安全检测技术第二章.ppt

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1、测试系统的组成测试系统的组成1测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性2测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标3 第二章第二章 测试系统测试系统第一节第一节 测试系统的组成测试系统的组成 以以计计算算机机为为中中心心的的现现代代测测试试系系统统，采采用用数数据据采采集集与与传传感感器器相相结结合合的的方方式式，能能最最大大限限度度地地完完成成测测试试工工作作的的全全过过程程。它它既既能能实实现现对对信信号号的的检检测测，又又能能对对所所获获信信号号进进行行分析处理分析处理求得有用信息。求得有用信息。传传统统的的测测试试则则是是由由传传感感器器或或某某些些仪仪表表获获得得信

2、信号号，再再由由专专门门的的测测试试仪仪器器，对对信信号号进进行行分分析析处处理理而而获获得得有有限限的的信息。信息。现现代代测测试试系系统统大大致致可可分分为为三三类类：基基本本型型、标标准准接接口口型与闭环控制型型与闭环控制型。基基 本本 型型 计算机控制现代测试系统的基本形式框图计算机控制现代测试系统的基本形式框图 基本型能完成对基本型能完成对多点、多种随时间变化参量多点、多种随时间变化参量的快速、实时测量，的快速、实时测量，并能排除噪声干扰，进行数据处理、信号分析，由测得的信号并能排除噪声干扰，进行数据处理、信号分析，由测得的信号求出与研究对象有关信息的量值或给出其状态的判别。求出与研

3、究对象有关信息的量值或给出其状态的判别。基基 本本 型型传感器感器信信号号调理理数数据采据采集卡集卡(板板)计算机算机完成信号的获完成信号的获得，将被测参得，将被测参量转换成相应量转换成相应的可用输出信的可用输出信号，被测参量号，被测参量可以是各种非可以是各种非电气参量或电电气参量或电气参量。气参量。其一是放大，将其一是放大，将信号放大到与数信号放大到与数据采集卡据采集卡(板板)中中的的A/DA/D转换器相适转换器相适配；其二是预滤配；其二是预滤波，抑制干扰噪波，抑制干扰噪声信号的高频分声信号的高频分量。量。是系统的神经中是系统的神经中枢，它使整个测枢，它使整个测量系统成为一个量系统成为一个智

4、能化的有机整智能化的有机整体。进行信号的体。进行信号的采集和存储，数采集和存储，数据的分析处理显据的分析处理显示输出。示输出。一是进行量程一是进行量程自动改换，二自动改换，二是对多点多通是对多点多通道信号的分时道信号的分时采样。其三是采样。其三是进行信号转换进行信号转换以适应计算机以适应计算机工作。工作。系统各组成部分的功能：系统各组成部分的功能：标准通用接口型标准通用接口型 专门接口型专门接口型是将一些具有一定功能的模块相互连接而成。由于各是将一些具有一定功能的模块相互连接而成。由于各模块千差万别，模块千差万别，组成系统时相互间接口十分麻烦组成系统时相互间接口十分麻烦，而且模块是系统不，而且

5、模块是系统不可分割的一部分，可分割的一部分，不能单独使用，缺乏灵活性不能单独使用，缺乏灵活性。标准通用接口型标准通用接口型，也是由模块，也是由模块(如台式仪器或插件板如台式仪器或插件板)组合而成，组合而成，所有模块的对外接口都按规定标准设计。组成系统时，若模块是台式所有模块的对外接口都按规定标准设计。组成系统时，若模块是台式仪器，用标准的无源电缆将各模块接插联接起来就构成系统。若模块仪器，用标准的无源电缆将各模块接插联接起来就构成系统。若模块为插件板，只要将各插件板插入标准机箱即可。为插件板，只要将各插件板插入标准机箱即可。组建组建这类系统这类系统非常方非常方便便，例如，例如，GPIBGPIB

6、系统、系统、VXIVXI系统就是这类系统，虽然系统就是这类系统，虽然首次投资大，但有首次投资大，但有利于组建大、中型测量系统。利于组建大、中型测量系统。系统的结构形式系统的结构形式专门接口型专门接口型 标准通用接口型标准通用接口型 标准通用接口型标准通用接口型（1 1）GPIB(General Perpose Interface Bus)GPIB(General Perpose Interface Bus)GPIBGPIB测试系统是一种通用接口测试系统测试系统是一种通用接口测试系统，结构形式如下图。由一台，结构形式如下图。由一台PCPC机、一块机、一块GPIBGPIB接口卡和若干台接口卡和若干

7、台GPIBGPIB仪器子系统构成。其中每个仪器子仪器子系统构成。其中每个仪器子系统是一台带系统是一台带GPIBGPIB接口的单台仪器。该接口在功能上、电气上和机械接口的单台仪器。该接口在功能上、电气上和机械接插上都按国际标准设计，内含接插上都按国际标准设计，内含1616条信号线，每条线都有特定的意义。条信号线，每条线都有特定的意义。即使不同厂家的产品也相互兼容具有互换性，组建系统时非常方便，即使不同厂家的产品也相互兼容具有互换性，组建系统时非常方便，拆散后各仪器子系统又可作单台仪表独立使用。一块拆散后各仪器子系统又可作单台仪表独立使用。一块GPIBGPIB接口卡可带接口卡可带多达多达1414台

8、仪器。台仪器。GPIBGPIB通用接口测试系统通用接口测试系统 标准通用接口型标准通用接口型（2 2）VXIVXI总线系统总线系统 VXIVXI是结合是结合GPIBGPIB仪器和数据采集板仪器和数据采集板(DAQ)(DAQ)的最先进技术而发展起来的高的最先进技术而发展起来的高速、多厂商、开放式工业标准。速、多厂商、开放式工业标准。VXIVXI总线是一种高速计算机总线总线是一种高速计算机总线VMEVME总线总线在仪器领域的扩展，它是在仪器领域的扩展，它是VMEbus Extension for Instrumentation VMEbus Extension for Instrumentatio

9、n 的缩写。的缩写。VMEVME总线标准自总线标准自19811981年确立以来，在国际上得到广泛应用。但是，基于仪器年确立以来，在国际上得到广泛应用。但是，基于仪器的的VWEVWE总线，存在一个最大的问题是缺乏配套标准。总线，存在一个最大的问题是缺乏配套标准。19871987年年7 7月，美国五家大月，美国五家大仪器公司主动联合起来，在仪器公司主动联合起来，在VMEVME总线标准的基础上，制定了开放系统结构仪总线标准的基础上，制定了开放系统结构仪器所必需的附加标准，命名为器所必需的附加标准，命名为VXIVXI总线。总线。生产工艺过程闭环控制系统中的测试系统生产工艺过程闭环控制系统中的测试系统

10、闭环控制型闭环控制型 闭环控制型是指应用于闭环控制系统中的测试系统。闭环控制型是指应用于闭环控制系统中的测试系统。生产工艺过生产工艺过程的自动控制是人们长期探索的生产方式。通过对关键参数实时在线检程的自动控制是人们长期探索的生产方式。通过对关键参数实时在线检测并控制这些参数按预定的规律变化，来达到维持生产的正常进行和达测并控制这些参数按预定的规律变化，来达到维持生产的正常进行和达到高产优质的目的。过程的自动控制大体上可归纳为三个环节：到高产优质的目的。过程的自动控制大体上可归纳为三个环节：a a、实时数据采集实时数据采集：对过程中的有关物理量的瞬时值进行扫查。：对过程中的有关物理量的瞬时值进行

11、扫查。b b、实时判断决策实时判断决策：对采集的表征过程状态的物理量进行运算分析、：对采集的表征过程状态的物理量进行运算分析、判断决策，并按已定的原则决定下一步过程控制的措施。判断决策，并按已定的原则决定下一步过程控制的措施。c c、实时控制实时控制：根据决策，按照自动控制理论实时地向各个执行机构：根据决策，按照自动控制理论实时地向各个执行机构发出控制信号。发出控制信号。计算机控制的现代测试系统基本型计算机控制的现代测试系统基本型就是闭环控制系统的前两个环节，就是闭环控制系统的前两个环节，这是以计算机为中心的现代测试系统应用于大规模、现代化生产中的主这是以计算机为中心的现代测试系统应用于大规模

12、、现代化生产中的主要形式，是正在发展中的现场总线要形式，是正在发展中的现场总线(Fieldbus(Fieldbus，CAN bus)CAN bus)中的智能仪表、中的智能仪表、设备。设备。闭环控制型闭环控制型 GPIBGPIB通用接口测试系统通用接口测试系统 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 测量系统的动态特性用数学模型来描述。测量系统的动态特性用数学模型来描述。主要有三种形式：时域中的域中的微分方程微分方程复复频域中域中的的传递函数函数频率域中率域中的的频率特性率特性测量系统的动态特性由其系统本身固有属性决定，测量系统的动态特性由其系统本身固有属性决定，

13、所以，只要已知描述系统动态特性三种形式模型中所以，只要已知描述系统动态特性三种形式模型中的任一种，就可以推导出另两种形式的模型。的任一种，就可以推导出另两种形式的模型。（1 1）微分方程微分方程 工程中，常见系统由常系数线性微分方程来描述工程中，常见系统由常系数线性微分方程来描述第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 （2 2）传递函数）传递函数 初始条件为零时，输出初始条件为零时，输出y(t)y(t)的拉氏变换的拉氏变换Y(s)Y(s)和输入和输入x(t)x(t)的拉氏变换的拉氏变换X(s)X(s)之比为测量系统的传递函数，记为之比为测量系统的传递函数，记为H

14、(s)H(s)。当当t t0 0时，时，x(t)x(t)0 0，y(t)y(t)0 0，则它们的拉氏变换，则它们的拉氏变换X(s)X(s)，Y(s)Y(s)的定义式为的定义式为第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 其中其中s=s=+j+j 是复数。是复数。对前述微分方程取拉氏变换，并认为输入对前述微分方程取拉氏变换，并认为输入x(t)x(t)、输出、输出y(t)y(t)以及它们各阶时间导数在以及它们各阶时间导数在t t0 0时的初始值均为零，则时的初始值均为零，则得得 测量系统的传递函数为测量系统的传递函数为 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统

15、的数学模型及频率特性 （3 3）频率）频率(响应响应)特性特性 在初始条件为零的条件下，输出在初始条件为零的条件下，输出y(t)y(t)的傅里叶变换的傅里叶变换Y(jY(j)与输入与输入x(t)x(t)的傅里叶变换的傅里叶变换X(jX(j)之比为之比为测量系统的频率响应特性测量系统的频率响应特性，简称频率特性。记，简称频率特性。记为为H(jH(j)或或H(H()。对于稳定的常系数线性测量系统，可取。对于稳定的常系数线性测量系统，可取s sj j，即实，即实部部0 0，在这种情况下，在这种情况下频率特性频率特性H(jH(j)为为 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率

16、特性 （3 3）频率）频率(响应响应)特性特性 频频率率特特性性的的实实验验求求取取方方法法有有两两种种：（1 1）是是傅傅里里叶叶变变换换法法，即即在在初初始始条条件件全全为为零零的的情情况况下下，同同时时测测得得输输入入x(t)x(t)和和输输出出y(t)y(t)，并并分分别别对对x(t)x(t)，y(t)y(t)进进行行FFTFFT求求得得其其傅傅里里叶叶变变换换X(X()，Y(Y()，其其比比值值就就是是H(H()。（2 2）是是依依次次用用不不同同频频率率i i但但幅幅值值X Xm m(i i)不不变变的的正正弦弦信信号号x(t)=x(t)=X Xm msinsini it t作作为

17、为测测量量系系统统的的输输入入(激激励励)信信号号，同同时时测测出出系系统统达达到到稳态时的相应输出信号稳态时的相应输出信号y(t)=Yy(t)=Ym msin(sin(i i+)的幅值的幅值(i i)。这样，。这样，第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 （4 4）常见测量系统的数学模型）常见测量系统的数学模型 常见测量系统都是常见测量系统都是一阶的或二阶的系统一阶的或二阶的系统。任任何何高高阶阶系系统统都都可可以以看看作作若若干干个个一一阶阶和和二二阶阶环环节节的的串串联联或或并联。并联。因因此此，分分析析并并了了解解一一、二二阶阶环环节节的的特特性性是是分

18、分析析、了了解解高高阶阶复杂系统特性的基础。复杂系统特性的基础。第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 一阶系统一阶系统惯性环节惯性环节(非周期环节非周期环节)(c)(c)为力学系统为力学系统(a)(a)液柱式温度计；液柱式温度计；(b)RC(b)RC电路；电路；(c)(c)弹簧弹簧阻尼机械系统阻尼机械系统(a)(a)为热学系统为热学系统(b)(b)为电学系统为电学系统 ckx(t)y(t)Auo(t)RCui(t)qTi(t)T0(t)第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 (c)(c)一阶系统的频率特性一阶系统的频率特性(a)

19、(a)一阶系统的微分方程一阶系统的微分方程 (b)(b)一阶系统的传递函数一阶系统的传递函数 一阶系统一阶系统惯性环节惯性环节(非周期环节非周期环节)第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 二阶系统二阶系统振动环节振动环节(a)(a)质量质量弹簧阻尼机械系统弹簧阻尼机械系统 (a)(a)力学系统力学系统(表示的压力传感器弹性膜片的等效结构质量表示的压力传感器弹性膜片的等效结构质量弹簧弹簧阻尼系统阻尼系统)质量块m在受到作用力F后产生位移y和运动速度dy/dt，在运动过程中受作用力F、弹性作用力F(弹)ky与阻尼力F(阻)b dy/dt的作用，直到位移y足够大到使

20、弹性反作用力与作用力相等时达到平衡阻尼力为零。在未达到平衡时的运动过程中服从牛顿运动定律，其运动加速度m d2y/d2t由所受的合力决定。ckf（t）my（t）第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 二阶系统二阶系统振动环节振动环节(b)R(b)R，L L，C C串联电路串联电路 (b)(b)为电学系统为电学系统 开关S由断至合时，R，L，C电路被施加一阶跃电压，在过渡过程中其输入与输出的关系由下述二阶微分方程决定。第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 二阶系统二阶系统振动环节振动环节(a)(a)二阶系统的微分方程二阶系统的微分

21、方程 不论热力学、电学、力学二阶系统，它们均可用下述标准形式不论热力学、电学、力学二阶系统，它们均可用下述标准形式二阶微分方程来表示二阶微分方程来表示 K直流放大倍数或称静态灵敏度力学系统力学系统 电学系统电学系统 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 二阶系统二阶系统振动环节振动环节 (c)(c)一阶系统的频率特性一阶系统的频率特性(b)(b)二阶系统的传递函数二阶系统的传递函数 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 （5 5）测量系统的动态特性参数）测量系统的动态特性参数 一阶系统的特性参数是时间常数一阶系统的特性参数是时

22、间常数，二阶系统的特性参数是固有角频率，二阶系统的特性参数是固有角频率0 0与阻尼比与阻尼比0 0。如果得知这些特性参数的值，我们就能建立系统的数学模如果得知这些特性参数的值，我们就能建立系统的数学模型。若知测量系统的数学模型，通过适当数学运算，就可以推算出系统对任型。若知测量系统的数学模型，通过适当数学运算，就可以推算出系统对任一输入的输出响应。一输入的输出响应。尽管这些特性参数取决于系统本身固有属性，可以由理论设定，但最终尽管这些特性参数取决于系统本身固有属性，可以由理论设定，但最终必须由实验测定，称动态标定。为了便于统一比较与容易获得，标定时通常必须由实验测定，称动态标定。为了便于统一比

23、较与容易获得，标定时通常选定选定两种形式的输入信号两种形式的输入信号：正弦信号与阶跃信号正弦信号与阶跃信号。测定系统动态特性的表述也相应有两种形式：测定系统动态特性的表述也相应有两种形式：第一种是频率特性第一种是频率特性 第二种是阶跃响应特性第二种是阶跃响应特性第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 频率特性与特征参数频率特性与特征参数(a)(a)一阶系统的频率特性与图示一阶系统的频率特性与图示 当当K=1K=1时时幅频特性幅频特性相频特性相频特性第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 （a a）幅频特性）幅频特性 ；（；（b b

24、）相频特性）相频特性 由左图可见一阶系统频率由左图可见一阶系统频率特性的特点：特性的特点：当当1/时时，工工作作频频率率增增大大10倍倍，H()减小减小20dB。第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 一阶系统的对数幅频特性一阶系统的对数幅频特性 当当 1/，H()0.707（3dB），45。1/点点称称为为转转折折频频率率。可可见见时时间间常常数数是是反反映映一一阶阶系系统统特性的重要参数。特性的重要参数。第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 频率特性与特征参数频率特性与特征参数(b)(b)二阶系统的频率特性与图示二阶系统的频

25、率特性与图示 当当K=1K=1时时幅频特性幅频特性相频特性相频特性对数幅频特性对数幅频特性 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 二二阶阶系系统统频频率率特特性性的的重重要要参参数数，0 特性的特点是：特性的特点是：低频段低频段：/01，L0dB 高高频频段段：/0 l，L 40lg(/0)信信号号频频率率每每增增大大10倍倍，模模H()或或输输出出正正弦弦信信号号的模的模Y()下降下降40dB。0时时，L20lg2，系系统统幅幅频频特特性性的的幅幅值值完完全全取取决于决于。存在谐振频率存在谐振频率 当当0.707时，信号频率等时，信号频率等于谐振频率时于谐振

26、频率时(n)系系统统发发生生共共振振；当当 0.707时时，系系统统无无谐谐振振，频频率率特特性性的的模模H()随随的的增增加加而而减小。减小。（a a）对数幅频特性；）对数幅频特性；（b b）相频特性）相频特性 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 (a)(a)一阶系统的阶跃响应特性与特性参数一阶系统的阶跃响应特性与特性参数 当系统输入阶跃信号当系统输入阶跃信号x(t)x(t)时时微分方程的解微分方程的解y(t),y(t),如右图如右图 一阶系统的阶跃响应一阶系统的阶跃响应 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 阶跃响应特性

27、与特性参数阶跃响应特性与特性参数 的测量与一阶系统的判定的测量与一阶系统的判定 两边取对数两边取对数Z Zt t 图图 由动态标定实验数据由动态标定实验数据y(ty(ti i)，i i0 0，1 1，2 2，3 3，作出，作出Z Zt t曲线。曲线。根据根据Z Zt t曲线的线性度，判断测量系统与一阶系统的符合程度，再曲线的线性度，判断测量系统与一阶系统的符合程度，再由上式获得时间常数由上式获得时间常数。表明表明Z Z与时间与时间t t成线性关系，成线性关系，如右图所示，并具有如右图所示，并具有 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 输出最终值输出最终值y(y

28、()的实时快速测定的实时快速测定 将一阶微分方程将一阶微分方程 改写为差分方程改写为差分方程 在工程试验或运行监测试验中，当由一个工况变至另一工况时，相在工程试验或运行监测试验中，当由一个工况变至另一工况时，相当于对系统输入一阶跃信号，严格地说系统响应输出达到工况的最终值当于对系统输入一阶跃信号，严格地说系统响应输出达到工况的最终值y(y()需要需要t t时间，这是既很不方便又很不经济的，下面介绍一种在时间，这是既很不方便又很不经济的，下面介绍一种在过渡过程中，过渡过程中，t t，实时快速推算输出最终值的方法，实时快速推算输出最终值的方法三点计算法三点计算法。Z Zt t 图图 第二节第二节

29、测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 为了消除偶然误差，可以连续采样32点得32个数据，y(ti)，i1，2，32。取时间间隔t相同的三个点为一组，可求出一个A值，求出9个A值后取平均。求解方程得一阶系统的输出最终值求解方程得一阶系统的输出最终值y(y()为为 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 (b)(b)二阶系统的阶跃响应特性与特性参数二阶系统的阶跃响应特性与特性参数 当系统输入信号x(t)为阶跃信号时，通过求解二阶系统的数学模型，可以得到输出响应y(t)如下图所示，其数学表达式为 在01欠阻尼情况 二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响

30、应 第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 在 1时，为临界阻尼情况，y(t)也为两项之和：KA加一项单调的衰减项，系统无振荡。在 l时，为过阻尼情况，y(t)也由稳态项KA与暂态响应项构成，暂态响应包括两个衰减的指数项，但其中一个衰减很快可以忽略不计，故也无振荡。一般工程中常将l的二阶系统近似按一阶系统对待。上式表明，y(t)为两项之和：稳态响应KA加上暂态响应衰减振荡，其振荡角频率d称为有阻尼自然振荡角频率，幅值按指数规律衰减。越大衰减越快，0为一等幅振荡。第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 (c)(c)二阶系统阶跃响应特

31、性的特征量二阶系统阶跃响应特性的特征量时域指标时域指标 二阶系统阶跃响应特性的时域指标有如下四个：二阶系统阶跃响应特性的时域指标有如下四个：有阻尼自然振荡角频率有阻尼自然振荡角频率 有阻尼自然振荡周期有阻尼自然振荡周期 峰值时间峰值时间t tp p 相对超调量相对超调量(t)(t)及绝对超调量及绝对超调量M(t)M(t)y(t)y(t)y y（）第二节第二节 测试系统的数学模型及频率特性测试系统的数学模型及频率特性 第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标 若测试装置为线性系统，当输入若测试装置为线性系统，当输入x x有一个变化量有一个变化量x x时，引起输时，引起输出出y

32、y产生一相应变化量产生一相应变化量 y y。在稳态情况下，定义输出信号的变化在稳态情况下，定义输出信号的变化量与输入信号的变化量之比为量与输入信号的变化量之比为灵敏度灵敏度S S，可写为，可写为 灵灵敏敏度度的的高高低低应应根根据据实实际际情情况况和和对对被被测测量量的的要要求求合合理理地地选选择择，不不是是越越高高越越好好。因因为为灵灵敏敏度度越越高高，对对外外界界的的干干扰扰噪噪声声越越敏敏感感，如如由由于于环环境境条条件件等等因因素素的的变变化化将将会会导导致致灵灵敏敏度度的的变变化化。灵灵敏敏度度越越高高，产产生生的的漂漂移也越大移也越大，稳定性就越差稳定性就越差，还会使，还会使测量范

33、围变窄测量范围变窄。灵灵敏敏度度 非非线线性性度度 非非线线性性度度是是指指在在静静态态测测量量中中输输出出与与输输入入之之间间是是否否保保持持常常值值比比例例关关系系(线线性性关关系系)的的一一种种量量度度。通通常常可可用用实实验验的的办办法法求求出出装装置置的的输输入入与与输输出出之之间间的的关关系系曲曲线线，称称为为“定定度度曲曲线线”。定定度度曲曲线线偏偏离离其其拟拟合合直直线线的的程程度度就就是是非非线线性性度度，如如图图所所示示。作作为为技技术术指指标标，非非线线性性度度规规定定为为：定定度度曲曲线线与与其其拟拟合合直直线线间间的的最最大大偏偏差差B(B(与与输输出出同同量量纲纲)

34、与与装装置置的的输输出出范范围围(全全量量程程)A)A的的比比值值，即即 非线性度非线性度 非线性度非线性度 第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标回回程程误误差差 在在测测试试工工作作中中，常常会会遇遇到到如如右右图图所所示示的的现现象象，即即当当输输入入x x逐逐渐渐增增大大时时，相相应应的的输输出出y y也也相相应应增增加加，曲曲线线按按一一定定规规律律上上升升；当当输输入入x x加加到到某某值值后后又又逐逐渐渐减减小小时时，相相应应输输出出y y也也相相应应减减小小，但但曲曲线线不不能能按按原原规规律律返返回回，这这种种输输出出滞滞后后于于输输入入的的现现象象称称为

35、为滞滞后后现现象象，所所产产生生的的误误差差称称为为回回程程误误差差或或滞滞后误差后误差。回差（滞后量）回差（滞后量）第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标 表表征征测测试试装装置置静静态态误误差差的的其其它它指指标标 (1)(1)重复精度重复精度 重重复复精精度度是是在在等等精精度度测测量量条条件件下下(即即在在操操作作者者、仪仪器器、环环境境条条件件等等因因素素不不变变的的情情况况下下多多次次重重复复测测量量)，装装置置给给出出相相同同示示值值的的能能力力，又又称称为为示示值值的的分分散散性性，是是表表征征装装置置随随机机误误差差大大小小的的指指标标。通通常常用用误误差

36、差限限表表示示，如如用用千千分分表表重重复复测测量量1mm1mm厚厚的的量量块块，最最大大示示值值为为1.0011.001，最最小小示示值值为为0.9990.999，则该千分表的重复精度为则该千分表的重复精度为l l m m或或0.10.1。第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标 表表征征测测试试装装置置静静态态误误差差的的其其它它指指标标(2)(2)准确度准确度 在在不不考考虑虑随随机机误误差差时时，准准确确度度定定义义为为被被测测量量的的示示值值与与真真值值(或或约约定值定值)之差之差。通常用以表征装置系统误差的大小。通常用以表征装置系统误差的大小。真真值值也也称称为为

37、理理论论值值、理理论论真真值值或或定定义义值值，即即根根据据一一定定的的理理论论，在在严严格格的的条条件件下下，按按定定义义确确定定的的数数值值。在在实实际际测测量量中中这这种种值值是是测测不不到到的的，但但这这种种值值又又确确实实存存在在。例例如如作作为为温温度度计计量量单单位位的的K K，是是开开尔尔文文根根据据卡卡诺诺循循环环原原理理提提出出的的热热力力学学温温度度，它它定定义义出出了了自自然然界界可可能能达达到到的的最最低低温温度度，即即热热力力学学零零度度为为(0K)(0K)。尽尽管管当当前前科科学学技技术术相相当当发发达达，但如何实现但如何实现0K0K的温度，以及如何测量它却是不能

38、解决的。的温度，以及如何测量它却是不能解决的。第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标(3)(3)精确度精确度 通常有两种表示方法。通常有两种表示方法。一种定义为一种定义为 精度准确度精度准确度+重复精度重复精度 另另一一种种定定义义为为被被测测量量示示值值与与真真值值之之差差(即即误误差差)。由由于于真真值值无无法法得得到，通常以更高一级精度仪器的量值作为约定真值，其表示方法为到，通常以更高一级精度仪器的量值作为约定真值，其表示方法为 示值误差仪器示值约定真值示值误差仪器示值约定真值 引用误差（最大示值误差引用误差（最大示值误差/仪器的测量范围）仪器的测量范围）l00l00

39、 表表征征测测试试装装置置静静态态误误差差的的其其它它指指标标 第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标 表表征征测测试试装装置置静静态态误误差差的的其其它它指指标标(4)(4)分辨力分辨力 分分辨辨力力表表征征装装置置可可能能检检测测到到的的被被测测量量的的最最小小增增量量，可可以以用用装装置置测测量量下下限限的的具具体体数数值值表表示示，也也可可以以用用测测量量下下限对测量上限的比值来表示。限对测量上限的比值来表示。例例如如，数数字字电电压压表表的的最最大大读读数数999V999V，最最小小读读数数为为1V1V，则其分辨力为，则其分辨力为1V1V或或1 1999999。第

40、三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标 表表征征测测试试装装置置静静态态误误差差的的其其它它指指标标(5)(5)漂移漂移 漂漂移移是是指指在在一一段段时时间间内内，输输入入信信号号保保持持不不变变的的情情况况下下，输出量的变化量输出量的变化量。常以每小时的变化量来表示。常以每小时的变化量来表示。其其通通常常是是由由于于装装置置内内部部元元件件的的发发热热或或环环境境温温度度的的变变化化而而引引起起的的，故故又又称称为为温温漂漂。若若保保持持输输入入为为零零时时进进行行观观察察和和量度，故又叫做量度，故又叫做零点漂移零点漂移或或零漂零漂。第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试

41、装置的主要性能指标 表表征征测测试试装装置置静静态态误误差差的的其其它它指指标标 (6)(6)信噪比信噪比(signal noise rate)(signal noise rate)其定义为信号功率与噪声功率之比其定义为信号功率与噪声功率之比，或信号电压与噪声电压，或信号电压与噪声电压之比，一般用分贝表示。之比，一般用分贝表示。例如，某仪器的信噪比为例如，某仪器的信噪比为60 dB(60 dB(分贝分贝)，由上式计算可得信号电，由上式计算可得信号电压与噪声电压之比为压与噪声电压之比为Vs/VnVs/Vn10103 3，即该仪器的噪声电平仅为信号电平，即该仪器的噪声电平仅为信号电平的千分之一。的千分之一。式中：式中：SNRSNR为信噪比为信噪比NsNs、NnNn为信号功率和噪声功率为信号功率和噪声功率VsVs、VnVn为信号电压和噪声电压（幅值）为信号电压和噪声电压（幅值）第三节第三节 测试装置的主要性能指标测试装置的主要性能指标