航空传感器与控制元件全册配套完整课件.ppt

1、航空传感器与控制元件航空传感器与控制元件全册配套全册配套完整课件完整课件22022-1-22航空传感器与航空传感器与控制元件控制元件电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件3第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 航空测试系统的基本概念航空测试系统的基本概念1.2 1.2 飞机飞行时所需测量的参数飞机飞行时所需测量的参数 1.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 1.4 1.4 电子综合显示系统电子综合显示系统 1.5 1.5 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件41.1 1.1 航空测试系统的基本概念航空测试系统的基本概念 测试测试利用各种

2、装置对可观测量（被测参数）进行定性和利用各种装置对可观测量（被测参数）进行定性和定量的过程称为定量的过程称为“测量测量”，把带有实验性质的测量，把带有实验性质的测量称为称为“测试测试”。人的身体的状态测试；（定性）人的身体的状态测试；（定性）人的体重的测量；（定量）人的体重的测量；（定量） 测试系统测试系统 能把被测参数自动转换成具有可直接观测的指示值能把被测参数自动转换成具有可直接观测的指示值或其他等效信息的测试设备称为或其他等效信息的测试设备称为“测试系统测试系统”。 传感器传感器 测试系统中的关键部件。传感器能感受规定的被测测试系统中的关键部件。传感器能感受规定的被测量并按照一定规律转换

3、成可用输出信号的器件或装量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。置，通常由敏感元件和转换元件组成。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件51.1 1.1 航空测试系统的基本概念航空测试系统的基本概念 测试技术的作用和地位测试技术的作用和地位 信息技术三大重要组成：测试、计算机及通信技术信息技术三大重要组成：测试、计算机及通信技术 信息的源头，分析、评估、判断、控制的依据信息的源头，分析、评估、判断、控制的依据 各种现代装备设计和制造的首位，生产率、制造水各种现代装备设计和制造的首位，生产率、制造水平、实用性水平的重要标志，国家科技水平标志平、实用性水平的

4、重要标志，国家科技水平标志电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件61.1 1.1 航空测试系统的基本概念航空测试系统的基本概念按方法分类按方法分类 直接测量直接测量 用事先分度或标定好的测量仪表，直接读取被测量测量结果的用事先分度或标定好的测量仪表，直接读取被测量测量结果的方法称为直接测量。例如，用温度计测量温度，用电压表测量方法称为直接测量。例如，用温度计测量温度，用电压表测量电压等。直接测量是工程技术中大量采用的方法，其优点是直电压等。直接测量是工程技术中大量采用的方法，其优点是直观、简便、迅速，但不易达到很高的测量精度。观、简便、迅速，但不易达到很高的测量精度。 间接测量间接测量 首先

5、，对和被测量有确定函数关系的几个量进行测量，然后，首先，对和被测量有确定函数关系的几个量进行测量，然后，再将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需结果。这种测再将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需结果。这种测量方法，属于间接测量。例如，测量直流电功率时，根据量方法，属于间接测量。例如，测量直流电功率时，根据P PIUIU的关系，分别对的关系，分别对I I、U U进行直接测量，再计算出功率进行直接测量，再计算出功率P P。在间。在间接测量手续多，花费时间长，当被测量不便于直接测量或没有接测量手续多，花费时间长，当被测量不便于直接测量或没有相应直接测量的仪表时才采用。相应直接测量的仪表时才采用

6、。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件71.1 1.1 航空测试系统的基本概念航空测试系统的基本概念按方法分类按方法分类 等精度测量等精度测量 在保持测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次测量的在保持测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次测量的过程称为等精度测量。（这里所说测量条件包括所有对测量结过程称为等精度测量。（这里所说测量条件包括所有对测量结果产生影响的主客观因素：使用的仪器、方法、步骤、心情、果产生影响的主客观因素：使用的仪器、方法、步骤、心情、检测环境等）检测环境等） 非等精度测量非等精度测量 如果在同一被测量的多次重复测量中，不是所有测量条件都维如果在同一被测量的多次

7、重复测量中，不是所有测量条件都维持不变（如改变某些主客观因素：使用的仪器、方法、步骤、持不变（如改变某些主客观因素：使用的仪器、方法、步骤、疲劳因素、检测环境等）疲劳因素、检测环境等） 电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件81.1.11.1.1测试系统的组成测试系统的组成 测试系统的组成测试系统的组成电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件91.1.21.1.2航空测试系统的特点航空测试系统的特点 被测参数种类繁多被测参数种类繁多 需要实时测量需要实时测量飞机的运动参数飞机的运动参数发动机的工作状态发动机的工作状态各种机载设备的工作状态各种机载设备的工作状态 为了保证测量的准确、可靠，在同

8、一架飞机上为了为了保证测量的准确、可靠，在同一架飞机上为了测量同一被测参数往往需要同时采用多种不同测量测量同一被测参数往往需要同时采用多种不同测量原理原理( (或多套相同测量原理或多套相同测量原理) )的测试系统的测试系统电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件101.1.21.1.2航空测试系统的特点航空测试系统的特点 被测参数随时间的变化规律复杂被测参数随时间的变化规律复杂 当飞机在良好的气象条件下作巡航飞行时，参数可当飞机在良好的气象条件下作巡航飞行时，参数可能为常值，或以缓慢的速度变化，或以一定的幅值能为常值，或以缓慢的速度变化，或以一定的幅值和周期作周期性变化和周期作周期性变化; ;

9、 而在恶劣气象条件下，某些被测参数却会随时间急而在恶劣气象条件下，某些被测参数却会随时间急剧地改变也难以完全重复再现，这时就更需测试系剧地改变也难以完全重复再现，这时就更需测试系统提供准确、可靠的测试信号。统提供准确、可靠的测试信号。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件111.1.21.1.2航空测试系统的特点航空测试系统的特点 需用相同被测参数的设备很多需用相同被测参数的设备很多 在现代飞机上有几百个参数需要测量，而测相同参在现代飞机上有几百个参数需要测量，而测相同参数所需的设备可能是各不相同的。数所需的设备可能是各不相同的。 有的设备需要所测信号为模拟信号，有的用户却需有的设备需要所测

10、信号为模拟信号，有的用户却需要所测信号为数字信号。要所测信号为数字信号。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件121.1.21.1.2航空测试系统的特点航空测试系统的特点 被测参数的综合显示被测参数的综合显示 信息量大、综合化程度高，它把完成某种任务所需信息量大、综合化程度高，它把完成某种任务所需的信息集中于同一显示器中进行形象、直观的显示的信息集中于同一显示器中进行形象、直观的显示，并能根据不同的飞行阶段，并能根据不同的飞行阶段( (或飞行任务或飞行任务) )显示所必显示所必需的信息；需的信息； 该显示系统与各类检测、控制系统相互交联，能相该显示系统与各类检测、控制系统相互交联，能相互提供

11、所需的信息。互提供所需的信息。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件131.1.21.1.2航空测试系统的特点航空测试系统的特点 航空仪表的使用环境条件恶劣航空仪表的使用环境条件恶劣 温度温度航空仪表的使用环境温度变化剧烈，范围航空仪表的使用环境温度变化剧烈，范围(-60(-60+60+60） 空气静压和密度空气静压和密度空气的静压和密度随高度增高而降低，它们的改变将会影空气的静压和密度随高度增高而降低，它们的改变将会影响仪表的电气、机械性能响仪表的电气、机械性能 湿度湿度空气湿度高时，零件容易生锈，使仪表电气绝缘性能降低空气湿度高时，零件容易生锈，使仪表电气绝缘性能降低 振动、冲击和线加速

12、度振动、冲击和线加速度飞行中的空气动力及发动机运转，会使飞机的各部分产生飞行中的空气动力及发动机运转，会使飞机的各部分产生相应的振动，引起仪表附加误差或损坏仪表相应的振动，引起仪表附加误差或损坏仪表电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件141.2 1.2 飞机飞行时所需测量的参数飞机飞行时所需测量的参数 表示飞机运动状态的参数表示飞机运动状态的参数 线运动线运动线位移、线速度和线加速度线位移、线速度和线加速度 角运动角运动角位移、角速度和角加速度角位移、角速度和角加速度 表示发动机工作状态的参数表示发动机工作状态的参数 转速、扭距、振动、压力、温度、流量、密度等转速、扭距、振动、压力、温度、

13、流量、密度等 其他参数其他参数 飞机主要附件（各舵面、起落架、襟翼、副翼等）飞机主要附件（各舵面、起落架、襟翼、副翼等）的位置或状态，液压系统、电气系统等其他机载设的位置或状态，液压系统、电气系统等其他机载设备系统工作参数，各类故障（振动、电源、火灾）备系统工作参数，各类故障（振动、电源、火灾）的监测报警等的监测报警等电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件151.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 飞行状态、飞行姿态信息及其操纵系统工作参飞行状态、飞行姿态信息及其操纵系统工作参数传感器。用于航姿系统、飞参系统、飞行控数传感器。用于航姿系统、飞参系统、飞行控制系统。制系统。 空气

14、压力传感器、动压传感器、静压传感器、总压空气压力传感器、动压传感器、静压传感器、总压传感器、总温传感器、气压高度传感器、空速及失传感器、总温传感器、气压高度传感器、空速及失速、过速告警传感器、马赫数传感器、迎角传感器速、过速告警传感器、马赫数传感器、迎角传感器、姿态角、姿态角( (俯仰角、倾斜角俯仰角、倾斜角) )传感器传感器地平仪，航向地平仪，航向角传感器、操纵控制面（升降舵、方向舵、副冀、角传感器、操纵控制面（升降舵、方向舵、副冀、襟翼、安定面、调整片、扰流板等襟翼、安定面、调整片、扰流板等) )位置传感器等位置传感器等电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件161.3 1.3 航空测试中

15、的传感器航空测试中的传感器 导航、定位参数传感器。用于导航系统、通信导航、定位参数传感器。用于导航系统、通信系统。系统。惯导组件、气压高度传感器、真空速传感器、地速惯导组件、气压高度传感器、真空速传感器、地速传感器、航向传感器、无线电高度传感器等传感器、航向传感器、无线电高度传感器等 动力装置及燃油、滑油参数传感器。用于发动动力装置及燃油、滑油参数传感器。用于发动机及进气道系统、燃油管理系统和滑油系统。机及进气道系统、燃油管理系统和滑油系统。进气压力传感器、进气温度传感器、涡轮转速和扭进气压力传感器、进气温度传感器、涡轮转速和扭距传感器、压力比传感器、振动传感器、气缸温度距传感器、压力比传感器

16、、振动传感器、气缸温度传感器、排气温度传感器等传感器、排气温度传感器等电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件171.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 武器与火控参数传感器。用于机载武器、火控武器与火控参数传感器。用于机载武器、火控系统和雷达探测系统。系统和雷达探测系统。雷达探测器、激光探测器、图像传感器、吊挂载荷雷达探测器、激光探测器、图像传感器、吊挂载荷传感器等传感器等 其他机载设备系统工作参数传感器。用于液压其他机载设备系统工作参数传感器。用于液压系统、电气系统、环控系统、起落架系统、救系统、电气系统、环控系统、起落架系统、救生系统和安全与防护系统等。生系统和安全与防护系

17、统等。液压油压力传感器、发动机过热传感器、坐舱压力液压油压力传感器、发动机过热传感器、坐舱压力传感器、起落架位置传感器等传感器、起落架位置传感器等电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件181.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 空速管空速管电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件191.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件201.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 侧滑角传感器侧滑角传感器电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件211.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 迎角传感器迎角传感器电子信息

18、与自动化学院航空传感器与控制元件221.3 1.3 航空测试中的传感器航空测试中的传感器 静压孔静压孔电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件231.4 1.4 电子综合显示系统电子综合显示系统B737仪表板仪表板B737-NG仪表板仪表板A320仪表板仪表板电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件241.4 1.4 电子综合显示系统电子综合显示系统平视显示器平视显示器头盔综合显示器头盔综合显示器电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件251.5 1.5 航空测试系统应用航空测试系统应用 用于飞机自动控制系统用于飞机自动控制系统电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件261.5 1.5 航空测

19、试系统应用航空测试系统应用 用于综合导航系统用于综合导航系统2022-1-22第二章第二章 测试系统的静态特性与测试系统的静态特性与数据处理数据处理中国民航大学电子信息与自动化学院钟伦珑电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件28第第二二章章 测试系统的静态特性与数据处理测试系统的静态特性与数据处理2.1 测试系统的静态特性一般描述2.2 测试系统的静态误差 2.3 测试系统的静态标定2.4 测试系统的注意静态性能及其指标电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件292.12.1测试系统的静态特性一般描述测试系统的静态特性一般描述v 静态特性静态特性就是指静态测试过程中，测试系统的输出量就是指静

20、态测试过程中，测试系统的输出量y y与输入量与输入量x x之间的函数关系之间的函数关系 称为测试系统的标定系数称为测试系统的标定系数k 称为阶数称为阶数关系式与时间无关关系式与时间无关0( )kiiiyf xa xia电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件302.12.1测试系统的静态特性一般描述测试系统的静态特性一般描述v 当当k1 1时，静态特性可以表示为：时，静态特性可以表示为：系统的静态特性为一条直线系统的静态特性为一条直线 称为零位输出称为零位输出 称为静态传递系数称为静态传递系数( (或静态增益或静态增益) )01yaa x0a1a电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件312.

21、12.1测试系统的静态特性一般描述测试系统的静态特性一般描述v 当测试系统的零位输出被补偿后静态特性变为：当测试系统的零位输出被补偿后静态特性变为：这时称测试系统为这时称测试系统为线性线性的的1ya x电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件322.22.2测试系统的静态误差测试系统的静态误差v静态误差静态误差 真值真值描述事物状态及其变化过程的被测参数在客观上存在描述事物状态及其变化过程的被测参数在客观上存在一个真实的值，简称被测量的真值，记为一个真实的值，简称被测量的真值，记为 无失真输出值无失真输出值将真值作用于无失真测试系统（幅频常数、相频线性将真值作用于无失真测试系统（幅频常数、相频

22、线性）上，以测试系统的输出值）上，以测试系统的输出值 来表示被测真值的大小来表示被测真值的大小 实际输出值实际输出值由于其实现结构及参数、测量原理、测试方法的不完由于其实现结构及参数、测量原理、测试方法的不完善，或由于使用环节条件的变化，致使测试系统给出善，或由于使用环节条件的变化，致使测试系统给出的输出值的输出值 不等于无失真输出值不等于无失真输出值 。txtytyay电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件332.22.2测试系统的静态误差测试系统的静态误差 测试误差测试误差定义实际输出和无失真输出之间的差值为测试误差，定义实际输出和无失真输出之间的差值为测试误差，即即: :测试误差的大小

23、是衡量测试系统、测试技术水平的重测试误差的大小是衡量测试系统、测试技术水平的重要技术指标。要技术指标。atyyy 电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件342.2.12.2.1误差的分类误差的分类 按表达形式分类按表达形式分类 按出现的规律分类按出现的规律分类 按产生的原因分类按产生的原因分类绝对误差相对误差系统误差随机误差过失误差原理误差构造误差使用误差电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件352.2.12.2.1误差的分类误差的分类v绝对误差和相对误差绝对误差和相对误差 绝对误差绝对误差指被测参数的输出值指被测参数的输出值 和相应真值和相应真值 之间的差之间的差常把与绝对误差大小相等、

24、符号相反的量称为常把与绝对误差大小相等、符号相反的量称为修正量修正量aytyattayyyyyy 电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件362.2.12.2.1误差的分类误差的分类为了便于获得各种主要被测参数的真值，统一计量标准，为了便于获得各种主要被测参数的真值，统一计量标准，各国标准计量局和国际有关机构都设立了各种实物基准和各国标准计量局和国际有关机构都设立了各种实物基准和标准器，并指定以它们的数值作为相应被测参数的近似真标准器，并指定以它们的数值作为相应被测参数的近似真值，还规定一切测试系统的实测值均分别与其比较，以确值，还规定一切测试系统的实测值均分别与其比较，以确定其误差。这种确定

25、测试系统误差的过程称为定其误差。这种确定测试系统误差的过程称为标定或校准标定或校准例如：“1米”的定义改为以铂铱合金制成的国际米原器的标准长度。“1米”被定义为平面电磁波（光）在“1/299,792,458秒”的持续时间内在真空中传播行经的长度。 “米原器”和“千克原器” 电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件372.2.12.2.1误差的分类误差的分类 相对误差相对误差测试技术中将绝对误差与同量纲的约定值的百分比称为测试技术中将绝对误差与同量纲的约定值的百分比称为“相对误差相对误差”。根据所取约定值的不同，可分别定义为如下根据所取约定值的不同，可分别定义为如下4 4类：类：(1)(1)标称

26、相对误差标称相对误差(2)(2)实际相对误差实际相对误差由于由于 ，且有，且有 ，标称相对误差和实际相对误差可相互代替，标称相对误差和实际相对误差可相互代替100%styy100%aayyayy tayy电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件382.2.12.2.1误差的分类误差的分类 (3)(3)额定相对误差额定相对误差 是测试系统输出的最大值和最小值是测试系统输出的最大值和最小值 (4)(4)最大额定相对误差最大额定相对误差maxmin100%rayyymaxmaxmaxmin100%yyymaxminyy、电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件392.2.12.2.1误差的分类误差的

27、分类v系统误差、随机误差与过失误差系统误差、随机误差与过失误差 系统误差系统误差在测量过程中，如果测量误差保持不变，或按一定规在测量过程中，如果测量误差保持不变，或按一定规律变化，则称这类误差为律变化，则称这类误差为“系统误差系统误差”。系统性误差产生的主要原因系统性误差产生的主要原因 原理误差原理误差 构造误差构造误差 设备误差设备误差 环境误差环境误差 人员误差人员误差电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件402.2.12.2.1误差的分类误差的分类 随机误差随机误差又称偶然误差。在相同的条件下对同一参数进行多次又称偶然误差。在相同的条件下对同一参数进行多次重复测量时，所得各次测量值的误

28、差，其大小和符号重复测量时，所得各次测量值的误差，其大小和符号各不相同，且变化无确定性规律，但其平均值却随着各不相同，且变化无确定性规律，但其平均值却随着测量次数的增加而趋于零。测量次数的增加而趋于零。产生随机误差的原因与产生系统误差的原因相同产生随机误差的原因与产生系统误差的原因相同电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件412.2.12.2.1误差的分类误差的分类 过失误差过失误差又称粗大误差。这是由于测量过程中，测量者在操作又称粗大误差。这是由于测量过程中，测量者在操作、读数、记录、计算等过程中粗心大意所造成的一次、读数、记录、计算等过程中粗心大意所造成的一次性较大的误差。这类误差在合理

29、判断后，应予以舍弃性较大的误差。这类误差在合理判断后，应予以舍弃电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件422.2.22.2.2单参数测试系统静态误差分析单参数测试系统静态误差分析v单参数测试系统静态特性方程单参数测试系统静态特性方程x x：输入被测量：输入被测量y: y: 输出量输出量 ：由测试系统工作原理、结构参数、材料、使用环境：由测试系统工作原理、结构参数、材料、使用环境 条件所确定的系数条件所确定的系数在设计、制造和使用测试系统时，总是力图使系数在设计、制造和使用测试系统时，总是力图使系数在任何情况下均能保持不变，但在工程实践中在任何情况下均能保持不变，但在工程实践中要做到这一点却是

30、非常困难的。要做到这一点却是非常困难的。012(,., )nyf a a aax012,.na a aa012,.na a aa电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件432.2.22.2.2单参数测试系统静态误差分析单参数测试系统静态误差分析v考虑系数考虑系数 产生微小偏差产生微小偏差 ，可得相应的误差为，可得相应的误差为 ：测量环节系数：测量环节系数 变化了变化了 所引起的测试系统输出的变化，所引起的测试系统输出的变化，即相应的测量误差即相应的测量误差iaa0niiifyaa iifaaiaia为了减小误差，就是要减小 ，即要减小 和iifaaifaia电子信息与自动化学院航空传感器与控制

31、元件442.32.3测试系统的静态标定测试系统的静态标定v测试系统的静态特性是通过静态标定或静态校准测试系统的静态特性是通过静态标定或静态校准的过程获得的。的过程获得的。 静态标定静态标定就是在一定的标准条件下，利用一定等级的标定设备就是在一定的标准条件下，利用一定等级的标定设备对测试系统进行多次往复测试的过程对测试系统进行多次往复测试的过程电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件452.3.12.3.1静态标定条件静态标定条件v静态标定条件静态标定条件 对环境的要求对环境的要求 无加速度、无振动、无冲击无加速度、无振动、无冲击; ; 温度在温度在151525;25; 相对湿度不大于相对湿度不

32、大于85%;85%; 大气压力为大气压力为0.1 MPa0.1 MPa电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件462.3.12.3.1静态标定条件静态标定条件 对标定设备的要求对标定设备的要求 当标定设备和被标定的测试系统的确定性系统误差较小或可以当标定设备和被标定的测试系统的确定性系统误差较小或可以补偿，而只考虑它们的随机误差时，应满足如下条件：补偿，而只考虑它们的随机误差时，应满足如下条件： ：标定设备的随机误差：标定设备的随机误差 ：被标定的测试系统的随机误差：被标定的测试系统的随机误差 如果标定设备和被标定的测试系统的随机误差比较小，只考虑如果标定设备和被标定的测试系统的随机误差比较小

33、，只考虑它们的系统误差时，应满足如下条件：它们的系统误差时，应满足如下条件： ：标定设备的系统误差：标定设备的系统误差 ：被标定的测试系统的系统误差：被标定的测试系统的系统误差13smsm110smsm电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件472.3.22.3.2测试系统的静态特性测试系统的静态特性在静态标定条件下，在标定的范围内，选择在静态标定条件下，在标定的范围内，选择n n个测量点个测量点 ；共进行；共进行m m个循环，可以得到个循环，可以得到2mn2mn个测试数据。个测试数据。正行程的第正行程的第j j个循环，第个循环，第i i个测量点为个测量点为 ；反行程第；反行程第j j个循环，

34、第个循环，第i i个测量点为个测量点为对于第对于第i i个测点，所对应的平均输出为：个测点，所对应的平均输出为：,1,2.,ix in( ,)iuijx y( ,)idijx y11()2muijdijijyyym电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件482.3.22.3.2测试系统的静态特性测试系统的静态特性用有关方法拟合成如图曲线来表示用有关方法拟合成如图曲线来表示电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件492.42.4测试系统的主要静态性能指标及其计算测试系统的主要静态性能指标及其计算v主要静态性能指标主要静态性能指标 测量范围测量范围 量程量程 静态灵敏度静态灵敏度 分辨力与分辨率分

35、辨力与分辨率 漂移漂移 温漂温漂 线性度线性度 符合度符合度 迟滞迟滞 重复性重复性电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件502.42.4测试系统的主要静态性能指标及其计算测试系统的主要静态性能指标及其计算 产品型号：CLBSB板环式拉压力传感器主要技术指标 测量范围：0-1000Kg 输出灵敏度：1.5-2.0V/V 非线性： 0.0级 ；0.05级 ；0.1级 迟滞： 0.0级 ；0.05级 ；0.1级 重复性：0.0级 ；0.05级 ；0.1级 综合精度：0.03级；0.1级 零点温度系数： 0.05%F.S 灵敏度温度系数：0.05%F.S 输入阻抗： 68530 ；输出阻抗： 65

36、05 激励电压： 10V(或12V） ； 工作温度： -20-+80电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件512.4.12.4.1测量范围测量范围 测量范围测量范围测试系统所能测量到的最小被测量测试系统所能测量到的最小被测量( (输入量输入量) )值值 与最大与最大被测量被测量( (输入量输入量) )值值 之间的范围称为测试系统的测量范之间的范围称为测试系统的测量范围，即围，即minxmaxxminmax(,)xx电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件522.4.22.4.2量程量程 量程量程测试系统测量范围的上限值测试系统测量范围的上限值 、与下限值、与下限值 的代数的代数差差 称为量程

37、。称为量程。例如：例如：一温度测试系统的测量范围是一温度测试系统的测量范围是-60-60125125，那么该测试系统的量，那么该测试系统的量程为程为185185maxxminxmaxminxx电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件532.4.32.4.3静态灵敏度静态灵敏度 静态灵敏度静态灵敏度测试系统被测量的单位变化量引起的输出变化量称为测试系统被测量的单位变化量引起的输出变化量称为静态灵敏度静态灵敏度 某一测点处的静态灵敏度是其静态特性曲线的斜率某一测点处的静态灵敏度是其静态特性曲线的斜率 在优化敏感元件的结构及其参数时，就要使敏感元在优化敏感元件的结构及其参数时，就要使敏感元件的输出对

38、被测量的灵敏度尽可能大，而对于干扰件的输出对被测量的灵敏度尽可能大，而对于干扰量的灵敏度尽可能小量的灵敏度尽可能小0lim()xydySxdx 电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件542.4.42.4.4分辩力与分辨率分辩力与分辨率v测试系统的输出测试系统的输出/ /输入特性曲线在整个测量范围内输入特性曲线在整个测量范围内不可能做到处处连续。输入量变化太小时，输出不可能做到处处连续。输入量变化太小时，输出量不会发生变化，只有当输入的变化量达到一定量不会发生变化，只有当输入的变化量达到一定程度时，输出量才发生变化。因此，从微观来看程度时，输出量才发生变化。因此，从微观来看，实际测试系统的特性

39、曲线有许多微小的起伏。，实际测试系统的特性曲线有许多微小的起伏。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件552.4.42.4.4分辩力与分辨率分辩力与分辨率 分辨力分辨力对于实际标定过程的第对于实际标定过程的第i i个测点个测点 ，当有，当有 变化时变化时，输出就有可观测到的变化，那么，输出就有可观测到的变化，那么 就是该测点处就是该测点处的分辨力。的分辨力。各测点处的分辨力是不一样的。在全部工作范围内，各测点处的分辨力是不一样的。在全部工作范围内，都能够产生可观测输出变化的最小输入量的最大值都能够产生可观测输出变化的最小输入量的最大值 就是该测试系统的分辨力。就是该测试系统的分辨力。 分辨率

40、分辨率ix,minix,minix,minmaxix,minmaxminmaxixrxx电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件562.4.52.4.5漂移漂移 漂移漂移当测试系统的输入和环境温度不变时，输出量随时间当测试系统的输入和环境温度不变时，输出量随时间变化的现象就是漂移，又称时漂。变化的现象就是漂移，又称时漂。它是测试系统内部各个环节性能不稳定或由于内部温它是测试系统内部各个环节性能不稳定或由于内部温度变化引起的，反映了测试系统的稳定性指标。通常度变化引起的，反映了测试系统的稳定性指标。通常考察测试系统时漂的时间范围可以是一个小时、一天考察测试系统时漂的时间范围可以是一个小时、一天、

41、一个月、半年或一年等、一个月、半年或一年等电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件572.4.62.4.6温漂温漂 温漂温漂由外界环境温度变化引起的输出量变化现象称为温漂由外界环境温度变化引起的输出量变化现象称为温漂零点温漂零点温漂：即测试系统零点处的温漂：即测试系统零点处的温漂 : :在规定的温度在规定的温度( (高温或低温高温或低温)t)t2 2保温一小时后，测保温一小时后，测 试系统试系统零点零点输出的平均值输出的平均值; ; : :在室温在室温t t1 1时，测试系统时，测试系统零点零点输出的平均值输出的平均值; ; : :在室温在室温t t1 1时，测试系统时，测试系统满量程满量程输

42、出的平均值。输出的平均值。2100121( )( )100%( )()FSy ty tyttt20( )y t10( )y t1( )FSyt电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件582.4.62.4.6温漂温漂灵敏度温漂灵敏度温漂：即引起测试系统特性斜率变化的：即引起测试系统特性斜率变化的漂移。漂移。 : :在规定的温度在规定的温度( (高温或低温高温或低温)t)t2 2保温一小时保温一小时后时，测试系统后时，测试系统满量程满量程输出的平均值。输出的平均值。21121( )( )100%( )()FSFSFSytytyttt2( )FSyt电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件592.4

43、.72.4.7线性度线性度 线性度线性度由于种种原因测试系统实测的输入输出关系并不是一由于种种原因测试系统实测的输入输出关系并不是一条直线，因此测试系统实际的静态特性的校准特性曲条直线，因此测试系统实际的静态特性的校准特性曲线与某一参考直线不吻合程度的最大值就是线性度线与某一参考直线不吻合程度的最大值就是线性度 : :校准点平均输出值与所选定参考直线的最大偏差校准点平均输出值与所选定参考直线的最大偏差 : :满量程输出满量程输出()100%LmaxLFSyy()LmaxyFSy电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件602.4.72.4.7线性度线性度 绝对线性度绝对线性度参考直线事先参考直线

44、事先规定好，与标规定好，与标定无关定无关 端基线性度端基线性度电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件612.4.72.4.7线性度线性度 平移端基线性度平移端基线性度 正、负偏差的绝对值相等正、负偏差的绝对值相等电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件622.4.72.4.7线性度线性度 最小二乘线性度最小二乘线性度使偏差平方和最小使偏差平方和最小 独立线性度独立线性度最佳直线指的是，依此直线作为参考直线时，得到的最佳直线指的是，依此直线作为参考直线时，得到的最大偏差是最小的。最大偏差是最小的。2211()()()iiiiinniiiiiyabxyyyyabxJyyabx电子信息与自动化学院

45、航空传感器与控制元件632.4.82.4.8符合度符合度 符合度符合度对于非线性系统，其静态特征为非线性曲线。实际标对于非线性系统，其静态特征为非线性曲线。实际标定得到的测点相对于某一非线性参考曲线的偏差程度定得到的测点相对于某一非线性参考曲线的偏差程度就是符合度就是符合度考虑参考曲线时应当考虑以下原则：考虑参考曲线时应当考虑以下原则： 应满足所需要的拟合精度要求应满足所需要的拟合精度要求; ; 函数的形式尽可能简单函数的形式尽可能简单; ; 选用多项式时，其阶次尽可能低。选用多项式时，其阶次尽可能低。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件642.4.92.4.9迟滞迟滞 迟滞迟滞由于测试系

46、统的机械部分的摩擦和间隙、敏感结构材由于测试系统的机械部分的摩擦和间隙、敏感结构材料等的缺陷、磁性材料的磁滞等，测试系统同一个输料等的缺陷、磁性材料的磁滞等，测试系统同一个输入量对应的正、反行程的输出不一致，这一现象就是入量对应的正、反行程的输出不一致，这一现象就是“迟滞迟滞”。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件652.4.92.4.9迟滞迟滞对于第对于第i i个测点，其正、反行程输出的平均校准点分别为个测点，其正、反行程输出的平均校准点分别为第第i i个测点的正、反行程的偏差为个测点的正、反行程的偏差为则迟滞指标为：则迟滞指标为：迟滞误差为：迟滞误差为：11muiuijjyym11md

47、idijjyym. i Huidiyyymax,()max()Hi Hyymax()100%2HHFSyy电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件662.4.102.4.10重复性重复性 重复性重复性同一个测点，测试系统按同一方向作全量程的多次重同一个测点，测试系统按同一方向作全量程的多次重复测量时，每一次的输出值都不一样，其大小是随机复测量时，每一次的输出值都不一样，其大小是随机的。为反映这一现象，引入重复性指标。的。为反映这一现象，引入重复性指标。可以利于极差法和贝赛尔公式法计算第可以利于极差法和贝赛尔公式法计算第i i个测点的个测点的标准标准差。差。电子信息与自动化学院航空传感器与控制元

48、件672.4.102.4.10重复性重复性 极差法极差法 ：极差，即第：极差，即第i i个测点正行程的个测点正行程的m m个标定值中的最大值与最小值个标定值中的最大值与最小值之差，即：之差，即： ：极差系数，取决于测量循环次数，即样本容量：极差系数，取决于测量循环次数，即样本容量m m类似可以得到第类似可以得到第i i个测点反行程的极差个测点反行程的极差uiuimWsduiWmax()min()uiuijuijWyymd电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件682.4.102.4.10重复性重复性 贝赛尔公式贝赛尔公式 方差的一种无偏、一致估计值方差的一种无偏、一致估计值 类似可以得到第类似

49、可以得到第i i个测点反行程的方差个测点反行程的方差2221111()()11mmuiuijuijuijjsyyymm电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件692.4.102.4.10重复性重复性 整个测量范围的标准差整个测量范围的标准差 若正行程的子样标准偏差和反行程的样本标准差有若正行程的子样标准偏差和反行程的样本标准差有相等数学期望相等数学期望, ,则第则第i i个测点的样本标准差为：个测点的样本标准差为： 若全部若全部n n个测点，当认为是等精度测量时个测点，当认为是等精度测量时 也可以利用也可以利用n n个测点的正反行程子样标准偏差中的最个测点的正反行程子样标准偏差中的最大值来计算

50、整个测试过程的标准差。大值来计算整个测试过程的标准差。220.5()iuidisss2221111()2nniuidiiissssnnmax(,)uidisss电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件702.4.102.4.10重复性重复性 测试系统的重复性指标测试系统的重复性指标 其物理意义是其物理意义是: :在整个测量范围内，测试系统相对于满量程输在整个测量范围内，测试系统相对于满量程输出的随机误差不超过出的随机误差不超过 的置信概率为的置信概率为99.73%99.73%。3100%RFSsyR电子信息与自动化学院航空传感器与控制元件712.4.112.4.11误差的合成误差的合成v测试系