虚拟仪器动态测量不确定度评估方法研究

发布时间：2017-10-07 06:10

  本文关键词：虚拟仪器动态测量不确定度评估方法研究

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【摘要】：虚拟仪器的测量不确定度评估是目前虚拟仪器研究和应用的难点之一。测量不确定度评估的主要依据是《Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement(简称GUM)》。然而对于仪器动态测量不确定度评估,GUM并没有给出明确的计算方法。目前对于虚拟仪器不确定度的研究,大多是针对虚拟仪器的单一环节,对虚拟仪器合成不确定度,尤其是动态测量不确定度的研究,还显得非常不足。因此,需要研究一种高效的评定虚拟仪器动态测量不确定度的方法。针对之前所述的问题,本课题进行了如下工作：1.基于GUM分析仪器测量测量不确定度评估的基本原理、方法及应用范围,为研究虚拟仪器的测量不确定度评估奠定基础；2.针对传感器的动态测量,基于其频率特性建立不确定度评估模型,并提出其测量不确定度评估方法。首先对传感器的频率特性曲线进行拟合,再以频率特性所描述的动态信号的幅值的衰减和相位的滞后,依此对传感器动态测量不确定度进行评估。3.将ADC作为离散系统进行分析,建立它的动态测量不确定度模型,利用z变换理论,将脉冲传递函数的形式表达该数学模型。根据脉冲传递函数分析ADC的信号传递,评估ADC的动态测量不确定度。4.在不能获取ADC的脉冲传递函数的情况下,需要对ADC的动态性能参数进行分析,根据量化误差计算A/D转换过程中产生的噪声,进而考虑A/D转换过程中的谐波,计算分析了ADC的脉冲传递函数；将ADC的脉冲传递函数通过数学转换,以傅里叶变换的形式表示,计算ADC的频响函数；最后根据ADC的频率响应函数,评估ADC的幅值与相位的不确定度分量。5.以CA-YD-106加速度传感器和NI-PXIe-6368采集卡为基础,搭建虚拟仪器测量平台,对虚拟仪器动态测量不确定度进行评估,验证以上方法。
【关键词】：虚拟仪器 动态测量不确定度 频率特性 z变换 动态性能参数
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题来源及背景11
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题研究目的与意义11
• 1.2 课题研究现状11-13
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究现状13
• 1.3 课题主要研究内容13-16
• 第二章 测量不确定度评估理论与分析16-23
• 2.1 测量不确定度的提出与发展16-18
• 2.1.1 测量不确定度的提出16
• 2.1.2 测量不确定度与误差的区别16-17
• 2.1.3 测量不确定度的来源17-18
• 2.2 测量不确定度评定方法18-21
• 2.2.1 不确定度A类评定方法18-19
• 2.2.2 不确定度B类评定方法19
• 2.2.3 扩展不确定度评定19-21
• 2.3 测量不确定度报告21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 传感器动态测量不确定度评估23-29
• 3.1 传感器动态特性分析23-24
• 3.2 基于频率特性的传感器动态不确定度评估24-28
• 3.2.1 传感器动态测量不确定度来源25
• 3.2.2 传感器频率特性的拟合与计算25-26
• 3.2.3 基于传感器幅频特性的不确定度分量评估26
• 3.2.4 基于传感器相频特性的不确定度分量评估26-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第四章 ADC动态测量不确定度模型29-34
• 4.1 离散系统分析和z变换29-32
• 4.1.1 z变换理论29-30
• 4.1.2 离散系统的数学模型30-32
• 4.2 ADC测量不确定度评估方法32-33
• 4.2.1 ADC测量不确定度来源32
• 4.2.2 基于脉冲传递函数的ADC不确定度评估32-33
• 4.3 本章小结33-34
• 第五章 虚拟仪器动态测量不确定度评估34-43
• 5.1 ADC动态测量不确定度来源与评估模型34-35
• 5.1.1 ADC动态测量不确定度来源34
• 5.1.2 ADC动态测量不确定度评估模型34-35
• 5.2 量化与量化误差35-37
• 5.2.1 量化的定义35
• 5.2.2 量化误差及其影响因素35-37
• 5.3 谐波与总谐波失真37-38
• 5.4 ADC动态测量不确定度评估38-42
• 5.4.1 ADC的量化误差38-39
• 5.4.2 A/D转换中失真信号的模型39-40
• 5.4.3 虚拟仪器动态测量不确定度评估40-42
• 5.5 本章小结42-43
• 第六章 实例43-51
• 6.1 实验设备与原理43-44
• 6.2 传感器动态测量不确定度评估44-46
• 6.2.1 幅值的不确定度评估44-45
• 6.2.2 相位的不确定度评估45-46
• 6.3 一种虚拟仪器动态测量不确定度评估46-49
• 6.3.1 利用GUM方法评估虚拟仪器动态测量不确定度47-48
• 6.3.2 利用动态评估方法评估虚拟仪器动态测量不确定度48-49
• 6.4 本章小结49-51
• 第七章 总结与展望51-53
• 7.1 总结51
• 7.2 展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-59
• 攻读学位期间参与的科研项目和发表的学术论文59
• 参与的科研项目59
• 发表的学术论文59

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