测量系统响应特性优化方案

测量系统的特性可由其输入、输出的关系来表征，它是测量系统所呈现出的外部特性，并由其内部结构和参数即系统本身的固有属性所决定。

在选用测量仪器或系统时，要综合考虑多种因素，其中一个重要因素就是测量系统对被测信号变化的响应特性。根据被测信号随时间变化的特点，对测量系统的基本特性可分为三类：①被测信号是静止不变或变化极缓慢的情况，此时测量系统工作在静止状态下，其输入信号与输出信号之间的函数关系，称为测量系统的静态特性；②被测信号是周期性交替变化的情况，此时，测量系统在稳定（交流）状态下工作，在规定的频率范围内，其输入信号的幅值与输出信号的幅值之间的函数关系称为测量系统的稳态（交流）特性；③被测信号呈非周期性的瞬时变化的情况，此时，测量系统工作在动态下，其输入与输出信号之间的函数关系称为测量系统的动态特性。

为了描述静态和动态两种方式下的测量质量，将测量误差分为静态误差和动态误差。

若被测量是不随时间改变的恒定量，测量所产生的误差一般仅取决于测量值的大小及测量系统的静态性能，与时间和频率无关，不是时间和频率的函数，这种误差称为静态误差。当被测信号随时间周期变化时，系统处于稳态测量的状态下，输出信号幅值与输入信号幅值只能在一定信号频率范围内保持一致，超出此频率范围则会产生误差，称为交流误差或稳态误差，也称为频率响应误差。当被测信号随时间非周期性瞬时变化时，系统处于动态测量的状态下，被测信号的测得值与实际值（真值）之差，称为动态误差。(www.xing528.com)

在动态测量的情况下，当测量系统输入量变化时，人们所观察到的输出量不仅受测量装置本身的静态特性的影响，也受到动态特性的影响。一个理想的测量系统，其输出量y（t）与输入量x（t）随时间变化的规律相同，应具有相同的时间函数。但实际的系统，输出量y（t）与输入量x（t）只能在一定的信号变化速率范围内保持所谓的一致。如果测量的动态特性不能满足输入信号快速变化的要求，则输出量会出现波形失真，即出现动态误差。测量系统的动态特性反映其测量动态信号瞬时值的能力。为此，必须对测量系统的动态特性有所了解，才能掌握不失真测量的条件。

表示测量系统动态特性的指标通常有频域指标和时域指标。在研究动态特性时，为了获得系统的输入与输出的关系，常常采用正弦频率信号和阶跃信号作为输入信号进行测量。频率响应特性不仅包含幅频特性，而且必须考虑相频特性，由频率响应特性得到的频域指标，主要有固有角频率、工作频带、相位角等。由系统的阶跃响应特性得到的时域指标，主要有时间常数、上升时间、响应时间和超调量等。