[發明專利]一種基于頻率特性評估傳感器測量不確定度的方法及系統

有效

• 申請號: 201610111567.5
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105758437B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 荊學東;黃韡霖;陳芷
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種基于頻率特性評估傳感器測量不確定度的方法及系統，該方法包括：根據給定的傳感器的頻率特性曲線，擬合傳感器的幅頻特性函數A(ω)以及相頻特性函數；根據幅頻特性函數A(ω)以及待測傳感器信號A₀，得到幅值的絕對誤差σ′；根據幅值的絕對誤差σ′以及相頻特性函數分別評估傳感器的測量不確定度。該系統包括：幅頻特性函數及相頻特性函數獲得單元、幅值的絕對誤差獲得單元以及不確定度獲得單元。本發明的基于頻率特性評估傳感器測量不確定度的方法及系統，只需知道頻率特性即可對傳感器的測量不確定度進行評估，計算簡便，適合于計算機自動化測量的傳感器的動態不確定度的評估，并且可以根據此確定適合傳感器的測量頻率區間。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，特別涉及一種基于頻率特性評估傳感器測量不確定度的方法及系統。

背景技術

測量不確定度是“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數”。然而對于動態測量，在1993年國際計量局(BIPM)、國際標準化組織(ISO)等七個組織聯合公布的《測量不確定度表達指南(Guide to the expression of uncertainty inmeasurement，簡稱GUM)》中，并沒有明確的給出動態測量不確定度的評定方法。國內外很多研究者在評估動態測量不確定度的時候，常常用到“以靜代動”的評估方法，即用評估靜態不確定度的方法評估動態不確定度。但是因為動態測量不確定度具有時變性、隨機性、相關性、動態性的基本特點，與靜態不確定度有很大區別，因此“以靜代動”的方法并不夠精確。另有一些研究者根據自身的實驗環境給出動態不確定度的評估方法，但是這些方法局限性較大，不具備通用性和一般性。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提出一種基于頻率特性評估傳感器測量不確定度的方法及系統，只需知道頻率特性即可對傳感器的測量不確定度進行評估，計算簡便，適合于計算機自動化測量的傳感器的動態不確定度的評估，并且可以根據此確定適合傳感器的測量頻率區間。

為解決上述技術問題，本發明是通過如下技術方案實現的：

本發明提供一種基于頻率特性評估傳感器測量不確定度的方法，其包括以下步驟：

S11：根據給定的傳感器的頻率特性曲線，擬合傳感器的幅頻特性函數A(ω)以及相頻特性函數

S12：根據所述幅頻特性函數A(ω)以及待測傳感器信號A₀，得到幅值的絕對誤差σ′；

S13：根據所述幅值的絕對誤差σ′以及所述相頻特性函數分別評估所述傳感器的測量不確定度。

較佳地，所述步驟S11具體包括：

S111：在給定的傳感器的頻率特性曲線的整個頻率區間選取n個頻率點，且使所述n個頻率點包含拐點，讀取每個頻率點對應的縱坐標值；

S112：將所述n個頻率點依次相連，得到n-1條線段，得出每條線段的斜率；

S113：根據斜率對所述n個頻率點進行分段，將斜率相近的線段的兩端點編入同一組；

S114：利用數值方法，對每一組的所述頻率點進行擬合，得到幅頻特性函數A(ω)以及相頻特性函數

較佳地，所述步驟S12具體為：

所述幅頻特性函數A(ω)為所述傳感器的輸出信號與輸入信號幅值之比，所述輸出信號與所述輸入信號的幅值的相對誤差即為：

σ＝|A(ω)-1|；

則幅值的絕對誤差即為：

σ′＝σA₀＝A₀|A(ω)-1|。

較佳地，所述步驟S13具體為：