检测系统的特征与性能指标

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（3）微分性
零初始条件下，系统对原输入微分的响应等于原输
出的微分。即：对x于(t) 为输入y，(t) 为输出， 若 x(t) y(t) ，则有：
（4）积分性
dx(t) dy(t)
dt
dt
（1.4）
零初始条件下，系统对原输入积分的响应等于原输出
的积分。即：x(t)为输入，y(t) 为输出，若 x(t) y(t) ，
的就是从测量对象中获取反映其变化规律的有用信息，一个
广义的检测系统一般由激励装置、测试装置、数据处理与记
录装置所组成（如图1.1）。
测试对象
传感器
信号调理电路
电信号输出 信号分析与记录
激励信号
图 1.1 检测系统原理图
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1.1.1 各组成部分的特点 （1）激励信号
激励信号由激励装置产生，采用激励装置是为了使被 测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在联系充分 显示出来，以便于有效的测量。当测试工作所希望获取的 信息并没有直接载于可检测的信号中，就需要激励被测对 象，使其既能表示相关信息又便于检测。
稳定度通常是相对时间而言，指检测系统在规定的 条件下保持其测量特性恒定不变的能力。
漂移指检测系统随时间的慢变化。在规定条件下，
对于一个恒定的输入在规定时间内的输出在标称范围 最低值处的变化，称为零点漂移，简称零漂。温度变 化引起的漂移叫温漂。
1.2.6 静态响应特性的其他术语
（1）精度
精确度的简称。表示随机误差和系统误差的综合 评定指标。
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1.1.2 线性时不变系统及其主要性质
当系统的输入x(t) 和输出 y(t)之间关系可用常系数线性 微分方程来描述时，则称该系统为线性时不变系统，也 称为定常线性系统。即：
an
d
n y(t) dt n
an1
d
n1 y(t) dt n1
a1
dy(t) dt
Fra Baidu bibliotek
a0
y(t)
bm
d
m x(t) dt m
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（2）可靠性 与检测系统无故障工作时间长短有关的一种描述。
（3）分辨率 能引起输出变化的输入量的最小变化量，表示检测系
统分辨输入量微小变化的能力。 （4）灵敏阀
又称死区，是用来衡量检测起始点不灵敏的程度。
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bm1
d m1x(t) dt m1
b1
dx(t) dt
b0 x(t)
（1.1）
式中 t 为时间变量，an , an1,..., a1, a0 和bm , bm1,..., b1, b0 均为常数。
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（1）叠加性 设为x(t)输入，y(t) 为输出，若
x1(t) y1(t) x2 (t) y2 (t)
非线性度 B 100% A
（1.7）
1.2.4 回程误差 如图1.4所示，回程误差也称为滞后或变差。实际测量
系统在相同的测量条件下，当输入量由小增大，
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或由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量存 在差值，则定义回程误差为：
回程误差 hmax 100% A
（1.8）
1.2.5 稳定度和漂移
则
[x1(t) x2 (t)] [ y1(t) y2 (t)]
（1.2）
满足叠加原理，意味着作用于线性系统的各个输入
所产生的输出是互不影响的。
（2）比例性（齐次性）
设为 x(t)输入，y(t) 为输出，若 x(t) y(t)，则对于任何
一个常数 k ，有
kx(t) ky(t)
（1.3）
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（4）信号调理电路 信号调理电路的主要作用有两方面，一是把来自于传
感器的信号进行转换和放大，使其更适合于进一步处理和 传输；第二方面是进行信号处理，即对经过信号调理的信 号，进行滤波、调制和解调、衰减、运算、数字化处理等。
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（5）信号的分析与记录
信号调理电路输出的测量结果是对被测信号的真实 记录，为了显示其变化过程，可以采用光线示波器、屏 幕显示器、打印机等输出装置。此外还可以用磁记录器 来存储被测信号，以便于检测工作完成后反复使用信号。 要从客观记录的信号中找出反映被测对象的本质规律， 还必须对信号进行分析从而提取有用信息。现代检测系 统采用了计算机和网络技术，将调理电路输出的信号直 接送到信号分析设备中处理，进行在线处理，已在工程 检测和工业控制中得到广泛的应用。
第1章 检测系统的特征与性能指标
• 1.1 检测系统的组成 • 1.2 检测系统的静态特性与性能指标 • 1.3 检测系统的动态特性与性能指标
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1.1 检测系统的组成
检测技术涉及到半导体技术、激光技术、光纤技术、声
控技术、遥感技术、自动化技术、计算机应用技术、以及数
理统计、控制论、信息论等近代新技术和新理论。其最终目
入量之间的范围。
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1.2.2 灵敏度 灵敏度指输出的增量与输入的增量之比，即：
S y x
y
A
标定曲线
（1.6）
拟合直线
y
x
x
图 1.2 灵敏度
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1.2.3 非线性度
如图1.3所示，标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非 线性度。如果在全量程A输出范围内，标定曲线偏离拟 合直线的最大偏差为B，则定义非线性度为：
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1.2 检测系统的静态特性与性能指标
静态检测是指测量时，检测系统的输入、输 出信号不随时间变化或变化很缓慢。静态检测 时，系统所表现出的响应特性称为静态响应特 性。通常用来描述静态响应特性的指标有测量 范围、灵敏度、非线性度、回程误差等。
1.2.1 测量范围 检测系统能正常测量的最小输入量和最大输
则有：
t
t
0 x(t) 0 y(t)
（1.5）
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（5）频率保持特性
对于线性定常系统，若输入为某一 频率的简谐（正弦或余弦）信 号 x(t) X0 cost ，则系统的稳态输出必 定是与输入同频率的简谐信号， 即 y(t) Y0 cos(t 0 ) ，此规律称为频率 保持特性。但其幅值和初相位将发生变 化。
（2）测试对象 测试对象的特性均以信号的形式给出，被测信号一般
都是随时间变化的动态量，即使在检测不随时间变化的静 态量时，由于混有动态的干扰噪声，通常也也按动态量进 行检测测量。
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（3）传感器 传感器将感知的被测非电量按一定的规律转化为某一
种量值输出，通常是电信号。传感器输出的电信号一般不 能直接传输到后续的信号处理电路或输出元件中去，必须 经过信号的调理。