[科普中國]-靜態(tài)特性

測試裝置的基本特性包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性。信號與系統(tǒng)有著十分密切的關(guān)系，為了真實地傳輸信號，系統(tǒng)必須具備一些必要的特性，通常用靜態(tài)特性和動態(tài)特性來描述。

簡介信號與系統(tǒng)有著十分密切的關(guān)系，為了真實地傳輸信號，系統(tǒng)必須具備一些必要的特性，通常用靜態(tài)特性和動態(tài)特性來描述。

靜態(tài)特性反映的是當(dāng)信號為定值或變化緩慢時，系統(tǒng)的輸出與輸入的關(guān)系，它可以用一個相應(yīng)的代數(shù)方程來描述。

靜態(tài)特性在過程控制系統(tǒng)中定義為穩(wěn)態(tài)時控制過程被控參數(shù)與控制變量之間的關(guān)系。

靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有線性度、量測范圍和量程、遲滯和重復(fù)性、靈敏度、分辨力和閾值、穩(wěn)定性、漂移和靜態(tài)誤差。

鍋爐的靜態(tài)特性鍋爐在不同穩(wěn)定工況下，參數(shù)之間變化關(guān)系（如過熱器溫度與過量空氣系數(shù)同鍋爐效率之間的關(guān)系）稱為鍋爐的靜態(tài)特性。

進行鍋爐靜態(tài)特性試驗的目的，是為了確定鍋爐的最佳工況，以作為運行調(diào)節(jié)的依據(jù)。

當(dāng)鍋爐由于某一個或同時有幾個工況參數(shù)發(fā)生變化，而使鍋爐由一種穩(wěn)定工況變動到另一種新的穩(wěn)定工況時，這一變動過程稱為動態(tài)過程或過渡過程和不穩(wěn)定過程。在不穩(wěn)定過程中，各參數(shù)的變化特性稱為鍋爐的動態(tài)特性。

進行鍋爐動態(tài)特性試驗的目的是為了整定自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)及設(shè)備提供條件。1

傳感器的靜態(tài)特性傳感器作為感受被測量信息的器件，總是希望它能按照一定的規(guī)律輸出有用信號，因此需要研究其輸出――輸入的關(guān)系及特性，以便用理論指導(dǎo)其設(shè)計、制造、校準(zhǔn)與使用。理論和技術(shù)上表征輸出――輸入之間的關(guān)系通常是以建立數(shù)學(xué)模型來體現(xiàn)，這也是研究科學(xué)問題的基本出發(fā)點。由于傳感器可能用來檢測靜態(tài)量(即輸入量是不隨時間變化的常量)、準(zhǔn)靜態(tài)量或動態(tài)量(即輸入量是隨時間而變化的量)，理論上應(yīng)該用帶隨機變量的非線性微分方程作為數(shù)學(xué)模型，但這將在數(shù)學(xué)上造成困難。由于輸入信號的狀態(tài)不同，傳感器所表現(xiàn)出來的輸出特性也不同，所以實際上，傳感器的靜、動態(tài)特性可以分開來研究。因此，對應(yīng)于不同性質(zhì)的輸入信號，傳感器的數(shù)學(xué)模型常有動態(tài)與靜態(tài)之分。由于不同性質(zhì)的傳感器有不同的內(nèi)在參數(shù)關(guān)系(即有不同的數(shù)學(xué)模型)，它們的靜、動態(tài)特性也表現(xiàn)出不同的特點。在理論上，為了研究各種傳感器的共性，本節(jié)根據(jù)數(shù)學(xué)理論提出傳感器的靜、動態(tài)兩個數(shù)學(xué)模型的一般式，然后，根據(jù)各種傳感器的不同特性再作以具體條件的簡化后給予分別討論。應(yīng)該指出的是，一個高性能的傳感器必須具備有良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，這樣才能完成無失真的轉(zhuǎn)換。

傳感器的主要靜態(tài)性能指標(biāo)傳感器的靜態(tài)特性是通過各靜態(tài)性能指標(biāo)來表示的，它是衡量傳感器靜態(tài)性能優(yōu)劣的重要依據(jù)。靜態(tài)特性是傳感器使用的重要依據(jù)，傳感器的出廠說明書中一般都列有其主要的靜態(tài)性能指標(biāo)的額定數(shù)值。

傳感器可完成將某一輸入量轉(zhuǎn)換為可用信息，因此，總是希望輸出量能不失真的反映輸入量。在理想情況下，輸出輸入給出的是線性關(guān)系，但在實際工作中，由于非線性(高次項的影響)和隨機變化量等因素的影響，不可能是線性關(guān)系。所以，衡量一個傳感器檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有：靈敏度、分辨率、線性度、遲滯（滯環(huán)）、重復(fù)性。2

靜態(tài)特性的表示方法方程表示方法靜態(tài)數(shù)學(xué)模型是指在靜態(tài)信號作用下(即輸入量對時間t的各階導(dǎo)數(shù)等于零)得到的數(shù)學(xué)模型。傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器在靜態(tài)工作條件下的輸入輸出特性。所謂靜態(tài)工作條件是指傳感器的輸入量恒定或緩慢變化而輸出量也達到相應(yīng)的穩(wěn)定值的工作狀態(tài)，這時，輸出量為輸入量的確定函數(shù)。若在不考慮滯后、蠕變的條件下，或者傳感器雖然有遲滯及蠕變等但僅考慮其理想的平均特性時，傳感器的靜態(tài)模型的一般式在數(shù)學(xué)理論上可用n次方代數(shù)方程式來表示。

曲線表示法要使傳感器和計算機聯(lián)機使用，傳感器的靜態(tài)特性用數(shù)學(xué)方程表示是必不可少的，但是，為了直觀地、一目了然地看出傳感器的靜態(tài)特性，使用圖線（靜態(tài)特性曲線）來表示靜態(tài)特性顯然是較優(yōu)越的方式。圖線能表示出傳感器特性的變化趨勢以及何處有最大或最小的輸出，何處傳感器靈敏度高，何處低。當(dāng)然，也能通過其特性曲線，粗略地判別出是線性或非線性傳感器。作曲線的步驟大體是：圖紙選擇、坐標(biāo)分度、描數(shù)據(jù)點、描曲線、加注解說明。通常，傳感器的靜態(tài)特性曲線可繪在直角坐標(biāo)中，根據(jù)需要，也可以采用對數(shù)或半對數(shù)坐標(biāo)。軸永遠表示被測量，軸則永遠代表輸出量。坐標(biāo)的最小分格應(yīng)與傳感器的精度級別相應(yīng)。分度過細，超出傳感器的實際精度需要，將會造成曲線的人為起伏，表現(xiàn)出虛假精度和讀出無效數(shù)字；分度過粗將降低曲線的讀數(shù)精度，曲線表現(xiàn)得過于平直，可讀性大為削弱。

列表表示法列表法就是把傳感器的輸入輸出數(shù)據(jù)按一定的方式順序排列在一個表格之中。列表的優(yōu)點是：簡單易行；形式緊湊；各數(shù)據(jù)易于進行數(shù)量上的比較；便于進行其他處理，如繪制曲線、進行曲線擬合、進行插值計算，或求一組數(shù)據(jù)的差分或差商等。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

張靜 - 副教授 - 西南大學(xué)