测试装置的静态响应特性分析

如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。静态测量时，装置表现出的响应特性称为静态响应特性。表示静态响应特性的参数，主要有灵敏度、非线性度和回程误差。为了评定测试装置的静态响应特性，通常采用静态测量的方法求取输入-输出关系曲线；作为该装置的标定曲线。理想线性装置的标定曲线应该是直线，但由于各种原因，实际测试装置的标定曲线并非如此。因此，一般还要按最小二乘法原理求出标定曲线的拟合直线。

一、灵敏度

当测试装置的输入x有一增量Δx（图2-1），引起输出y发生相应的变化Δy时，则定义

为该装置的灵敏度。

线性装置的灵敏度S为常数，是输入-输出关系直线的斜率，斜率越大，其灵敏度就越高。非线性装置的灵敏度S是一个变量，即x-y关系曲线的斜率，输入量不同，灵敏度就不同，通常用拟合直线的斜率表示装置的平均灵敏度。灵敏度的量纲由输入和输出的量纲决定。应该注意的是，装置的灵敏度越高，就越容易受外界干扰的影响，即装置的稳定性越差。

图2-1 标定曲线与灵敏度

图2-2 标定曲线与非线性度

二、非线性度

标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。若在标称（全量程）输出范围A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（如图2-2所示）

可见，非线性度的大小与拟合直线的拟合方法有关。除了最小二乘法外，还有其他一些拟合方法。

三、回程误差

实际测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对应于同一个输入量往往有不同的输出量。在同样的测试条件下，若在全量程输出范围内，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为（如图2-3所示）(www.xing528.com)

图2-3 回程误差

回程误差是由迟滞现象产生的，即由于装置内部的弹性元件、磁性元件的滞后特性以及机械部分的摩擦、间隙、灰尘积塞等原因造成的。

四、静态响应特性的其他描述

描述测试装置的静态响应特性还有其他一些术语，现分述如下：

精度：是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标。

灵敏阀：又称为死区，用来衡量测量起始点不灵敏的程度。

分辨力：是指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。

测量范围：是指测试装置能正常测量最小输入量和最大输入量之间的范围。

稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时，输出量随时间变化的程度。

可靠性：是指测试装置无故障工作时间的长短。