為反映這一現(xiàn)象，引入重復(fù)性指標(biāo)。的。為反映這一現(xiàn)象，引入重復(fù)性指標(biāo)。可以利于極差法和貝賽爾公式法計算第可以利于極差法和貝賽爾公式法計算第i i個測點的個測點的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)差。差。電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件672.4.10

48、2.4.10重復(fù)性重復(fù)性 極差法極差法 ：極差，即第：極差，即第i i個測點正行程的個測點正行程的m m個標(biāo)定值中的最大值與最小值個標(biāo)定值中的最大值與最小值之差，即：之差，即： ：極差系數(shù)，取決于測量循環(huán)次數(shù)，即樣本容量：極差系數(shù)，取決于測量循環(huán)次數(shù)，即樣本容量m m類似可以得到第類似可以得到第i i個測點反行程的極差個測點反行程的極差uiuimWsduiWmax()min()uiuijuijWyymd電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件682.4.102.4.10重復(fù)性重復(fù)性 貝賽爾公式貝賽爾公式 方差的一種無偏、一致估計值方差的一種無偏、一致估計值 類似可以得到第類似可以得到第i i個

49、測點反行程的方差個測點反行程的方差2221111()()11mmuiuijuijuijjsyyymm電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件692.4.102.4.10重復(fù)性重復(fù)性 整個測量范圍的標(biāo)準(zhǔn)差整個測量范圍的標(biāo)準(zhǔn)差 若正行程的子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差和反行程的樣本標(biāo)準(zhǔn)差有若正行程的子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差和反行程的樣本標(biāo)準(zhǔn)差有相等數(shù)學(xué)期望相等數(shù)學(xué)期望, ,則第則第i i個測點的樣本標(biāo)準(zhǔn)差為：個測點的樣本標(biāo)準(zhǔn)差為： 若全部若全部n n個測點，當(dāng)認(rèn)為是等精度測量時個測點，當(dāng)認(rèn)為是等精度測量時 也可以利用也可以利用n n個測點的正反行程子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差中的最個測點的正反行程子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差中的最大值來計算整個測試過程的標(biāo)準(zhǔn)

50、差。大值來計算整個測試過程的標(biāo)準(zhǔn)差。220.5()iuidisss2221111()2nniuidiiissssnnmax(,)uidisss電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件702.4.102.4.10重復(fù)性重復(fù)性 測試系統(tǒng)的重復(fù)性指標(biāo)測試系統(tǒng)的重復(fù)性指標(biāo) 其物理意義是其物理意義是: :在整個測量范圍內(nèi)，測試系統(tǒng)相對于滿量程輸在整個測量范圍內(nèi)，測試系統(tǒng)相對于滿量程輸出的隨機誤差不超過出的隨機誤差不超過 的置信概率為的置信概率為99.73%99.73%。3100%RFSsyR電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件712.4.112.4.11誤差的合成誤差的合成v測試系統(tǒng)的綜合誤差就是測

51、試系統(tǒng)的綜合誤差就是將其遲滯和重復(fù)性進(jìn)行將其遲滯和重復(fù)性進(jìn)行綜合考慮。綜合考慮。 基于基于“極限點極限點”的評估測試系統(tǒng)綜合誤差方法的評估測試系統(tǒng)綜合誤差方法對于第對于第i i個測點，其正行程輸出的平均校準(zhǔn)點為個測點，其正行程輸出的平均校準(zhǔn)點為 ，如果以，如果以 記其樣本標(biāo)準(zhǔn)差，那么隨機測量值記其樣本標(biāo)準(zhǔn)差，那么隨機測量值 偏離期望值偏離期望值 的范圍在的范圍在 之間的置信概率為之間的置信概率為99.73%99.73%。則第。則第i i個測點的正行程輸出個測點的正行程輸出值以值以99.73%99.73%的置信概率落在區(qū)域的置信概率落在區(qū)域 。類似地，第。類似地，第i i個個測點的反行程輸出值以

52、測點的反行程輸出值以99.73%99.73%的置信概率落在區(qū)域的置信概率落在區(qū)域第第i i個測點的輸出值以個測點的輸出值以99.73%99.73%的置信概率落在區(qū)域的置信概率落在區(qū)域其中其中 稱為第稱為第i i個測點的極限點，滿足個測點的極限點，滿足( ,)iuix yuisuijyuiy( 3,3)uiuiss(3,3)uiuiuiuiysys(3,3)didididiysys,min,max(,)iiyy,min,maxiiyy、,minmin(3,3)iuidiuidiyysys,maxnmax(3,3)iuidiuidiyysys電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件722.4.11

53、2.4.11誤差的合成誤差的合成對于第對于第i i個測點，如果以極限點的中間值個測點，如果以極限點的中間值 為參考值，那么為參考值，那么該點的極限點偏差為該點的極限點偏差為 測試系統(tǒng)的綜合誤差指標(biāo)測試系統(tǒng)的綜合誤差指標(biāo) 是是n n個極限點中的最大值，即個極限點中的最大值，即,min,max0.5(,)iiyy,max,min0.5()i extiiyyy100%extaFSyyexty,maxmax()extiyy,min,max1,min1,max0.5()()FSnnyyyyy電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件732.4.122.4.12計算實例（書計算實例（書p28p28）電子信息

54、與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件742.4.122.4.12計算實例計算實例電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件752.4.122.4.12計算實例計算實例2022-4-29第三章第三章 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性與測試系統(tǒng)的動態(tài)特性與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理中國民航大學(xué)電子信息與自動化學(xué)院中國民航大學(xué)電子信息與自動化學(xué)院鐘倫瓏鐘倫瓏電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件77第第三三章章 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性與數(shù)據(jù)處理測試系統(tǒng)的動態(tài)特性與數(shù)據(jù)處理3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 動態(tài)無失真測試條件動態(tài)無失真測試條件 3.3 3.3 測試系統(tǒng)動態(tài)特征方程測試系統(tǒng)動態(tài)特征方程3.4 3.4 測試系統(tǒng)動態(tài)

55、響應(yīng)及動態(tài)指標(biāo)測試系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)及動態(tài)指標(biāo)3.5 3.5 測試系統(tǒng)動態(tài)特征測試與動態(tài)模型建立測試系統(tǒng)動態(tài)特征測試與動態(tài)模型建立電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件783.13.1概述概述v動態(tài)特性：測試系統(tǒng)的輸出量動態(tài)特性：測試系統(tǒng)的輸出量y(t)y(t)與輸入量與輸入量x(t)x(t)之間的關(guān)系之間的關(guān)系 要求輸出要求輸出y(t)y(t)能夠能夠?qū)崟r地、無失真地反映、跟蹤實時地、無失真地反映、跟蹤被測被測量量x(t)x(t)的變化過程的變化過程 描述系統(tǒng)的一些特征量隨時間而變化描述系統(tǒng)的一些特征量隨時間而變化電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件793.23.2動態(tài)無失真測試條件動態(tài)無失

56、真測試條件 無失真測試條件無失真測試條件 輸入被測信號輸入被測信號x(t)x(t)通過測試系統(tǒng)通過測試系統(tǒng)g(t)g(t)后所得的響應(yīng)后所得的響應(yīng)y(t)y(t)與被測信號與被測信號x(t)x(t)間無波形變化間無波形變化幅值等比例變化幅值等比例變化一定的延時一定的延時K:K:比例常數(shù)比例常數(shù) : :延時時間延時時間0( )()y tKx tt0t電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件803.23.2動態(tài)無失真測試條件動態(tài)無失真測試條件 無失真測試系統(tǒng)的頻率特性無失真測試系統(tǒng)的頻率特性對對 兩邊取傅立葉變換得兩邊取傅立葉變換得; ;則系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性分別為則系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性分

57、別為0( )()y tKx tt0()()()j tY jG jKeX j0( )()( )arg ()AG jKG jt 不等于常數(shù)時所引起的失真稱為不等于常數(shù)時所引起的失真稱為 與與 之間的非線性關(guān)系所引起的失真稱為之間的非線性關(guān)系所引起的失真稱為 A 電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件813.23.2動態(tài)無失真測試條件動態(tài)無失真測試條件 幅頻特性是常數(shù)幅頻特性是常數(shù) 相頻特性是一條過原點斜率為相頻特性是一條過原點斜率為t t0 0的直線的直線; ;電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件823.23.2動態(tài)無失真測試條件動態(tài)無失真測試條件 對所得到的對所得到的 進(jìn)行傅里葉反變換，即

58、可以得進(jìn)行傅里葉反變換，即可以得到輸入被測信號的時間域函數(shù)到輸入被測信號的時間域函數(shù) 采用串聯(lián)逆濾波器的來實現(xiàn)無失真測試采用串聯(lián)逆濾波器的來實現(xiàn)無失真測試( )X j( )x t1()()()( )()Y jX jG jx tFX j111()()()()()()()Y jY jG jX jX jG jG j電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件833.33.3測試系統(tǒng)動態(tài)特征方程測試系統(tǒng)動態(tài)特征方程v線性測試系統(tǒng)動態(tài)特征方程線性測試系統(tǒng)動態(tài)特征方程 微分方程微分方程 復(fù)頻域的傳遞函數(shù)復(fù)頻域的傳遞函數(shù) 狀態(tài)方程狀態(tài)方程電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件843.3.13.3.1微分方程微

59、分方程 線性測試系統(tǒng)的動態(tài)特性的輸入輸出微分方程線性測試系統(tǒng)的動態(tài)特性的輸入輸出微分方程x(t):x(t):測試系統(tǒng)的輸入量測試系統(tǒng)的輸入量( (被測量被測量););y(t):y(t):測試系統(tǒng)的輸出量測試系統(tǒng)的輸出量; ;n:n:測試系統(tǒng)的階次測試系統(tǒng)的階次00( )( )ijnmijijijd y td x tabdtdt電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件853.3.13.3.1微分方程微分方程 零階測試系統(tǒng)零階測試系統(tǒng)k:k:測試系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度，或靜態(tài)增益測試系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度，或靜態(tài)增益 一階測試系統(tǒng)一階測試系統(tǒng)T:T:測試系統(tǒng)的時間常數(shù)測試系統(tǒng)的時間常數(shù)00( )( )( )(

60、 )a y tb x ty tkx t=100( )( )( )( )( )( )dy taa y tb x tdtdy tTy tkx tdt電子信息與自動化學(xué)院航空傳感器與控制元件863.3.13.3.1微分方程微分方程 二階測試系統(tǒng)二階測試系統(tǒng) : :測試系統(tǒng)的固有頻率測試系統(tǒng)的固有頻率( (無阻尼自振頻率無阻尼自振頻率) ) : :測試系統(tǒng)的阻尼比系數(shù)測試系統(tǒng)的阻尼比系數(shù) 高階測試系統(tǒng)高階測試系統(tǒng)當(dāng)當(dāng) 時稱為高階測試系統(tǒng)時稱為高階測試系統(tǒng)221002222( )( )( )( )21( )( )( )( )nnnd y tdy taaa y tb x tdtdtd y tdy ty t