研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件

應(yīng)變測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(三)曹建安博士/副教授2013.3.18應(yīng)變測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(三)曹建安博士/副教授1研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件23.1概述1定義眾多環(huán)節(jié)組成的對(duì)被測物理量進(jìn)行檢測、調(diào)理、變換、顯示或記錄的完整系統(tǒng)。2組成

傳感器調(diào)理電路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CPU顯示現(xiàn)代測試系統(tǒng)方框圖簡單系統(tǒng)：測量系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)：3.1概述傳感器調(diào)理電路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CPU顯示現(xiàn)代測試系統(tǒng)3研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件4●激勵(lì)（excitation）：測量系統(tǒng)的輸入量。●響應(yīng)（response）：測量系統(tǒng)的輸出量?！袷д妫簻y量系統(tǒng)的響應(yīng)與激勵(lì)的不一致性。理想的系統(tǒng)：測量系統(tǒng)的響應(yīng)能真實(shí)地再現(xiàn)輸入的變化，或者是測量系統(tǒng)的響應(yīng)是激勵(lì)的相似量?！窦?lì)（excitation）：測量系統(tǒng)的輸入量。53基本特性

是指測量系統(tǒng)與輸入、輸出的關(guān)系。4研究測量系統(tǒng)的目的（1）已知Y,H(S)X(被測量)靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性輸入信號(hào)x(t)不隨時(shí)間變化的X-Y之間的關(guān)系

輸入信號(hào)x(t)隨時(shí)間變化的X-Y之間的關(guān)系

應(yīng)用測量系統(tǒng)測量未知物理量（2）已知X,H(S)Y(輸出量)根據(jù)對(duì)被測量的測量進(jìn)行測量系統(tǒng)組建用于系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、制作（3）已知X,YH(S)(一般用數(shù)學(xué)表達(dá)式)3基本特性靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性輸入63.2測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性1定義

測量系統(tǒng)的輸入不隨時(shí)間變化的測量系統(tǒng)輸入與輸出之間呈現(xiàn)的關(guān)系。2

表達(dá)式理想測量系統(tǒng):線性特性y=S0+S1x

實(shí)際的測量系統(tǒng)：非線性特性

y=S0+S1x+S2x2+…又稱“刻度特性”、“標(biāo)準(zhǔn)曲線”或“校準(zhǔn)曲線”

S0，S1，S2，…，Sn——常量；y——輸出量；x——輸入量。37研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件83.2.1靜態(tài)特性的獲得

在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下

對(duì)一個(gè)測量系統(tǒng)，必須在使用前進(jìn)行標(biāo)定或定期進(jìn)行校驗(yàn)規(guī)定溫度范圍、大氣壓力、濕度等測量系統(tǒng)XiYi高精度輸入量發(fā)生器一系列數(shù)值已知的、準(zhǔn)確的、不隨時(shí)間變化的輸入量高精度測量儀器根據(jù)Xi與Yi的關(guān)系數(shù)表繪制曲線數(shù)學(xué)表達(dá)式靜態(tài)特性3.2.1靜態(tài)特性的獲得在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下對(duì)一個(gè)9靜態(tài)標(biāo)定：就是將原始基準(zhǔn)器，或比被標(biāo)定系統(tǒng)準(zhǔn)確度高的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器或已知輸入源作用于測量系統(tǒng)，得出測量系統(tǒng)的激勵(lì)－響應(yīng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)操作。

要求：標(biāo)定時(shí)，一般應(yīng)在全量程范圍內(nèi)均勻地取定5個(gè)或5個(gè)以上的標(biāo)定點(diǎn)（包括零點(diǎn)）

正行程：從零點(diǎn)開始，由低至高，逐次輸入預(yù)定的標(biāo)定值此稱標(biāo)定的正行程。

反行程：再倒序依次輸入預(yù)定的標(biāo)定值，直至返回零點(diǎn)，此稱反行程。靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定：就是將原始基準(zhǔn)器，或比被標(biāo)定系統(tǒng)準(zhǔn)確度高的各級(jí)標(biāo)10①確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入－輸出關(guān)系，賦予儀器或測量系統(tǒng)分度值；②確定儀器或測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)；③消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或測量系統(tǒng)的正確度

靜態(tài)標(biāo)定的主要作用①確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入－輸出關(guān)系，賦予儀器或測量系統(tǒng)分度11測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性

測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性：通過靜態(tài)標(biāo)定，可得到測量系統(tǒng)的響應(yīng)值yi和激勵(lì)值xi之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，稱為測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性。測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性可以用一個(gè)多項(xiàng)式方程表示，即

稱為測量系統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性：通過靜態(tài)標(biāo)定123.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)1零位（零點(diǎn)）當(dāng)輸入量為零x=0時(shí)，測量系統(tǒng)的輸出量不為零的數(shù)值零位值為

零位值應(yīng)設(shè)法從測量結(jié)果中消除。例如可以通過測量系統(tǒng)的調(diào)零機(jī)構(gòu)或者由軟件自動(dòng)扣除。3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)1零位（零點(diǎn)）133.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)2靈敏度描述測量系統(tǒng)對(duì)輸入量變化反應(yīng)的能力。靈敏度：當(dāng)靜態(tài)特性為一直線時(shí)，直線的斜率即為靈敏度，且為一常數(shù)

3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)2靈敏度143.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)多級(jí)測量系統(tǒng)的靈敏度

若測量系統(tǒng)是由靈敏度分別為S1，S2，S3等多個(gè)相互獨(dú)立的環(huán)節(jié)組成時(shí)，測量系統(tǒng)的總靈敏度S為3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)多級(jí)測量系統(tǒng)的靈敏度153.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)3分辨力又稱靈敏度閾表征測量系統(tǒng)有效辨別輸入量最小變化量的能力。對(duì)模擬式測量系統(tǒng)，其分辨力一般為最小分度值的1/2～1/5;

對(duì)具有數(shù)字顯示器的測量系統(tǒng)，其分辨力是當(dāng)最小有效數(shù)字增加一個(gè)字時(shí)相應(yīng)示值的改變量，也即相當(dāng)于一個(gè)分度值;對(duì)于一般測量儀表的要求是：靈敏度應(yīng)該大而分辨力應(yīng)該小.

3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)3分辨力又稱靈敏度閾163.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)4測量范圍、量程

測量范圍——測量系統(tǒng)所能測量到的最小被測量（輸入量）與最大被測量（輸入量）之間的范圍;量程——測量系統(tǒng)示值范圍的上限值與下限值之差的模即稱為量程。量程又稱滿度值，表征測量系統(tǒng)能夠承受最大輸入量的能力。例如:一溫度測量系統(tǒng)的測量范圍是－60～+1200C，那么它的量程為1800C。

3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)4測量范圍、量程17測量范圍和量程測量范圍測量下限測量上限

量程=測量上限值－測量下限值量程還與準(zhǔn)確度及儀表選用有關(guān)

測量范圍和量程測量范圍測量下限測量上限量程=測量上限值－183.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)1遲滯亦稱“滯后”或“滯后量”、“滯環(huán)”表征測量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大小到（反行程）兩者靜態(tài)特性不一致的程度。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)1遲滯亦稱“滯后”或“滯后量19輸入值輸出值正行程反行程同一被測量在上升和下降時(shí)輸出值間的最大誤差輸入值輸出值正行程反行程同一被測量在上升和下降時(shí)輸出203.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)2重復(fù)性表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)，靜態(tài)特性不一致的程度。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)2重復(fù)性21

重復(fù)性誤差為隨機(jī)誤差，引用誤差表示形式為:△R——同一激勵(lì)量對(duì)應(yīng)多次循環(huán)的同向行程響應(yīng)量的極差重復(fù)性誤差為隨機(jī)誤差，引用誤差表示形式為:△R——同22

重復(fù)性是指標(biāo)定值的分散性，是一種隨機(jī)誤差，也可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來計(jì)算△R:子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差

K——置信因子，K=2時(shí)，置信度為95%;K=3時(shí)，置信度為99.73%。標(biāo)定循環(huán)次數(shù)

重復(fù)性是指標(biāo)定值的分散性，是一種隨機(jī)誤差，也可以根據(jù)23標(biāo)準(zhǔn)偏差σ按貝塞爾公式計(jì)算,即、

、

——正、反行程各標(biāo)定點(diǎn)響應(yīng)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差

——正、反行程各標(biāo)定點(diǎn)的響應(yīng)量的平均值

標(biāo)準(zhǔn)偏差σ按貝塞爾公式計(jì)算,即、、——正、反行程各標(biāo)定24j——標(biāo)定點(diǎn)序號(hào)，j＝1、2、3、…、m；i——標(biāo)定的循環(huán)次數(shù)，i＝1、2、3、…、n；

yjiD、yjiI——正、反行程各標(biāo)定點(diǎn)輸出值再取σjD

、σjI的均方值為子樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ,則j——標(biāo)定點(diǎn)序號(hào)，j＝1、2、3、…、m；yjiD、yjiI253.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)3線性度測量系統(tǒng)的輸出——輸入關(guān)系應(yīng)當(dāng)具有直線特性；線性度（又稱非線性誤差）說明輸出量與輸入量的實(shí)際關(guān)系曲線偏離其擬合直線的程度選定的擬合直線不同，計(jì)算所得的線性度數(shù)值也就不同

3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)3線性度26

a)理論擬合直線

b)端基擬合直線

參考直線由0點(diǎn)和滿量程輸出點(diǎn)確定。參考直線由0點(diǎn)和滿量程輸出點(diǎn)確定。a)理論擬合直線b)端基擬合直線參考直線由0點(diǎn)和滿量27最小二乘法擬合設(shè)擬合直線方程：y=kx+b若實(shí)際校準(zhǔn)測試點(diǎn)有n個(gè)，則第i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線上響應(yīng)值之間的殘差為Δi=yi-(kxi+b)最小二乘法擬合設(shè)擬合直線方程：y=kx+b若實(shí)際校準(zhǔn)測試點(diǎn)有28x0yyiy=kx+bxI最小二乘擬合法對(duì)k和b一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，求出a和k的表達(dá)式最小二乘法擬合直線的原理就是使為最小值，即x0yyiy=kx+bxI最小二乘擬合法對(duì)k和b一階偏29即得到k和b的表達(dá)式：將k和b代入擬合直線方程，即可得到擬合直線，然后求出殘差的最大值Lmax即為非線性誤差。即得到k和b的表達(dá)式：將k和b代入擬合直線方程，即可得到擬合303.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)4準(zhǔn)確度測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，俗稱精度①用準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)來表征：準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)a的百分?jǐn)?shù)a%所表示的相對(duì)值是代表允許誤差的大??；②用不確定度來表征：在規(guī)定條件下系統(tǒng)或裝置用于測量時(shí)所得測量結(jié)果的不確定度。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)4準(zhǔn)確度31與精確度有關(guān)指標(biāo)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度(精度)準(zhǔn)確度：說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。如,某流量傳感器的準(zhǔn)確度為0.3m3/s，表示該傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差大小的標(biāo)志，準(zhǔn)確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準(zhǔn)確度高不一定精密度高。精密度：說明測量傳感器輸出值的分散性，即對(duì)某一穩(wěn)定的被測量，由同一個(gè)測量者，用同一個(gè)傳感器，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測量多次，其測量結(jié)果的分散程度。例如，某測溫傳感器的精密度為0.5℃。精密度是隨即誤差大小的標(biāo)志，精密度高，意味著隨機(jī)誤差小。注意：精密度高不一定準(zhǔn)確度高。與精確度有關(guān)指標(biāo)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度(精度)準(zhǔn)確度：說明32精確度：是精密度與準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準(zhǔn)確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。機(jī)器的常以測量誤差的相對(duì)值表示。

（a）準(zhǔn)確度高而精密度低（b）準(zhǔn)確度低而精密度高（c）精確度高在測量中我們希望得到精確度高的結(jié)果。

精確度：是精密度與準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準(zhǔn)確333.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)5可靠性平均無故障時(shí)間MTBF——在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下不間斷地工作，直到發(fā)生故障而失去工作能力的時(shí)間稱作為無故障時(shí)間?？尚湃胃怕蔖——表示儀表誤差在給定時(shí)間內(nèi)仍然保持在技術(shù)條件規(guī)定限度以內(nèi)的概率。故障率或失效率——平均無故障時(shí)間MTBFF的倒數(shù)。有效度或可用度

3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)5可靠性343.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)6穩(wěn)定性和影響系數(shù)

穩(wěn)定性——指在規(guī)定工作條件范圍之內(nèi)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)或儀器性能保持不變的能力。如：2.1mV／8h，一年不超過1％滿量程輸出。影響系數(shù)——指示值變化與影響量變化量的比值一般儀器都有給定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件，例如環(huán)境溫度20oC、相對(duì)濕度60%、大氣壓力101．33kPa、電源電壓220V等。又規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作條件的允許變化范圍：環(huán)境溫度(20±2)oC、相對(duì)濕度60％±15％、電源電壓(220±5)V等。如：電源電壓變化10％引起示值變化1％(相對(duì)誤差)；溫度變化1oC引起示值變化3.1×10-3(引用誤差)3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)6穩(wěn)定性和影響系數(shù)353.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)7輸入電阻與輸出電阻輸入電阻與輸出電阻值對(duì)于組成測量系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)而言甚為重要。前一環(huán)節(jié)的輸出電阻R01相當(dāng)于后面環(huán)節(jié)的信號(hào)源內(nèi)阻，所以輸出電阻理想值應(yīng)為零。后一環(huán)節(jié)的輸入電阻Ri2相當(dāng)于前面環(huán)節(jié)的負(fù)載；輸入電阻理想值為無窮大。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)7輸入電阻與輸出電阻36

一個(gè)大的系統(tǒng)往往可以分解成一些小系統(tǒng)的組合，這些小系統(tǒng)可分為零階系統(tǒng)，一階系統(tǒng)，二階系統(tǒng)。其他高階系統(tǒng)可由這三個(gè)理想化的小系統(tǒng)組合而成。因此只需要對(duì)這三個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性有所了解，對(duì)高階系統(tǒng)的性能分析也是可能的。

N階系統(tǒng)3.3測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性一個(gè)大的系統(tǒng)往往可以分解成一些小系統(tǒng)的組合，這些小系371定義：輸入信號(hào)x(t)是隨時(shí)間t變化的X-Y的特性。反映其測量動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力。

2數(shù)學(xué)描述：測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性用數(shù)學(xué)模型來描述，主要有三種形式：①時(shí)域中的微分方程；②復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)；③頻域中的頻率特性。1定義：38研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件39①時(shí)域中的微分方程②復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)拉氏變換

①時(shí)域中的微分方程拉氏變換40傳遞函數(shù)有以下特點(diǎn)：①H(S)和輸入x(t)無關(guān)，它只反映測量系統(tǒng)本身固有的特性②H(S)反映系統(tǒng)的響應(yīng)特性，包含瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)的時(shí)間響應(yīng)和頻率響應(yīng)的全部信息，而與具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。③不同的物理系統(tǒng)可以有相同的傳遞函數(shù)。④傳遞函數(shù)與微分方程等價(jià)。傳遞函數(shù)有以下特點(diǎn)：41③頻域中的頻率特性對(duì)于穩(wěn)定的常系數(shù)線性系統(tǒng)，可用傅里葉變換代替拉氏變換③頻域中的頻率特性423研究動(dòng)態(tài)特性的目的：根據(jù)信號(hào)頻率范圍及測量誤差的要求確立測量系統(tǒng)；

已知測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，估算可測量信號(hào)的頻率范圍與對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)誤差。3研究動(dòng)態(tài)特性的目的：433.3.2常用測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型幅頻特性和相頻特性幅頻特性——當(dāng)輸入正弦信號(hào)的頻率改變時(shí)，輸出、輸入正弦信號(hào)的振幅之比隨頻率的變化相頻特性——輸出、輸入正弦信號(hào)的相位差隨頻率的變化3.3.2常用測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型幅頻特性和相頻特性44研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件45溫度酒精濕度1.一階系統(tǒng)溫度酒精濕度1.一階系統(tǒng)46特征：測量滯后階躍響應(yīng)傳遞函數(shù)特征：測量滯后階躍響應(yīng)傳遞函數(shù)47一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)測量：階躍響應(yīng)0.63一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)測量：階躍響應(yīng)0.63481.一階系統(tǒng)

——時(shí)間常數(shù)令K=1傳遞函數(shù)：頻率特性：時(shí)間常數(shù)τ越小，系統(tǒng)的頻率特性越好微分方程：1.一階系統(tǒng)49幅頻特性

相頻特性負(fù)號(hào)表示相位滯后幅頻特性相頻特性負(fù)號(hào)表示相位滯后50一階系統(tǒng)頻率特性的特點(diǎn)：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，，輸入輸出幅值幾乎相等，當(dāng)時(shí)，點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)折頻率。τ反映一階系統(tǒng)特性的重要參數(shù)。一階系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性一階系統(tǒng)頻率特性的特點(diǎn)：一階系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性512二階系統(tǒng)加速度2二階系統(tǒng)加速度52特征：震蕩脈沖響應(yīng)特征：震蕩脈沖響應(yīng)532.二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型微分方程

為系統(tǒng)固有角頻率，為阻尼比

傳遞函數(shù)

頻率特性

2.二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型54二階系統(tǒng)的頻率特性

相頻特性幅頻特性對(duì)數(shù)幅頻特性

二階系統(tǒng)頻率特性的重要參數(shù)是ζ,ω。

（當(dāng)K=1時(shí)）二階系統(tǒng)的頻率特性55幅頻特性相頻特性幅頻特性相頻特性56測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其測量測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可用動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)可采用兩種方法：①階躍信號(hào)作為系統(tǒng)輸入量：獲得系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過渡過程曲線；在時(shí)域中描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)；②正弦信號(hào)作為系統(tǒng)輸入量：獲得系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性；在頻域中描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)。

測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其測量測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可用動(dòng)態(tài)57研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件582評(píng)價(jià)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的頻域指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)頻域動(dòng)態(tài)特性時(shí)，常用幅頻特性與相頻特性，一般希望幅頻特性平直段長，相頻特性的相位差與頻率成線性關(guān)系；用帶寬、帶寬內(nèi)幅值誤差以及帶寬內(nèi)相位差等指標(biāo)來比較完整地評(píng)價(jià)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。3測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的測定動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)測量方法有時(shí)域測定法和頻域測定法。2評(píng)價(jià)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的頻域指標(biāo)59（1）時(shí)域測定法通過測量系統(tǒng)對(duì)單位階躍信號(hào)的響應(yīng)來確定其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。求一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)方法1：以單位階躍激勵(lì)一階測試系統(tǒng)，得到系統(tǒng)對(duì)單位階躍的響應(yīng)，取輸出值達(dá)到最終值（穩(wěn)定值）的63.2%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。方法2：采用觀測響應(yīng)全過程的方法來確定時(shí)間常數(shù)。測得各時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的y(t)值，作曲線，時(shí)間常數(shù)為：

（1）時(shí)域測定法603一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求?。é印的求?。┊?dāng)系統(tǒng)輸入階躍信號(hào)x(t)時(shí),響應(yīng)為y(t)

0.95A3一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求?。é?、A的求?。?.95A613一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求?。é印的求?。?/p>

0.95A在0至∞的時(shí)間范圍內(nèi)，輸出值與最終值y(∞)＝A總存在著誤差δ，稱為過渡過程動(dòng)態(tài)誤差。

初始值y(0)=0

ty(t)t=∞y(∞)=Aτ值反映系統(tǒng)的響應(yīng)速度τ值越大響應(yīng)慢；τ值越小系統(tǒng)響應(yīng)速度快。3一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求?。é?、A的求?。?.95A在0至∞62a.τ的測量與一階系統(tǒng)的判定

兩邊取對(duì)數(shù)式中由動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)i=0，1，2，3，…，作出Z-t曲線。

Z-t的作用求τ；判斷一階系統(tǒng)。

a.τ的測量與一階系統(tǒng)的判定兩邊取對(duì)數(shù)式中由動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)63b.輸出最終值y(∞)的實(shí)時(shí)快速測定——三點(diǎn)計(jì)算法

b.輸出最終值y(∞)的實(shí)時(shí)快速測定——三點(diǎn)計(jì)算法64二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)

二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)65二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的特性參數(shù)

二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的特性參數(shù)663.3.4系統(tǒng)特性參數(shù)、動(dòng)態(tài)誤差與信號(hào)頻率的關(guān)系任何一個(gè)測量系統(tǒng)，在執(zhí)行其功能時(shí)，如傳遞信號(hào)或?qū)π盘?hào)進(jìn)行某種運(yùn)算，不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，都存在著動(dòng)態(tài)誤差，這種動(dòng)態(tài)誤差與信號(hào)頻率有關(guān)、與系統(tǒng)特性參數(shù)有關(guān)。

3.3.4系統(tǒng)特性參數(shù)、動(dòng)態(tài)誤差與信號(hào)頻率的關(guān)系任何671廣義動(dòng)態(tài)誤差一個(gè)測量系統(tǒng)的頻率特性為W(jω)，它所要執(zhí)行的功能用理想頻率特性表示為WN（jω），二者之間存在的誤差。動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：相位誤差表達(dá)式為：

——測量系統(tǒng)頻率特性的模；——理想頻率特性的模。（ω)——測量系統(tǒng)相頻特性；N(ω)——理想相頻特性。1廣義動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：相位誤差表達(dá)式為：682典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)誤差

⑴一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差

一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：

相位誤差的表達(dá)式：

τ——一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)；——一階系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折角頻率；——信號(hào)角頻率。2典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)誤差⑴一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)69（負(fù)值，幅值誤差增大）信號(hào)頻率與一階系統(tǒng)轉(zhuǎn)折頻率之比與動(dòng)態(tài)幅值誤差γ的關(guān)系（負(fù)值，幅值誤差增大）信號(hào)頻率與一階系統(tǒng)轉(zhuǎn)折頻率之比70通頻帶——（0～ωτ）用轉(zhuǎn)折頻率表征。當(dāng)信號(hào)頻率等于轉(zhuǎn)折頻率時(shí)，動(dòng)態(tài)幅值誤差已達(dá)-29.3%，即幅值已衰減3dB。一般測量儀器、系統(tǒng)的工作頻帶是指動(dòng)態(tài)幅值誤差｜γ｜＝５％或10％的信號(hào)頻率范圍，這時(shí)允許頻率比f/fτ=0.3或0.5，這時(shí)相位誤差已達(dá)16.7°或26.6°。

通頻帶——（0～ωτ）用轉(zhuǎn)折頻率表征。71（2）二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差

二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：

對(duì)于執(zhí)行傳遞信號(hào)功能的二階系統(tǒng)其理想頻率特性的模為：相位誤差的表達(dá)式就是二階系統(tǒng)的相頻特性：

ω０——二階系統(tǒng)無阻尼振蕩固有角頻率；ζ——阻尼比。（2）二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：72測量系統(tǒng)特征參數(shù)ω０，ζ與信號(hào)頻率ω、動(dòng)態(tài)誤差γ的關(guān)系

測量系統(tǒng)特征參數(shù)ω０，ζ與信號(hào)頻率ω、動(dòng)態(tài)誤差γ的關(guān)系73研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件74（3）微分器的動(dòng)態(tài)誤差（3）微分器的動(dòng)態(tài)誤差75（4）積分器的動(dòng)態(tài)誤差（4）積分器的動(dòng)態(tài)誤差763.4測量系統(tǒng)的組建的基本原則基本原則：使測量系統(tǒng)的基本參數(shù)、靜態(tài)性能及動(dòng)態(tài)性能均達(dá)到預(yù)先規(guī)定的要求。

根據(jù)對(duì)測量系統(tǒng)規(guī)定的要求，選擇與確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)(傳感器、調(diào)理電路、數(shù)采系統(tǒng))。如果確定的環(huán)節(jié)性能過好，雖然能滿足系統(tǒng)性能的要求，但會(huì)使成本費(fèi)用過高；反之，若確定的環(huán)節(jié)性能過低，將導(dǎo)致系統(tǒng)性能達(dá)不到規(guī)定的要求，甚至?xí)斐筛蟮睦速M(fèi)。正確的預(yù)估表現(xiàn)在：根據(jù)預(yù)估確定的環(huán)節(jié)組成測量系統(tǒng)后，經(jīng)過標(biāo)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行性能評(píng)定達(dá)到了規(guī)定的要求。預(yù)估過程是一個(gè)反復(fù)設(shè)定、權(quán)衡調(diào)整直至最后確定的過程，屬于誤差分配問題。

3.4測量系統(tǒng)的組建的基本原則基本原則：773.4測試系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)原則與步驟現(xiàn)代測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是根據(jù)測試任務(wù)選擇組成測試系統(tǒng)的基本的硬件模塊。選擇硬件模塊的基本原則：第一，由所選擇的硬件模塊組成的測試系統(tǒng)的基本參數(shù)、靜態(tài)性能及動(dòng)態(tài)性能均達(dá)到預(yù)先規(guī)定的要求。第二，技術(shù)先進(jìn)。第三，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。3.4測試系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)原則與步驟現(xiàn)代測試系783.4.1單元模塊的選擇與優(yōu)化S1S2S3xy模擬部分?jǐn)?shù)字部分()1Wjw()2WjwxDyDvDuD傳感器調(diào)理電路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3.4.1單元模塊的選擇與優(yōu)化S1S2S3xy模擬部分?jǐn)?shù)793.4.2參數(shù)的確定與預(yù)估基本參數(shù)的確定通常按系統(tǒng)分辨力與量程的要求以及工作環(huán)境條件，先確定傳感器類型及其靈敏度值，然后再進(jìn)行放大器增益與Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器分度值的權(quán)衡。

一般方法是先根據(jù)測試范圍和分辨力確定Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡的位數(shù)，再根據(jù)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡的位數(shù)、輸入電壓范圍和傳感器的靈敏確定放大器的增益。

3.4.2參數(shù)的確定與預(yù)估80

1．基本參數(shù)的確定基本參數(shù)的確定主要是根據(jù)分辨力與量程的要求，確定各硬件模塊或環(huán)節(jié)的靈敏度。

靈敏度的表達(dá)式為：

式中：

——傳感器的靈敏度；——放大器的放大倍數(shù)，又稱增益；——Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的靈敏度，它是A/D轉(zhuǎn)換器量化單位的倒數(shù)，即1．基本參數(shù)的確定基本參數(shù)的確定主要是根據(jù)分辨力與量程812．動(dòng)態(tài)性能的確定根據(jù)測試信號(hào)的最高頻率，動(dòng)態(tài)幅值誤差，確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)參數(shù)。（1）模擬部分

模擬部分的傳感器與放大器各自的頻率特性分別有：

,故模擬部分總頻率特性W（jω）為：

模擬部分的動(dòng)態(tài)幅值誤差γ為：

2．動(dòng)態(tài)性能的確定根據(jù)測試信號(hào)的最高頻率，動(dòng)態(tài)幅值誤差82研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件83研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件84（2）數(shù)字部分與動(dòng)態(tài)誤差有關(guān)的器件指標(biāo)是Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間以及采樣／保持器的孔徑抖動(dòng)時(shí)間。A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)的頻率最大值與的關(guān)系若上式得不到滿足，則應(yīng)擴(kuò)充調(diào)理電路帶寬或加采樣保持器。設(shè)采樣保持器的保持時(shí)間為TAJ(孔徑抖動(dòng)時(shí)間)，則（2）數(shù)字部分853.極限誤差估計(jì)

對(duì)于上圖所示的測量系統(tǒng)，以壓力測試系統(tǒng)為例，

，時(shí)溫度附加誤差≤2.5%傳感器信號(hào)放大調(diào)理3.極限誤差估計(jì)對(duì)于上圖所示的測量系統(tǒng)，以壓力測試系統(tǒng)為例86則輸出y的表達(dá)式為㏑：設(shè)x是恒值信號(hào)，則傳感器信號(hào)放大調(diào)理d：則輸出y的表達(dá)式為㏑：設(shè)x是恒值信號(hào)，則傳感器信號(hào)放d：871)傳感器分項(xiàng)誤差的評(píng)定①直接由準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)α評(píng)定②簡易準(zhǔn)確度指標(biāo)綜合評(píng)定影響因素誤差，不是附加誤差例如則1)傳感器分項(xiàng)誤差的評(píng)定①直接由準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)α評(píng)定②882)數(shù)采系統(tǒng)或A/D轉(zhuǎn)換器誤差的評(píng)定查芯片手冊(cè)當(dāng)選用8位A/D時(shí)修約誤差即A/D轉(zhuǎn)換尾數(shù)的舍入誤差2)數(shù)采系統(tǒng)或A/D轉(zhuǎn)換器誤差的評(píng)定查芯片手冊(cè)當(dāng)選用8位A893）放大器誤差的限定得：4．溫度附加誤差的估計(jì)根據(jù)整機(jī)極限誤差

≤2.5%3）放大器誤差的限定得：4．溫度附加誤差的估計(jì)根據(jù)整機(jī)極905.A/D轉(zhuǎn)換器滿度輸入電壓的選擇與最小放大倍數(shù)的確定S2取決于VH和A/D分辨力(2-n)，設(shè)傳感器輸出為u據(jù)A/D最大量程VH據(jù)A/D分辨力5.A/D轉(zhuǎn)換器滿度輸入電壓的選擇與最小放大倍數(shù)的確定S2911.某差壓變送器的技術(shù)指標(biāo)為：量程：12.5mmH2O柱，輸出電流為(4~20)mA。試求：(1)靈敏度；(2)當(dāng)被測壓差變化ΔP=0.1mmH2O柱時(shí)，輸出電流ΔI=?(3)當(dāng)負(fù)載電阻RL=500Ω時(shí)，被測壓力由0變至0.1mmH2O時(shí)，輸出電壓數(shù)值的變化范圍是多少？綜合應(yīng)用1.某差壓變送器的技術(shù)指標(biāo)為：綜合應(yīng)用92解：⑴靈敏度K：⑵當(dāng)被測壓差變化ΔP=0.1mmH2O柱時(shí)，輸出電流ΔI=1.28×0.1=0.128mA。⑶測壓力為0時(shí)，輸出電流為4mA，則此時(shí)的輸出電壓數(shù)值為4×0.5=2V；測壓力為0.1mmH2O時(shí)，輸出電流為4+0.128=4.128mA，則此時(shí)的輸出電壓數(shù)值為4.128×0.5=2.064V。所以，當(dāng)負(fù)載電阻RL=500Ω時(shí)，被測壓力由0變至0.1mmH2O時(shí)，輸出電壓數(shù)值的變化范圍是2V～2.064V。解：93

2.要想測量50℃的溫度同時(shí)又要求有0.1℃的分辨率，采用8位A/D能否實(shí)現(xiàn)？解：8位A/D的轉(zhuǎn)換分辨率為1/(28-1)，當(dāng)滿量程測量50℃的溫度時(shí)，測溫分辨率應(yīng)為:50℃×1/(28-1)=0.196℃>0.1℃，所以8位A/D不能滿足要求。3.一個(gè)測溫系統(tǒng)采用8位A/D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，如果要求具有0.05℃分辨率，那么相應(yīng)滿度的溫度值是多少？解：0.05℃÷[1/(28-1)]=0.05×(28-1)=12.75℃，所以滿度的溫度值應(yīng)等于或小于12.75℃。942.要想測量50℃的溫度同時(shí)又要求有0.1℃的分辨率卷積Convolution計(jì)算rect(x)*rect(x)-101

g(x)

x11.用t畫出二個(gè)rect(t)2.將rect(t)折疊后不變;3.將一個(gè)rect(-t)移位至給定的x, rect[-(t-x)]=rect(t-x);4.二者相乘;乘積曲線下面積的值即為g(x).rect(t)1t-1/201/2|x|>1;g(x)=0-1<x<0;g(x)=1[x+1/2-(-1/2)]=1+x0

<x<1;g(x)=1[1/2-(x-1/2)]=1-xrect(t)1t-1/201/2

x-1/2x

x+1/2rect(t)1t-1/201/2卷積通常具有(1)加寬(2)平滑的作用卷積Convolution計(jì)算rect(x)*rect(x95應(yīng)變測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(三)曹建安博士/副教授2013.3.18應(yīng)變測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(三)曹建安博士/副教授96研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件973.1概述1定義眾多環(huán)節(jié)組成的對(duì)被測物理量進(jìn)行檢測、調(diào)理、變換、顯示或記錄的完整系統(tǒng)。2組成

傳感器調(diào)理電路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CPU顯示現(xiàn)代測試系統(tǒng)方框圖簡單系統(tǒng)：測量系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)：3.1概述傳感器調(diào)理電路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CPU顯示現(xiàn)代測試系統(tǒng)98研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件99●激勵(lì)（excitation）：測量系統(tǒng)的輸入量。●響應(yīng)（response）：測量系統(tǒng)的輸出量。●失真：測量系統(tǒng)的響應(yīng)與激勵(lì)的不一致性。理想的系統(tǒng)：測量系統(tǒng)的響應(yīng)能真實(shí)地再現(xiàn)輸入的變化，或者是測量系統(tǒng)的響應(yīng)是激勵(lì)的相似量?！窦?lì)（excitation）：測量系統(tǒng)的輸入量。1003基本特性

是指測量系統(tǒng)與輸入、輸出的關(guān)系。4研究測量系統(tǒng)的目的（1）已知Y,H(S)X(被測量)靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性輸入信號(hào)x(t)不隨時(shí)間變化的X-Y之間的關(guān)系

輸入信號(hào)x(t)隨時(shí)間變化的X-Y之間的關(guān)系

應(yīng)用測量系統(tǒng)測量未知物理量（2）已知X,H(S)Y(輸出量)根據(jù)對(duì)被測量的測量進(jìn)行測量系統(tǒng)組建用于系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、制作（3）已知X,YH(S)(一般用數(shù)學(xué)表達(dá)式)3基本特性靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性輸入1013.2測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性1定義

測量系統(tǒng)的輸入不隨時(shí)間變化的測量系統(tǒng)輸入與輸出之間呈現(xiàn)的關(guān)系。2

表達(dá)式理想測量系統(tǒng):線性特性y=S0+S1x

實(shí)際的測量系統(tǒng)：非線性特性

y=S0+S1x+S2x2+…又稱“刻度特性”、“標(biāo)準(zhǔn)曲線”或“校準(zhǔn)曲線”

S0，S1，S2，…，Sn——常量；y——輸出量；x——輸入量。3102研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件1033.2.1靜態(tài)特性的獲得

在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下

對(duì)一個(gè)測量系統(tǒng)，必須在使用前進(jìn)行標(biāo)定或定期進(jìn)行校驗(yàn)規(guī)定溫度范圍、大氣壓力、濕度等測量系統(tǒng)XiYi高精度輸入量發(fā)生器一系列數(shù)值已知的、準(zhǔn)確的、不隨時(shí)間變化的輸入量高精度測量儀器根據(jù)Xi與Yi的關(guān)系數(shù)表繪制曲線數(shù)學(xué)表達(dá)式靜態(tài)特性3.2.1靜態(tài)特性的獲得在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下對(duì)一個(gè)104靜態(tài)標(biāo)定：就是將原始基準(zhǔn)器，或比被標(biāo)定系統(tǒng)準(zhǔn)確度高的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器或已知輸入源作用于測量系統(tǒng)，得出測量系統(tǒng)的激勵(lì)－響應(yīng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)操作。

要求：標(biāo)定時(shí)，一般應(yīng)在全量程范圍內(nèi)均勻地取定5個(gè)或5個(gè)以上的標(biāo)定點(diǎn)（包括零點(diǎn)）

正行程：從零點(diǎn)開始，由低至高，逐次輸入預(yù)定的標(biāo)定值此稱標(biāo)定的正行程。

反行程：再倒序依次輸入預(yù)定的標(biāo)定值，直至返回零點(diǎn)，此稱反行程。靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定：就是將原始基準(zhǔn)器，或比被標(biāo)定系統(tǒng)準(zhǔn)確度高的各級(jí)標(biāo)105①確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入－輸出關(guān)系，賦予儀器或測量系統(tǒng)分度值；②確定儀器或測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)；③消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或測量系統(tǒng)的正確度

靜態(tài)標(biāo)定的主要作用①確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入－輸出關(guān)系，賦予儀器或測量系統(tǒng)分度106測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性

測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性：通過靜態(tài)標(biāo)定，可得到測量系統(tǒng)的響應(yīng)值yi和激勵(lì)值xi之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，稱為測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性。測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性可以用一個(gè)多項(xiàng)式方程表示，即

稱為測量系統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性：通過靜態(tài)標(biāo)定1073.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)1零位（零點(diǎn)）當(dāng)輸入量為零x=0時(shí)，測量系統(tǒng)的輸出量不為零的數(shù)值零位值為

零位值應(yīng)設(shè)法從測量結(jié)果中消除。例如可以通過測量系統(tǒng)的調(diào)零機(jī)構(gòu)或者由軟件自動(dòng)扣除。3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)1零位（零點(diǎn)）1083.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)2靈敏度描述測量系統(tǒng)對(duì)輸入量變化反應(yīng)的能力。靈敏度：當(dāng)靜態(tài)特性為一直線時(shí)，直線的斜率即為靈敏度，且為一常數(shù)

3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)2靈敏度1093.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)多級(jí)測量系統(tǒng)的靈敏度

若測量系統(tǒng)是由靈敏度分別為S1，S2，S3等多個(gè)相互獨(dú)立的環(huán)節(jié)組成時(shí)，測量系統(tǒng)的總靈敏度S為3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)多級(jí)測量系統(tǒng)的靈敏度1103.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)3分辨力又稱靈敏度閾表征測量系統(tǒng)有效辨別輸入量最小變化量的能力。對(duì)模擬式測量系統(tǒng)，其分辨力一般為最小分度值的1/2～1/5;

對(duì)具有數(shù)字顯示器的測量系統(tǒng)，其分辨力是當(dāng)最小有效數(shù)字增加一個(gè)字時(shí)相應(yīng)示值的改變量，也即相當(dāng)于一個(gè)分度值;對(duì)于一般測量儀表的要求是：靈敏度應(yīng)該大而分辨力應(yīng)該小.

3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)3分辨力又稱靈敏度閾1113.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)4測量范圍、量程

測量范圍——測量系統(tǒng)所能測量到的最小被測量（輸入量）與最大被測量（輸入量）之間的范圍;量程——測量系統(tǒng)示值范圍的上限值與下限值之差的模即稱為量程。量程又稱滿度值，表征測量系統(tǒng)能夠承受最大輸入量的能力。例如:一溫度測量系統(tǒng)的測量范圍是－60～+1200C，那么它的量程為1800C。

3.2.2靜態(tài)特性的基本參數(shù)4測量范圍、量程112測量范圍和量程測量范圍測量下限測量上限

量程=測量上限值－測量下限值量程還與準(zhǔn)確度及儀表選用有關(guān)

測量范圍和量程測量范圍測量下限測量上限量程=測量上限值－1133.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)1遲滯亦稱“滯后”或“滯后量”、“滯環(huán)”表征測量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大小到（反行程）兩者靜態(tài)特性不一致的程度。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)1遲滯亦稱“滯后”或“滯后量114輸入值輸出值正行程反行程同一被測量在上升和下降時(shí)輸出值間的最大誤差輸入值輸出值正行程反行程同一被測量在上升和下降時(shí)輸出1153.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)2重復(fù)性表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)，靜態(tài)特性不一致的程度。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)2重復(fù)性116

重復(fù)性誤差為隨機(jī)誤差，引用誤差表示形式為:△R——同一激勵(lì)量對(duì)應(yīng)多次循環(huán)的同向行程響應(yīng)量的極差重復(fù)性誤差為隨機(jī)誤差，引用誤差表示形式為:△R——同117

重復(fù)性是指標(biāo)定值的分散性，是一種隨機(jī)誤差，也可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來計(jì)算△R:子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差

K——置信因子，K=2時(shí)，置信度為95%;K=3時(shí)，置信度為99.73%。標(biāo)定循環(huán)次數(shù)

重復(fù)性是指標(biāo)定值的分散性，是一種隨機(jī)誤差，也可以根據(jù)118標(biāo)準(zhǔn)偏差σ按貝塞爾公式計(jì)算,即、

、

——正、反行程各標(biāo)定點(diǎn)響應(yīng)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差

——正、反行程各標(biāo)定點(diǎn)的響應(yīng)量的平均值

標(biāo)準(zhǔn)偏差σ按貝塞爾公式計(jì)算,即、、——正、反行程各標(biāo)定119j——標(biāo)定點(diǎn)序號(hào)，j＝1、2、3、…、m；i——標(biāo)定的循環(huán)次數(shù)，i＝1、2、3、…、n；

yjiD、yjiI——正、反行程各標(biāo)定點(diǎn)輸出值再取σjD

、σjI的均方值為子樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ,則j——標(biāo)定點(diǎn)序號(hào)，j＝1、2、3、…、m；yjiD、yjiI1203.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)3線性度測量系統(tǒng)的輸出——輸入關(guān)系應(yīng)當(dāng)具有直線特性；線性度（又稱非線性誤差）說明輸出量與輸入量的實(shí)際關(guān)系曲線偏離其擬合直線的程度選定的擬合直線不同，計(jì)算所得的線性度數(shù)值也就不同

3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)3線性度121

a)理論擬合直線

b)端基擬合直線

參考直線由0點(diǎn)和滿量程輸出點(diǎn)確定。參考直線由0點(diǎn)和滿量程輸出點(diǎn)確定。a)理論擬合直線b)端基擬合直線參考直線由0點(diǎn)和滿量122最小二乘法擬合設(shè)擬合直線方程：y=kx+b若實(shí)際校準(zhǔn)測試點(diǎn)有n個(gè)，則第i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線上響應(yīng)值之間的殘差為Δi=yi-(kxi+b)最小二乘法擬合設(shè)擬合直線方程：y=kx+b若實(shí)際校準(zhǔn)測試點(diǎn)有123x0yyiy=kx+bxI最小二乘擬合法對(duì)k和b一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，求出a和k的表達(dá)式最小二乘法擬合直線的原理就是使為最小值，即x0yyiy=kx+bxI最小二乘擬合法對(duì)k和b一階偏124即得到k和b的表達(dá)式：將k和b代入擬合直線方程，即可得到擬合直線，然后求出殘差的最大值Lmax即為非線性誤差。即得到k和b的表達(dá)式：將k和b代入擬合直線方程，即可得到擬合1253.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)4準(zhǔn)確度測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，俗稱精度①用準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)來表征：準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)a的百分?jǐn)?shù)a%所表示的相對(duì)值是代表允許誤差的大小；②用不確定度來表征：在規(guī)定條件下系統(tǒng)或裝置用于測量時(shí)所得測量結(jié)果的不確定度。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)4準(zhǔn)確度126與精確度有關(guān)指標(biāo)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度(精度)準(zhǔn)確度：說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。如,某流量傳感器的準(zhǔn)確度為0.3m3/s，表示該傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差大小的標(biāo)志，準(zhǔn)確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準(zhǔn)確度高不一定精密度高。精密度：說明測量傳感器輸出值的分散性，即對(duì)某一穩(wěn)定的被測量，由同一個(gè)測量者，用同一個(gè)傳感器，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測量多次，其測量結(jié)果的分散程度。例如，某測溫傳感器的精密度為0.5℃。精密度是隨即誤差大小的標(biāo)志，精密度高，意味著隨機(jī)誤差小。注意：精密度高不一定準(zhǔn)確度高。與精確度有關(guān)指標(biāo)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度(精度)準(zhǔn)確度：說明127精確度：是精密度與準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準(zhǔn)確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。機(jī)器的常以測量誤差的相對(duì)值表示。

（a）準(zhǔn)確度高而精密度低（b）準(zhǔn)確度低而精密度高（c）精確度高在測量中我們希望得到精確度高的結(jié)果。

精確度：是精密度與準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準(zhǔn)確1283.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)5可靠性平均無故障時(shí)間MTBF——在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下不間斷地工作，直到發(fā)生故障而失去工作能力的時(shí)間稱作為無故障時(shí)間?？尚湃胃怕蔖——表示儀表誤差在給定時(shí)間內(nèi)仍然保持在技術(shù)條件規(guī)定限度以內(nèi)的概率。故障率或失效率——平均無故障時(shí)間MTBFF的倒數(shù)。有效度或可用度

3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)5可靠性1293.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)6穩(wěn)定性和影響系數(shù)

穩(wěn)定性——指在規(guī)定工作條件范圍之內(nèi)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)或儀器性能保持不變的能力。如：2.1mV／8h，一年不超過1％滿量程輸出。影響系數(shù)——指示值變化與影響量變化量的比值一般儀器都有給定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件，例如環(huán)境溫度20oC、相對(duì)濕度60%、大氣壓力101．33kPa、電源電壓220V等。又規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作條件的允許變化范圍：環(huán)境溫度(20±2)oC、相對(duì)濕度60％±15％、電源電壓(220±5)V等。如：電源電壓變化10％引起示值變化1％(相對(duì)誤差)；溫度變化1oC引起示值變化3.1×10-3(引用誤差)3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)6穩(wěn)定性和影響系數(shù)1303.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)7輸入電阻與輸出電阻輸入電阻與輸出電阻值對(duì)于組成測量系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)而言甚為重要。前一環(huán)節(jié)的輸出電阻R01相當(dāng)于后面環(huán)節(jié)的信號(hào)源內(nèi)阻，所以輸出電阻理想值應(yīng)為零。后一環(huán)節(jié)的輸入電阻Ri2相當(dāng)于前面環(huán)節(jié)的負(fù)載；輸入電阻理想值為無窮大。3.2.3靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)7輸入電阻與輸出電阻131

一個(gè)大的系統(tǒng)往往可以分解成一些小系統(tǒng)的組合，這些小系統(tǒng)可分為零階系統(tǒng)，一階系統(tǒng)，二階系統(tǒng)。其他高階系統(tǒng)可由這三個(gè)理想化的小系統(tǒng)組合而成。因此只需要對(duì)這三個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性有所了解，對(duì)高階系統(tǒng)的性能分析也是可能的。

N階系統(tǒng)3.3測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性一個(gè)大的系統(tǒng)往往可以分解成一些小系統(tǒng)的組合，這些小系1321定義：輸入信號(hào)x(t)是隨時(shí)間t變化的X-Y的特性。反映其測量動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力。

2數(shù)學(xué)描述：測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性用數(shù)學(xué)模型來描述，主要有三種形式：①時(shí)域中的微分方程；②復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)；③頻域中的頻率特性。1定義：133研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件134①時(shí)域中的微分方程②復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)拉氏變換

①時(shí)域中的微分方程拉氏變換135傳遞函數(shù)有以下特點(diǎn)：①H(S)和輸入x(t)無關(guān)，它只反映測量系統(tǒng)本身固有的特性②H(S)反映系統(tǒng)的響應(yīng)特性，包含瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)的時(shí)間響應(yīng)和頻率響應(yīng)的全部信息，而與具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。③不同的物理系統(tǒng)可以有相同的傳遞函數(shù)。④傳遞函數(shù)與微分方程等價(jià)。傳遞函數(shù)有以下特點(diǎn)：136③頻域中的頻率特性對(duì)于穩(wěn)定的常系數(shù)線性系統(tǒng)，可用傅里葉變換代替拉氏變換③頻域中的頻率特性1373研究動(dòng)態(tài)特性的目的：根據(jù)信號(hào)頻率范圍及測量誤差的要求確立測量系統(tǒng)；

已知測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，估算可測量信號(hào)的頻率范圍與對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)誤差。3研究動(dòng)態(tài)特性的目的：1383.3.2常用測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型幅頻特性和相頻特性幅頻特性——當(dāng)輸入正弦信號(hào)的頻率改變時(shí)，輸出、輸入正弦信號(hào)的振幅之比隨頻率的變化相頻特性——輸出、輸入正弦信號(hào)的相位差隨頻率的變化3.3.2常用測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型幅頻特性和相頻特性139研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件140溫度酒精濕度1.一階系統(tǒng)溫度酒精濕度1.一階系統(tǒng)141特征：測量滯后階躍響應(yīng)傳遞函數(shù)特征：測量滯后階躍響應(yīng)傳遞函數(shù)142一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)測量：階躍響應(yīng)0.63一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)測量：階躍響應(yīng)0.631431.一階系統(tǒng)

——時(shí)間常數(shù)令K=1傳遞函數(shù)：頻率特性：時(shí)間常數(shù)τ越小，系統(tǒng)的頻率特性越好微分方程：1.一階系統(tǒng)144幅頻特性

相頻特性負(fù)號(hào)表示相位滯后幅頻特性相頻特性負(fù)號(hào)表示相位滯后145一階系統(tǒng)頻率特性的特點(diǎn)：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，，輸入輸出幅值幾乎相等，當(dāng)時(shí)，點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)折頻率。τ反映一階系統(tǒng)特性的重要參數(shù)。一階系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性一階系統(tǒng)頻率特性的特點(diǎn)：一階系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性1462二階系統(tǒng)加速度2二階系統(tǒng)加速度147特征：震蕩脈沖響應(yīng)特征：震蕩脈沖響應(yīng)1482.二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型微分方程

為系統(tǒng)固有角頻率，為阻尼比

傳遞函數(shù)

頻率特性

2.二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型149二階系統(tǒng)的頻率特性

相頻特性幅頻特性對(duì)數(shù)幅頻特性

二階系統(tǒng)頻率特性的重要參數(shù)是ζ,ω。

（當(dāng)K=1時(shí)）二階系統(tǒng)的頻率特性150幅頻特性相頻特性幅頻特性相頻特性151測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其測量測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可用動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)可采用兩種方法：①階躍信號(hào)作為系統(tǒng)輸入量：獲得系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過渡過程曲線；在時(shí)域中描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)；②正弦信號(hào)作為系統(tǒng)輸入量：獲得系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性；在頻域中描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)。

測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其測量測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可用動(dòng)態(tài)152研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件1532評(píng)價(jià)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的頻域指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)頻域動(dòng)態(tài)特性時(shí)，常用幅頻特性與相頻特性，一般希望幅頻特性平直段長，相頻特性的相位差與頻率成線性關(guān)系；用帶寬、帶寬內(nèi)幅值誤差以及帶寬內(nèi)相位差等指標(biāo)來比較完整地評(píng)價(jià)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。3測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的測定動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)測量方法有時(shí)域測定法和頻域測定法。2評(píng)價(jià)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的頻域指標(biāo)154（1）時(shí)域測定法通過測量系統(tǒng)對(duì)單位階躍信號(hào)的響應(yīng)來確定其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。求一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)方法1：以單位階躍激勵(lì)一階測試系統(tǒng)，得到系統(tǒng)對(duì)單位階躍的響應(yīng)，取輸出值達(dá)到最終值（穩(wěn)定值）的63.2%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。方法2：采用觀測響應(yīng)全過程的方法來確定時(shí)間常數(shù)。測得各時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的y(t)值，作曲線，時(shí)間常數(shù)為：

（1）時(shí)域測定法1553一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求取（τ、A的求?。┊?dāng)系統(tǒng)輸入階躍信號(hào)x(t)時(shí),響應(yīng)為y(t)

0.95A3一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求取（τ、A的求?。?.95A1563一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求?。é印的求?。?/p>

0.95A在0至∞的時(shí)間范圍內(nèi)，輸出值與最終值y(∞)＝A總存在著誤差δ，稱為過渡過程動(dòng)態(tài)誤差。

初始值y(0)=0

ty(t)t=∞y(∞)=Aτ值反映系統(tǒng)的響應(yīng)速度τ值越大響應(yīng)慢；τ值越小系統(tǒng)響應(yīng)速度快。3一階系統(tǒng)特性參數(shù)的求?。é印的求?。?.95A在0至∞157a.τ的測量與一階系統(tǒng)的判定

兩邊取對(duì)數(shù)式中由動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)i=0，1，2，3，…，作出Z-t曲線。

Z-t的作用求τ；判斷一階系統(tǒng)。

a.τ的測量與一階系統(tǒng)的判定兩邊取對(duì)數(shù)式中由動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)158b.輸出最終值y(∞)的實(shí)時(shí)快速測定——三點(diǎn)計(jì)算法

b.輸出最終值y(∞)的實(shí)時(shí)快速測定——三點(diǎn)計(jì)算法159二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)

二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)160二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的特性參數(shù)

二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的特性參數(shù)1613.3.4系統(tǒng)特性參數(shù)、動(dòng)態(tài)誤差與信號(hào)頻率的關(guān)系任何一個(gè)測量系統(tǒng)，在執(zhí)行其功能時(shí)，如傳遞信號(hào)或?qū)π盘?hào)進(jìn)行某種運(yùn)算，不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，都存在著動(dòng)態(tài)誤差，這種動(dòng)態(tài)誤差與信號(hào)頻率有關(guān)、與系統(tǒng)特性參數(shù)有關(guān)。

3.3.4系統(tǒng)特性參數(shù)、動(dòng)態(tài)誤差與信號(hào)頻率的關(guān)系任何1621廣義動(dòng)態(tài)誤差一個(gè)測量系統(tǒng)的頻率特性為W(jω)，它所要執(zhí)行的功能用理想頻率特性表示為WN（jω），二者之間存在的誤差。動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：相位誤差表達(dá)式為：

——測量系統(tǒng)頻率特性的模；——理想頻率特性的模。（ω)——測量系統(tǒng)相頻特性；N(ω)——理想相頻特性。1廣義動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：相位誤差表達(dá)式為：1632典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)誤差

⑴一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差

一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：

相位誤差的表達(dá)式：

τ——一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)；——一階系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折角頻率；——信號(hào)角頻率。2典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)誤差⑴一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)164（負(fù)值，幅值誤差增大）信號(hào)頻率與一階系統(tǒng)轉(zhuǎn)折頻率之比與動(dòng)態(tài)幅值誤差γ的關(guān)系（負(fù)值，幅值誤差增大）信號(hào)頻率與一階系統(tǒng)轉(zhuǎn)折頻率之比165通頻帶——（0～ωτ）用轉(zhuǎn)折頻率表征。當(dāng)信號(hào)頻率等于轉(zhuǎn)折頻率時(shí)，動(dòng)態(tài)幅值誤差已達(dá)-29.3%，即幅值已衰減3dB。一般測量儀器、系統(tǒng)的工作頻帶是指動(dòng)態(tài)幅值誤差｜γ｜＝５％或10％的信號(hào)頻率范圍，這時(shí)允許頻率比f/fτ=0.3或0.5，這時(shí)相位誤差已達(dá)16.7°或26.6°。

通頻帶——（0～ωτ）用轉(zhuǎn)折頻率表征。166（2）二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差

二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：

對(duì)于執(zhí)行傳遞信號(hào)功能的二階系統(tǒng)其理想頻率特性的模為：相位誤差的表達(dá)式就是二階系統(tǒng)的相頻特性：

ω０——二階系統(tǒng)無阻尼振蕩固有角頻率；ζ——阻尼比。（2）二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)幅值誤差表達(dá)式為：167測量系統(tǒng)特征參數(shù)ω０，ζ與信號(hào)頻率ω、動(dòng)態(tài)誤差γ的關(guān)系

測量系統(tǒng)特征參數(shù)ω０，ζ與信號(hào)頻率ω、動(dòng)態(tài)誤差γ的關(guān)系168研究生電氣技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)室課件169（3）微分器的動(dòng)態(tài)誤差（3）微分器的動(dòng)態(tài)誤差170（4）積分器的動(dòng)態(tài)誤差（4）積分器的動(dòng)態(tài)誤差1713.4測量系統(tǒng)的組建的基本原則基本原則：使測量系統(tǒng)的基本參數(shù)、靜態(tài)性能及動(dòng)態(tài)性能均達(dá)到預(yù)先規(guī)定的要求。

根據(jù)對(duì)測量系統(tǒng)規(guī)定的要求，選擇與確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)(傳感器、調(diào)理電路、數(shù)采系統(tǒng))。如果確定的環(huán)節(jié)性能過好，雖然能滿足系統(tǒng)性能的要求，但會(huì)使成本費(fèi)用過高；反之，若確定的環(huán)節(jié)性能過低，將導(dǎo)致系統(tǒng)性能達(dá)不到規(guī)定的要求，甚至?xí)斐筛蟮睦速M(fèi)。正確的預(yù)估表現(xiàn)在：根據(jù)預(yù)估確定的環(huán)節(jié)組成測量系統(tǒng)后，經(jīng)過標(biāo)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行性能評(píng)定達(dá)到了規(guī)定的要求。預(yù)估過程是一個(gè)反復(fù)設(shè)定、權(quán)衡調(diào)整直至最后確定的過程，屬于誤差分配問題。

3.4測量系統(tǒng)的組建的基本原則基本原則：1723.4測試系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)原則與步驟現(xiàn)代測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是根據(jù)測試任務(wù)選擇組成測試系統(tǒng)的基本的硬件模塊。選擇硬件模塊的基本原則：第一，由所選擇的硬件模塊組成的測試系統(tǒng)的基本參數(shù)、靜態(tài)性能及動(dòng)態(tài)性能均達(dá)到預(yù)先規(guī)定的要求。第二，技術(shù)先進(jìn)。第三，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。3.4測試系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)原則與步驟現(xiàn)代測試系1733.4.1單元模塊的選擇與優(yōu)化S1S2S3xy模擬部分?jǐn)?shù)字部分()1Wjw()2WjwxDyDvDuD傳感器調(diào)理電路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3.4.1單元模塊的選擇與優(yōu)化S1S2S3xy模擬部分?jǐn)?shù)1743.4.2參數(shù)的確定與預(yù)估基本參數(shù)的確定通常按系統(tǒng)分辨力與量程的要求以及工作環(huán)境條件，先確定傳感器類型及其靈敏度值，然后再進(jìn)行放大器增益與Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器分度值的權(quán)衡。

一般方法是先根據(jù)測試范圍和分辨力確定Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡的位數(shù)，再根據(jù)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡的位數(shù)、輸入電壓范圍和傳感器的靈敏確定放大器的增益。

3.4.2參數(shù)的確定與預(yù)估1