檢測(cè)理論基礎(chǔ)

1、計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù) 第第1章章 檢測(cè)理論基礎(chǔ)檢測(cè)理論基礎(chǔ) 第第2章章 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 第第3章章 總線技術(shù)與數(shù)據(jù)通信總線技術(shù)與數(shù)據(jù)通信 第第4章章 虛擬儀器虛擬儀器 第第5章章 自動(dòng)檢測(cè)算法自動(dòng)檢測(cè)算法 第第6章章 檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾與可靠性技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾與可靠性技術(shù) 第第7章章 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 第第1章章 檢測(cè)理論基礎(chǔ)檢測(cè)理論基礎(chǔ) 1.1 檢測(cè)與自動(dòng)檢測(cè)檢測(cè)與自動(dòng)檢測(cè) 1.2 基本檢測(cè)方法基本檢測(cè)方法 1.3 常規(guī)檢測(cè)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)常規(guī)檢測(cè)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 1.4 檢測(cè)系統(tǒng)的特性檢測(cè)系統(tǒng)的特性 1.5 檢測(cè)系統(tǒng)的特性測(cè)定檢測(cè)系統(tǒng)的特性測(cè)定 1.6 檢測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)

2、參數(shù)估值方法檢測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)估值方法 1.7 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 1.1 檢測(cè)與自動(dòng)檢測(cè)檢測(cè)與自動(dòng)檢測(cè) 一、幾個(gè)概念：一、幾個(gè)概念： 1、測(cè)量（、測(cè)量（Measurement ）：測(cè)量是以確定量值為目）：測(cè)量是以確定量值為目的的一組操作的的一組操作 。 所謂所謂“量值量值”，即物理量。對(duì)于每一種物理量，它不，即物理量。對(duì)于每一種物理量，它不僅具有一些物理對(duì)象共有的定性性質(zhì)，如溫度、質(zhì)量、僅具有一些物理對(duì)象共有的定性性質(zhì)，如溫度、質(zhì)量、長度等，還有它的定量性質(zhì)如長度等，還有它的定量性質(zhì)如:溫度的高低、質(zhì)量的溫度的高低、質(zhì)量的大小、長度的長短大小、長度的長短 。 整個(gè)測(cè)量過程包括對(duì)

3、比、示差、平衡和讀數(shù)整個(gè)測(cè)量過程包括對(duì)比、示差、平衡和讀數(shù)4個(gè)基本個(gè)基本動(dòng)作，它貫穿于一切測(cè)量過程中。要改進(jìn)測(cè)量，就應(yīng)動(dòng)作，它貫穿于一切測(cè)量過程中。要改進(jìn)測(cè)量，就應(yīng)簡化和完善這些基本動(dòng)作。簡化和完善這些基本動(dòng)作。 概念概念2-4 2、測(cè)試（、測(cè)試（Test and Measurement ）：測(cè)量和）：測(cè)量和試驗(yàn)的合稱，有時(shí)把比較復(fù)雜的測(cè)量稱為測(cè)試。試驗(yàn)的合稱，有時(shí)把比較復(fù)雜的測(cè)量稱為測(cè)試。 試驗(yàn)試驗(yàn) (Test):對(duì)產(chǎn)品、過程或服務(wù)的特性進(jìn)對(duì)產(chǎn)品、過程或服務(wù)的特性進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和測(cè)定行的實(shí)驗(yàn)和測(cè)定 3、檢驗(yàn)、檢驗(yàn):檢驗(yàn)常常不需要被測(cè)參數(shù)的準(zhǔn)確值，但檢驗(yàn)常常不需要被測(cè)參數(shù)的準(zhǔn)確值，但要分辨參數(shù)所在

4、的某一范圍。要分辨參數(shù)所在的某一范圍。 4、檢測(cè)、檢測(cè):常把檢驗(yàn)和測(cè)量結(jié)合在一起，統(tǒng)稱為常把檢驗(yàn)和測(cè)量結(jié)合在一起，統(tǒng)稱為檢檢測(cè)測(cè)。概念概念5-6 5、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè):在整個(gè)測(cè)量過程中，對(duì)比、示在整個(gè)測(cè)量過程中，對(duì)比、示差、平衡和讀數(shù)差、平衡和讀數(shù)4個(gè)基本動(dòng)作以及檢驗(yàn)過程完個(gè)基本動(dòng)作以及檢驗(yàn)過程完全不需要或僅需要很少的人工干預(yù)，由系統(tǒng)全不需要或僅需要很少的人工干預(yù)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成，這就是自動(dòng)檢測(cè)。自動(dòng)完成，這就是自動(dòng)檢測(cè)。 6、檢測(cè)系統(tǒng)：由若干測(cè)量儀器或儀表，以及、檢測(cè)系統(tǒng)：由若干測(cè)量儀器或儀表，以及附加設(shè)備來構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體附加設(shè)備來構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體-檢測(cè)系檢測(cè)系統(tǒng)統(tǒng) ，完成檢測(cè)任務(wù)。

5、，完成檢測(cè)任務(wù)。 很多情況下需要測(cè)試的信息往往與其他背景物很多情況下需要測(cè)試的信息往往與其他背景物理量摻雜在一起，用簡單的測(cè)量很難完成任務(wù)，理量摻雜在一起，用簡單的測(cè)量很難完成任務(wù)，這時(shí)需要檢測(cè)系統(tǒng)完成。這時(shí)需要檢測(cè)系統(tǒng)完成。 二、檢測(cè)的目的是什么？二、檢測(cè)的目的是什么？ 一）是將被測(cè)參數(shù)被測(cè)參數(shù)直接測(cè)量并顯示顯示出來以告訴人們或其他系統(tǒng)有關(guān)被測(cè)對(duì)象的變化情況，即通常而言的自動(dòng)檢測(cè)或自動(dòng)測(cè)試(又稱自動(dòng)監(jiān)測(cè)等) 二）是用做自動(dòng)控制系統(tǒng)的前端系統(tǒng)，以便根據(jù)參數(shù)的變化情況做出相應(yīng)的控控制決策制決策，實(shí)施自動(dòng)控制。 三、檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展三、檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展 手工藝時(shí)期：科學(xué)家是自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己動(dòng)手制作測(cè)

6、試儀器 儀器工程時(shí)期：由于晶體管、電子管的應(yīng)用 ，出現(xiàn)了大量的電測(cè)儀表和自動(dòng)記錄儀表 。 儀器科學(xué)時(shí)期：出現(xiàn)智能化、多功能化、數(shù)字化、集成化、微型或小型化的智能儀器儀表、智能檢測(cè)系統(tǒng)等。 四、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展 概念：通常把在人工最少參與的情況下，能自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量、數(shù)據(jù)處理，并以適當(dāng)方式顯示或輸出測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)稱為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(ATS，Automated Test System)。 整個(gè)測(cè)試工作通常都是在預(yù)先編制好的測(cè)試程序統(tǒng)一指揮下自動(dòng)完成的，而人的作用主要是根據(jù)測(cè)試任務(wù)組建系統(tǒng)和編制測(cè)試軟件。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展階段 第一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)第一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) ：專用系統(tǒng)，是針對(duì)某項(xiàng)具體任務(wù)而設(shè)計(jì)。

7、主要有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)、產(chǎn)品自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)、自動(dòng)分析及自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確完成大量的、復(fù)雜的測(cè)試任務(wù) 缺點(diǎn)：自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的接口電路不具備通用性。所以這種系統(tǒng)適應(yīng)性差，改變測(cè)試內(nèi)容一般需要重新設(shè)計(jì)電路 。標(biāo)準(zhǔn)接口出現(xiàn)之前的測(cè)試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口出現(xiàn)之前的測(cè)試系統(tǒng)第二階段 第二代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)第二代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) ：各設(shè)備都用標(biāo)準(zhǔn)化的接口和母線按搭積木的形式連接起來。 優(yōu)點(diǎn)：這種系統(tǒng)組建方便，有專門的通用接口電路，更改、增加測(cè)試內(nèi)容也很靈活。 缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)的功能沒有充分發(fā)揮。 第三階段 第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) ：用強(qiáng)有力的計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，用人的智力資源代替很多物質(zhì)資源。

8、提出了“虛擬儀器”(Virtual Instruments)。 優(yōu)點(diǎn)：充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用 缺點(diǎn)：處于開始發(fā)展的階段，存在工作頻率不夠高等重要缺點(diǎn)。 1.2 基本檢測(cè)方法基本檢測(cè)方法 為了獲得被測(cè)對(duì)象的真實(shí)值(真實(shí)信息)需要采用適當(dāng)?shù)淖儞Q原理，選用合適的測(cè)量工具或設(shè)備，設(shè)計(jì)合理的測(cè)量方案，即要選擇合理的檢測(cè)方法。 方法方法1 直接按照物理定律檢測(cè)法直接按照物理定律檢測(cè)法 1.無需輔助能源的直接變換式無需輔助能源的直接變換式 例如熱電偶測(cè)量系統(tǒng) 2. 需要輔助能源的調(diào)制變換式需要輔助能源的調(diào)制變換式 例如霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)系統(tǒng) 方法1的圖熱電偶導(dǎo)體B導(dǎo)體A圖1-2 熱電偶測(cè)量系統(tǒng)0T),(0TTE

9、AB加熱爐T輔助能源霍爾元件圖1-4 霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)系統(tǒng)IHtUB無需輔助能源無需輔助能源需要輔助能源需要輔助能源方法方法2 探查型檢測(cè)法探查型檢測(cè)法 應(yīng)用這種檢測(cè)方法的檢測(cè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)，是由探查部件發(fā)出的探查信號(hào)與被測(cè)物體的被測(cè)量以某種規(guī)律變換而成的。例如，用超聲波法探測(cè)密閉容器的液位 。 方法2的圖被測(cè)對(duì)象探查檢測(cè)部件輸入信號(hào)x探查信號(hào)sx輸出信號(hào)y輔助能源激勵(lì)源信號(hào)處理H發(fā) 射接 收tt換 能 器探查型檢測(cè)系統(tǒng) 超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng) 方法方法3 比較型檢測(cè)法比較型檢測(cè)法 1平衡法平衡法 ：就是把被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行直接比較。若有差值，則調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，使標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量達(dá)到平衡，即兩者相等，這

10、時(shí)標(biāo)準(zhǔn)量的示值，就代表被測(cè)量的大小。 2偏差法偏差法 ：當(dāng)測(cè)量儀表用指針相對(duì)于刻度線的位移(偏差)來直接表示被測(cè)量大小時(shí)，這種方法就是偏差式測(cè)量法(簡稱偏差法)。 3微差法微差法 ：微差法是偏差法和平衡法的組合，被測(cè)量x的大部分作用先與已知標(biāo)準(zhǔn)量s的作用相抵消，剩余部分即兩者的差值d=x-s再用偏用偏差法測(cè)量。工業(yè)上使用的偏差指示儀表就屬差法測(cè)量。工業(yè)上使用的偏差指示儀表就屬于這種類型于這種類型. . 方法3的圖 被測(cè)對(duì)象比較檢測(cè)信號(hào)部件標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)XNYGxR2R1RNR平衡電橋 比較型檢測(cè)系統(tǒng) 對(duì)被測(cè)對(duì)象要有事先的估計(jì)對(duì)被測(cè)對(duì)象要有事先的估計(jì)!方法方法4 信息處理型檢測(cè)法信息處理型檢測(cè)法 用這

11、種方法對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)量不是直接轉(zhuǎn)換成所需的被測(cè)量，而是經(jīng)過對(duì)檢測(cè)所得信息進(jìn)行處理分析后，才能得到所需的被測(cè)量的檢測(cè)方法。 方法4的圖延時(shí)測(cè)振儀乘法平均積分U(t)(UR)(tUn測(cè)量電路旋轉(zhuǎn)體被測(cè)對(duì)象檢測(cè)部件信息處理裝置信息處理性檢測(cè)系統(tǒng) 相關(guān)法轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng) 檢測(cè)方法小結(jié) 檢測(cè)方法的選擇應(yīng)根據(jù)被測(cè)量類型被測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)條件(如空間位置、機(jī)械振動(dòng)、熱輻射、電磁場(chǎng)等干擾) 量程、精度、反應(yīng)速度等方面的要求進(jìn)行。 在實(shí)際工作中，應(yīng)對(duì)被測(cè)對(duì)象做具體分析，才能確定出合理的檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)出合理的檢測(cè)系統(tǒng)。 1.3 常規(guī)檢測(cè)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)常規(guī)檢測(cè)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 1 重復(fù)重復(fù)(串聯(lián)串聯(lián))結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) ：常采用

12、多個(gè)基本元件的串聯(lián)(重復(fù))結(jié)構(gòu)形式。 2 反饋結(jié)構(gòu)：既提高測(cè)量精度，又改善檢測(cè)系反饋結(jié)構(gòu)：既提高測(cè)量精度，又改善檢測(cè)系統(tǒng)的性能，而且能使某些用傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)無法統(tǒng)的性能，而且能使某些用傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)無法解決的問題得以解決。解決的問題得以解決。 3 差動(dòng)結(jié)構(gòu)差動(dòng)結(jié)構(gòu) ： 采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)的目的是消除或減弱干擾量的影響，同時(shí)對(duì)有用信號(hào)即被測(cè)信號(hào)的靈敏度要有相應(yīng)的提高。 4 掃描結(jié)構(gòu)：掃描結(jié)構(gòu)：對(duì)某物體一定面積上的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)或?qū)哂幸欢▽挾鹊倪\(yùn)動(dòng)物體的某參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí) 5 多次測(cè)量操作結(jié)構(gòu)多次測(cè)量操作結(jié)構(gòu) ：例如功率測(cè)量常規(guī)檢測(cè)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖傳感器信號(hào)處理逆?zhèn)鞲衅鞣请娏侩娏縳KuKFK被測(cè)量x顯示y反饋型

13、檢測(cè)系統(tǒng) 變換器A變換器B信號(hào)處理顯示y+-1u2u1u1y2y差動(dòng)結(jié)構(gòu)檢測(cè)系統(tǒng) 要求事先對(duì)干擾及U1的輸出有估計(jì)!1.4 檢測(cè)系統(tǒng)的特性檢測(cè)系統(tǒng)的特性 對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)是通過對(duì)它的特性分析實(shí)現(xiàn)的。了解和掌握檢測(cè)系統(tǒng)的特性可采用實(shí)驗(yàn)方法和理論分析方法。 檢測(cè)系統(tǒng)的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 。一、 檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 模型是對(duì)實(shí)體特征及其內(nèi)部變化規(guī)律的一種抽象或描述。根據(jù)研究系統(tǒng)的實(shí)際需要提取數(shù)學(xué)模型是必要的。 運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析計(jì)算，可以模仿或模擬系統(tǒng)的特征和行為，使所研究的系統(tǒng)的主要特征和主要變化規(guī)律、變量之間的關(guān)系，盡可能真實(shí)地表現(xiàn)出來或描述出來，即根據(jù)數(shù)學(xué)模型

14、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真或模擬。 靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型 1. 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型靜態(tài)數(shù)學(xué)模型 系統(tǒng)的靜態(tài)特性通常用輸入信號(hào)穩(wěn)態(tài)值x和輸出信號(hào)穩(wěn)態(tài)值y的相互關(guān)系，即靜態(tài)特性曲線來表示。 當(dāng)被測(cè)量是恒定量或緩變量時(shí)，可以只考慮靜態(tài)性能指標(biāo)。 2 .檢測(cè)系統(tǒng)的靜態(tài)特性檢測(cè)系統(tǒng)的靜態(tài)特性 精確度、穩(wěn)定性、分辨率、靈敏度、線性精確度、穩(wěn)定性、分辨率、靈敏度、線性度度等靜態(tài)指標(biāo) 與精確度有關(guān)的指標(biāo)有三個(gè)：精密度、正確度和精確度等級(jí)。精密度：說明檢測(cè)系統(tǒng)示值的不一致程度。不一致程度越小，說明檢測(cè)系統(tǒng)越精密。 正確度：說明檢測(cè)系統(tǒng)示值有規(guī)律地偏離真值(或約定真值)大小的程度正確度反映了檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的大小。 精確度：是精密

15、度與正確度兩者的總和，即檢測(cè)系統(tǒng)給出接近于被測(cè)量真值的能力。精密度高和正確度高是精確度高的必要條件。穩(wěn)定性與分辨率 穩(wěn)定性:在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定工作條件保持恒定時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)性能保持不變的能力；當(dāng)外部環(huán)境和工作條件發(fā)生變化時(shí)，引起測(cè)量結(jié)果的不穩(wěn)定程度的大小。 分辨率：檢測(cè)系統(tǒng)可有意義地區(qū)分兩個(gè)緊鄰所示量值的定量表示。分辨率說明檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)到被測(cè)量最小變化的本領(lǐng)。為了保證檢測(cè)系統(tǒng)的精度，分辨率應(yīng)小于系統(tǒng)允許誤差的1 / 3,或1 / 5或1/10。 靈敏度靈敏度 它是檢測(cè)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出增量對(duì)輸入增量的比值，用K表示，即K它是靜態(tài)特性曲線上相應(yīng)點(diǎn)的斜率。 xyxyKx(a)iiixyKiyix

16、1x2xyO(b)xyO靈敏度曲線圖在表示靈敏度時(shí)，輸入量和輸出量必須用實(shí)際物理單位。 線性度 檢測(cè)系統(tǒng)的線性度指系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出特性對(duì)理想直線性輸入輸出特性的近似程度，用兩者的最大偏差對(duì)量程B之比的百分?jǐn)?shù)表示 量程B指檢測(cè)系統(tǒng)(或儀表)能夠測(cè)量被測(cè)量的范圍，用被測(cè)量的上限和下限之差來表示，即B=Xmax-Xmin。 %100*max/Bd3 檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是檢測(cè)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)工作中所呈現(xiàn)的特性 。 輸入輸出量之間的關(guān)系由微分方程表示，含有時(shí)間變量，并用傳遞函數(shù)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。 常見的檢測(cè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)特性常見的檢測(cè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)特性 一階檢測(cè)系統(tǒng) ：一

17、階檢測(cè)系統(tǒng)又稱慣性系統(tǒng)，它的運(yùn)動(dòng)方程為 RxRydxdyfy為輸出量；x為輸入量；f為阻尼系數(shù)；R為常數(shù)。 檢測(cè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)W(s)為 1111)(TSSRfsW式中，T=f/R稱為時(shí)間常數(shù)，表示檢測(cè)系統(tǒng)的滯后程度。 一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 帶純滯后的一階檢測(cè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)W(s)為 seTSKsW1)(階躍輸入輸出曲線在t=0處的切線T較大5T3Tt0yyOTKyOTt二階檢測(cè)系統(tǒng) 二階檢測(cè)系統(tǒng)又稱二階振蕩系統(tǒng)，它的傳遞函數(shù)W(s)為 另外一種情況是帶純滯后的二階檢測(cè)系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)W（S）為 12)(22TSSTKSWSeTSSTKSW12)(22二階檢測(cè)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線 二階檢測(cè)系統(tǒng)的

18、輸入量x為階躍信號(hào)，它的輸出y隨阻尼比的不同而不同。 帶純滯后二階檢測(cè)的階躍響應(yīng)曲線 4 檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差 動(dòng)態(tài)誤差是檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量隨時(shí)間變化的被測(cè)量時(shí)所特有的誤差，其數(shù)值是動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測(cè)量結(jié)果的差值。 動(dòng)態(tài)誤差不僅與檢測(cè)統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性有關(guān)，還與被測(cè)量隨時(shí)間變化的規(guī)律有關(guān)。 在分析動(dòng)態(tài)誤差時(shí)，為了方便起見，一般假定無靜態(tài)誤差。動(dòng)態(tài)誤差是由檢測(cè)系統(tǒng)慣性引起的。 檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差傳遞函數(shù) 1)()()(SWSWSXgid 為檢測(cè)系統(tǒng)理想的傳遞函數(shù) 實(shí)際的檢測(cè)系統(tǒng)傳遞函數(shù)為)(SWi)(SWg 動(dòng)態(tài)誤差的消除 在實(shí)際測(cè)試中，人們一直在設(shè)法消除動(dòng)態(tài)誤差。其中一種方法是動(dòng)態(tài)校正動(dòng)態(tài)校正，即

19、用個(gè)附加的校正環(huán)節(jié)與檢測(cè)系統(tǒng)相配合，使合成的傳遞函數(shù)達(dá)到理想要求，以消除動(dòng)態(tài)誤差； 其次是當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性可知時(shí)，可應(yīng)用動(dòng)態(tài)采樣法動(dòng)態(tài)采樣法，即在檢測(cè)系統(tǒng)過渡過程未完成之前，根據(jù)過渡過程的動(dòng)態(tài)采樣求出被測(cè)參數(shù)的穩(wěn)態(tài)值。上述方法的工程運(yùn)用還需要解決一些具體問題。 1.5 檢測(cè)系統(tǒng)的特性測(cè)定檢測(cè)系統(tǒng)的特性測(cè)定 檢測(cè)系統(tǒng)特性的實(shí)驗(yàn)分析法，即用實(shí)驗(yàn)測(cè)定檢測(cè)系統(tǒng)特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定法，是工程上常采用的方法，該方法直觀，無需對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析。通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析處理，進(jìn)而找到檢測(cè)系統(tǒng)的特性。 實(shí)驗(yàn)測(cè)定法的基本方法是：給檢測(cè)系統(tǒng)加以激勵(lì)信號(hào)，觀測(cè)其輸出響應(yīng)，由輸入和輸出的關(guān)系確定系統(tǒng)的特性。 一、

20、經(jīng)常采用的激勵(lì)信號(hào) 1脈沖信號(hào)(或方波信號(hào))； 2正弦波 3梯形波或矩形波信號(hào)，通過一系列給定頻率的正弦波(或梯形波、矩形波)信號(hào)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)激勵(lì)，在穩(wěn)態(tài)下求輸入、輸出的幅值比和相位差，得出檢測(cè)系統(tǒng)的頻率特性的表達(dá)式； 4白噪聲(偽隨機(jī))信號(hào)，利用自然的無規(guī)則的隨機(jī)干擾信號(hào)作為檢測(cè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)，用統(tǒng)計(jì)的方法測(cè)出輸出與輸入互相關(guān)函數(shù)，進(jìn)而獲得表示檢測(cè)系統(tǒng)特性的功率譜密度。 二、曲線處理的方法 通常，用階躍函數(shù)作為檢測(cè)系統(tǒng)的輸入，測(cè)定系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線，通過對(duì)輸出響應(yīng)曲線的處理，獲得檢測(cè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 輸出響應(yīng)曲線(即實(shí)驗(yàn)結(jié)果)的處理方法，常用的有近似法、切線法、兩點(diǎn)法和面積法等。一階檢測(cè)系統(tǒng)特

21、性確定一階檢測(cè)系統(tǒng)特性確定 )(y)(y)(ty)(tytt圖1-25圖1-261)(TSKSWuyyK)0()(斜率斜率seTSKsW1)(其余的參數(shù)求法同前也可以用兩點(diǎn)法：選擇兩個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)t1,t2帶入方程具有衰減振蕩特性的二階具有衰減振蕩特性的二階檢測(cè)系統(tǒng)特性的確定檢測(cè)系統(tǒng)特性的確定 BAATOty(t)(yseTSSTKSW12)(22在響應(yīng)曲線上求出第一個(gè)峰和第二個(gè)峰超過穩(wěn)態(tài)值y()的數(shù)值A(chǔ)和B，第一個(gè)峰和第二個(gè)峰之間的距離 。設(shè)系統(tǒng)的階躍輸入為 ，系統(tǒng)輸出的初值為y(0)，則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可求出K，T。 uAT0 1 經(jīng)驗(yàn)公式 求出參數(shù) 延遲時(shí)間由圖中求得21222122)2()

22、BA(BA)2()BA(/)0()(ATTuyyK二階非周期檢測(cè)系統(tǒng)特性的確定二階非周期檢測(cè)系統(tǒng)特性的確定 傳遞函數(shù) 其傳遞函數(shù)又可表示為 ) 1( 12)(22TSSTKSW) 1)(1()(21STSTKSHBtD22TAO)(y)(ty11T特性參數(shù)的確定 可以證明存在下列關(guān)系 經(jīng)過推導(dǎo)得到： 11/2122221121)(TTTTTTTTTTuyyK/)0()(21TTT TTT2211.6 檢測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)估值方檢測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)估值方法（自讀）法（自讀） 一、檢測(cè)技術(shù)中傳統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算方法一、檢測(cè)技術(shù)中傳統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算方法 指數(shù)函數(shù)擬合法指數(shù)函數(shù)擬合法 分離法分離法 省略了，大家自己

23、學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容吧！二、二、 觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)模型及其應(yīng)用觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)模型及其應(yīng)用 參數(shù)估計(jì)值的偏差與方差參數(shù)估計(jì)值的偏差與方差 線性模型參數(shù)估計(jì)值的最小方差線性模型參數(shù)估計(jì)值的最小方差 省略了，大家自己學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容吧！1.7 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 一方面，要求檢測(cè)系統(tǒng)具有更高的速度、精度、可靠性和自動(dòng)化水平，以便盡量減少人力和提高工作效率； 一方面，要求檢測(cè)系統(tǒng)具有更大的靈活性和適應(yīng)性，并向多功能化、智能化方向發(fā)展； 此外，還要求盡量縮短研制周期和降低成本。 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其在檢測(cè)中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)上述要求創(chuàng)造了條件。 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 1 智能儀器儀表智能儀器儀表

24、RAMROM接口GP-IB接口檢測(cè)電路鍵盤顯示器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)其他外設(shè)微處理器接口接口接口 被測(cè)信號(hào)總線智能儀器儀表一般是指內(nèi)部裝有微處理器或微型計(jì)算機(jī)的儀器儀表，如包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、微處理器或GP-IB接口的儀器儀表。 功能 能自動(dòng)修正各類測(cè)量誤差。 能自動(dòng)切換量程，以提高測(cè)量精度和讀數(shù)的分辨率。 能對(duì)信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算和處理，擴(kuò)大儀器的功能和提高其性能。 能以多種形式輸出信息。 能對(duì)儀器儀表本身進(jìn)行自檢和故障監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障能及時(shí)報(bào)警。有的儀器儀表還能在故障情況下自行改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繼續(xù)正常工作，即智能儀器在一定程度上具有容忍錯(cuò)誤存在的能力。2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) （ATS） 充分發(fā)

25、揮計(jì)算機(jī)的作用，用計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源代替測(cè)量儀器及系統(tǒng)中的大量硬件，是電子測(cè)量發(fā)展的一個(gè)重要方向。 3計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 （CAT） 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試，是用計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備取代人的動(dòng)作、感覺功能和人的思想功能所進(jìn)行的測(cè)試。作用如下：(1)控制測(cè)試過程。(2)激勵(lì)、產(chǎn)生可編程激勵(lì)信號(hào)。(3)數(shù)據(jù)處理，對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行各種數(shù)字邏輯運(yùn)算，作出判決和估值。(4)輸出測(cè)試結(jié)果。(5)管理。(6)監(jiān)控報(bào)警 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)典型框圖 接 口A/DA/A接 口接 口接 口RAMROMD/AP/A接 口A/PIO軟 信 息軟 信 息轉(zhuǎn)換器P中央處理器CPU1、軟輸入子系統(tǒng)。向CPU輸入各種軟信息，如程序、原始數(shù)據(jù)、操作員命令等。輸入設(shè)備有鍵盤、數(shù)字化輸入板、磁盤機(jī)、磁帶機(jī)等。而圖形輸入設(shè)備、語音輸入裝置等正處于開發(fā)研究之中，已有部分成果獲得了應(yīng)用。2、軟輸出子系統(tǒng)。CPU經(jīng)過接口、輸出設(shè)備輸出各種軟信息，如測(cè)試結(jié)果、報(bào)警信號(hào)、圖形