DMP第1章_绪论_110330

测量系统的传递关系 y(t ) { x(t ) } 越复杂 越难找到接近它的数学模型 y(t ) *{x(t )} ！ ！
有的时候，原本要求的被测量可能并不随时间变化，但为 了提高测量效率等原因，可能通过某种可靠的方法将其转化为 随时间变化的量来测量，如
柱形工件的截面形状测量
要求的被测量 r ( ) 不随时间变化。
1 (Y ) (Y ) ；
1 * 1
2 (t ) { y(t )} { y(t )} . 2 (t ) 通常会比 1 大得多！
1 * 1
x(t ) X 时， Y (X )
1 * 1 (Y ) 1 (Y ) ；
相应地，会 x*b (t ) { y(t )} x*g (t ) *1{ y(t )} g 产生不同的 测量结果及 b (t ) x*b (t ) x(t ) 动 态 测 量 误 g (t ) x*g (t ) x(t ) 差。
1 *b
测量结果： x* (t ) *1{ y(t )}
在测量过程中，如果测量系统感觉到输入量在随时间变化， 则其状态也会随之发生变化，而由于系统结构特性的不完美 （不可避免的惯性、阻滞、…）,使得这种跟随并不能及时、准 确地完成，从而造成测量系统的输出量与输入量之间形成比较 复杂的传递关系！
有误差的测量结果
这才是所谓“动态测 量” 的关键问题！
在测量过程中，如果 测量系统感觉到输入量在 随时间变化，则其状态也 会随之发生变化，而由于 系统结构特性的不完美 （不可避免的惯性、阻 滞、…）,使得这种跟随 并不能及时、准确地完成， 从而造成测量系统的输出 量与输入量之间形成比较 复杂的传递关系！
x(t ) 随时间变化时， y(t ) { x(t ) }
2 (t ) *1{ y(t )} 1{ y(t )} .
2 (t ) 通常会比 1 大得多！
有误差的测量结果
有必要关 注被测量 x(t ) 是否随 时间变化？
有误差的测量结果
有必要关 注被测量 x(t ) 是否随 时间变化？
身管发射武器膛压测量
1.1 动态测量的基本含义 测量的首要技术工作——将形形色色的被测量转换成信息 需求者可以感知的形式——完成此项工作的一套
仪器、设备与装置统称为测量系统。
测量系统与被测量
1.1 动态测量的基本含义
测量系统及其输入量、输出量
站在测量系统的角度来看，一般情况 下，被测量x(t)是它的输入量，信息需 求者可以感知的量y(t) 是它的输出量。
被测量的 “变”与“不变”，本应取决信息 需求者的感觉！…..但在没有先验知识时，也只能 依靠测量系统的感觉！
被测量随时间变化
被测量不随时间变化
动态测量 静态测量
有误差的测量结果
世间万物都在不 停的运动中，不存 在绝对恒定不变的 物理量！
动态测量：在测量过程中，被测量会发生测 量系统可以感觉的变化！
Y (X )
Y (X ) 通常比 x(t ) 随时间变化时
的 y(t ) { x(t ) } 简单得多！ ！
测量系统的实际关系 y(t ) { x(t ) } 越复杂 越难找到与其相近的数学模型 y(t ) *{ x(t ) } ! ！ x* (t ) *1{ y(t )} 与 x(t ) 的差别可能越大！
柱形工件的截面形状测量
由距离传感器及其信号调理与显示仪器所构成测 量系统所接受的输入量 x(t ) 是随时间变化的，也存在 “动态测量”问题！
有误差的测量结果
“动态测量”时，测量系统接受 的输入量（被测量）,以及它产生的 输出量都是随时间变化的量，这些 随时间变化的量包含“信息需求者” 想要的信息，统称为信号！
b (t ) 、 g (t ) 、…均不能完全确定！
但在测量时，采用不同数学模型所产生的动态测量误 差的差值（也是相应测量结果的差值）是可以计算的！
bg (t ) b (t ) g (t ) x*b (t ) x*g (t )
{ y (t )} { y (t )}
1.1 动态测量的基本含义
测量系统将被测量x(t)转换成y(t)时，需保证：
1.信息需求者可以感知y(t)； 2.信息需求者可以由y(t)正确领会x(t) ！
完全正确的测量结果
对测量系统的理想要求
测量系统将被测量x(t)转换成y(t)时，需保证：
1.信息需求者可以感知y(t)；
2.信息需求者可以由y(t)正确领会x(t) ！
测量结果： x* (t ) *1{ y(t )}
动态测量误差： (t ) x* (t ) x(t )
测量结果： x* (t ) *1{ y(t )}
动态测量误差： (t ) x* (t ) x(t )
在实际的动态测量中，针对同样的被测量 与测量系统，可能采用不同的数学模型： …、 y(t ) *b {x(t )}、…、 y(t ) *g {x(t )}、….
有误差的测量结果
理论及实践经验表明： 测量系统的实际输入输出关系 y(t ) {x(t ) } , 不仅取决于测量系统的自身结构及所处环境， 而 且与其所接受输入量 x(t ) 的特性密切相关！ ！
有误差的测量结果
测量系统的输入量不随时间变化的情况
对于实用的测量系统（具有线性、时不变 性质）—— 若输入量不随时间变化：x(t ) X ，则其输 出量也不会随时间变化： y(t ) Y ；其输入输 出关系可表述为： Y (X ) 。
{ y (t )} x(t ) *b1{ y (t )} 1{ y (t )}
1 *b
g (t ) x*g (t ) x(t )
*1{ y (t )} x(t ) g *1{ y (t )} 1{ y (t )} g
测量时，被测量 x(t ) 是未知的，测量系统的真实输入 输出关系 y(t ) {x(t )} 也是无法完全确定的！
测量误差： (t ) x* (t ) x(t )
对于同一次测量， 采用不同的测量系统数学模型会有质量 不同的测量结果： x*1 (t ) *1{ y(t )} 、 x*2 (t ) *21{ y(t )} 、 x*3 (t ) *1{ y(t )} 、…. 1 3 测量误差也会相应不同！
被测量的 “变”与“不变”，本应取决信息 需求者的感觉！…..但在没有先验知识时，也只能 依靠测量系统的感觉！
有误差的不会发生 测量系统可以感觉 的变化！
动态测量：在测量过程 中，被测量会发生测量 系统可以感觉的变化！
无论是静态测量，还是动态测量，工作目标都一样： 将被测量的量值尽量正确地提供给信息需求者！ 单纯甄别“静态测量”与“动态测量”的文字定义 并没有多大实际意义！！
从“便于理解”的角度考虑， 理想的数学模型是常系数比例模型：
y(t ) k* x(t )
其中， k * 是可以确定的比例系数。
动态测量误差： (t ) x* (t ) x(t )
对数学模型的要 求： 便于信息需求 者理解、误差小！
从“便于理解”的角度考虑， 理想的数学模型是常系数比例模型：
信息需求者的感知能力有限——需要将被测量的 值表达成适当的形式，才能让信息需求者知道。
测量的首要技术工作——将形形色色的被测量转换 成信息需求者可以感知的形式。
1.1 动态测量的基本含义 测量的 首要技 术工 作—— 将形形 色色的 被测量 转换成 信息需 求者可 以感知 的形式。
1.1 动态测量的基本含义 测量的 首要技 术工 作—— 将形形 色色的 被测量 转换成 信息需 求者可 以感知 的形式。
有误差的测量结果
测量系统实际能达到的要求
有误差的测量结果
测量系统实际能达到的要求
测量系统的实际输入输出关系： y(t ) {x(t )} 影响因素众多： 系统结构、工作环境、操作方式、输入量的 形式、….. 无法完全掌握！！ ！
有误差的测量结果
测量系统实际能达到的要求
掌握的数学模型： y(t ) *{x(t )}
可以通过各种途径求取多种各有特色的数学模型： y(t ) *1{x(t )} 、 y(t ) *2 {x(t )}、 y(t ) *2 {x(t )}、…. 它们有的简洁便用、 有的误差小、 有的适应范围宽…, 共性是：可求解、有误差。
有误差的测量结果
测量系统实际能达到的要求
测量结果： x* (t ) *1{ y(t )}
第1章封面
《动态测量原理》
第1章 绪 论
第1章
绪 论
第1章目录
§1-1 动态测量的基本含义 §1-2 动态测量误差辨析 §1-3 动态测量原理的研究范畴 §1-4 动态(测量)系统的建模方法概述
§1-5 线性时不变动态(测量)系统的基本特性
§1-6 动态误差修正与动态特性补偿的基本概念
1.1 动态测量的基本含义
1 *b 1 *g
动态测量误差： (t ) x* (t ) x(t )
采用不同的数学模型，会产生不 同的测量结果及动态测量误差。
究竟采用哪种数学模型？
应该兼顾考虑便于信息需求者 理解和误差小两方面的要求？
动态测量误差： (t ) x* (t ) x(t )
对数学模型的要求：便于信息需求者理解、 误差小！-- 两者通常会有矛盾！
§1-1 动态测量的基本含义
测量——用适当的方法，测定量的值。 被测定的量——被测量。
测量的前提：
被测量的值包含信息需求者想要了解的信息。 (隐含：信息需求者还不知道被测量的值。）
信息需求者——人、控制器、计算机、„
1.1 动态测量的基本含义
测量的根本任务： 让信息需求者知道被测量的值。