现代测控技术专用作业.docx
《现代测控技术专用作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代测控技术专用作业.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
现代测控技术专用作业
现代检测技术与测试系统设计
姚高军141606020013控制工程
2014-11-10
河海大学
现代测试技术大作业
（1）
参考教材P134-P140的格式对下列测量数据进行分析、评定
要求：
1、求出6点测量值的平均值和方差估计值
2、拟合线性方程、二次方程
3、求出合成的标准不确定度、扩展不确定度
注意：
下列数据和教材中的数据属于两组不等精度的测量x、y的单位是KPa
x
0
0.5
1
1.5
2
2.5
y
i
1
-0.012
0.505
0.998
1.498
2.000
2.504
2
-0.014
0.505
0.998
1.498
2.000
2.504
3
-0.012
0.505
0.998
1.498
2.000
2.504
4
-0.012
0.505
0.999
1.498
2.001
2.504
5
-0.012
0.505
1.000
1.498
2.010
2.504
6
-0.011
0.505
1.038
1.498
2.002
2.504
7
-0.017
0.505
0.988
1.499
2.002
2.504
8
-0.012
0.515
0.998
1.500
2.002
2.504
9
-0.012
0.505
0.998
1.501
2.000
2.524
10
-0.012
0.504
0.958
1.501
1.988
2.505
11
-0.010
0.505
0.998
1.509
1.990
2.506
12
-0.012
0.506
0.999
1.499
2.000
2.505
13
-0.012
0.501
1.000
1.499
2.001
2.505
14
-0.012
0.505
1.001
1.498
2.000
2.505
15
-0.012
0.505
1.001
1.498
2.000
2.504
Matlab程序
clearall
clc
A=[-0.0120.5050.9981.4982.0002.504
-0.0140.5050.9981.4982.0002.504
-0.0120.5050.9981.4982.0002.504
-0.0120.5050.9991.4982.0012.504
-0.0120.5051.0001.4982.1002.504
-0.0110.5051.0381.4982.0022.504
-0.0160.5050.9881.4992.0022.504
-0.0120.5150.9981.5002.0022.504
-0.0120.5050.9981.5012.0002.524
-0.0120.5040.9581.5011.9982.505
-0.0100.5050.9981.5091.9902.506
-0.0120.5060.9991.4992.0002.505
-0.0110.5011.0001.4992.0012.505
-0.0120.5051.0011.4982.0002.505
-0.0120.5051.0011.4982.0002.504];
%计算并输出各列平均值、方差
m=mean（A）;%平均值
v=var（A）;%方差
fprintf（'6点测量值的平均值是：
\n'）
fprintf（'%8.5f\n',m）
fprintf（'6点测量值的方差是：
\n'）
fprintf（'%8.5f\n',v）
%线性方程、二次方程曲线拟合及参数计算
figure
（1）
x=0:
0.5:
2.5;
q1=polyfit（x,m,1）;%线性方程曲线拟合
c1=q1
（1）;
d1=q1
（2）;
xi=0:
0.05:
2.5;
yi1=polyval（q1,xi）;%数组多项式求值
plot（x,m,'g*',xi,yi1）;
xlabel（'x/KPa'）;ylabel（'y/KPa'）;
title（'线性方程曲线拟合'）;
figure
（2）
q2=polyfit（x,m,2）;
c2=q2
（1）;
d2=q2
（2）;
e2=q2（3）;
xi2=0:
0.01:
250;
yi2=polyval（q2,xi2）;
plot（x,m,'b*',xi2,yi2,'k-'）;
xlabel（'x/KPa'）;ylabel（'y/KPa'）;
title（'二次方程曲线拟合'）;
fprintf（'拟合线性方程为：
Y=c1*X+d1\n'）
fprintf（'c1=%8.5f\n',c1）
fprintf（'d1=%8.5f\n',d1）
fprintf（'拟合二次方程为：
Y=c2X.^2+d2*X+e2\n'）;
fprintf（'c2=%6.5f\n',c2）
fprintf（'d2=%6.5f\n',d2）
fprintf（'e2=%6.5f\n',e2）
%各分量的合成标准不确定度和扩展不确定度
K=3;%为简单起见，取覆盖因子k=3
s=std（A）;%标准差
Ye=polyval（q1,2.5）-polyval（q1,0）;%Ye是系统实际满量程值，是x=2.5和x=0时拟合直线给出值之差
C1=1.01;%绝对误差的合成因子C1=1.01
fori=1:
6
s2（i）=s（i）/sqrt（15）;%平均值的标准偏差（A类标准不确定度）
u（i）=s2（i）*C1*100/Ye;%各列示值的不重复的不确定分量
Ur（i）=sqrt（u（i）^2+0.29^2+0.034^2+0.113^2+0.056^2+0.019^2）;
U（i）=K*Ur（i）;
end
fprintf（'每列的合成标准不确定度是：
\n'）
fprintf（'%6.5f\n',Ur）
fprintf（'每列的扩展标准不确定度是：
\n'）
fprintf（'%6.5f\n',U）
%环境温度影响的不确定度分量取0.29%
%高度差的不确定度分量取0.034%
%A/D量化误差的不确定度分量取0.113%
%数值修约取舍误差的不确定度分量取0.056%
%标准量的不确定度的不确定分量取0.019%
结果：
6点测量值的平均值是：
-0.01213
0.50540
0.99813
1.49947
2.00640
2.50573
6点测量值的方差是：
0.00000
0.00001
0.00024
0.00001
0.00068
0.00003
拟合线性方程为：
Y=c1*X+d1
c1=1.00535
d1=-0.00619
拟合二次方程为：
Y=c2X.^2+d2*X+e2
c2=-0.00244
d2=1.01146
e2=-0.00823
每列的合成标准不确定度是：
0.31894
0.32002
0.35653
0.31999
0.41785
0.32297
每列的扩展标准不确定度是：
0.95681
0.96005
1.06958
0.95998
1.25356
0.96892
拟合曲线：
现代测试技术作业
（2）
岩土工程中使用的钢弦式压力传感器是一种感受压力并将压力转换为与压力成一定关系的频率信号输出的装置。
其工作特性满足关系式：
Pi=K＊（F0-Fi）+b＊（Ti-T0）＋B
其中Pi校准点压力值（KPa）；K灵敏度系数（Kpa/F）；
Fi受压模数（F）；
F00点模数（F）；
Ti测量温度（度）；
T0初始温度（度）；
b温度修正系数（Kpa/度）；
B计算修正值（Kpa）
说明本次试验是静态校准，系在室内进行，温度修正系数暂不予考虑。
为了评定其性能，进行静态校准实验，要求做2个/3个回合（每个回合包括进程和回程），每个回合在满量程的0%、20%、40%、60%、80%、100%的校准点上测出Pi和Fi值，记入表中，共有24/36个数据，对其进行数据分析。
首先判断是2个/3个回合，然后用最小二乘法求出K、b。
其中Fm：
在满量程点测量值的平均值；
F0：
在0点测量值的平均值；
Fn=F0-Fm
计算下列的质量指标：
1、最小读数（灵敏度）：
K；
2、非线性度：
L=△FL/Fn＊100%
式中△FL利用线形方程计算的值与平均值之差的最大绝对值。
3、滞后误差：
H=△Fh/Fn＊100%
式中△Fh进程平均值与回程平均值之差的最大绝对值。
4、不重复度：
R=△Fr/Fn＊100%
式中△Fr进程与回程中各测值之差的最大绝对值。
5、综合误差：
Ec=△Fc/Fn＊100%
式中△Fc利用线形方程计算的值与进程与回程平均值的最大绝对值。
以满量程为200Kpa，回合数为3，根据表1-1的测量值拟合出直线方程，并评价其五个质量指标。
表1-1测量值
分档
试验1
试验2
试验3
进程
回程
进程
回程
进程
回程
0
6350
6329
6329
6320
6329
6330
40
5824
5823
5822
5822
5823
5823
80
5320
5320
5320
5320
5321
5320
120
4822
4825
4822
4821
4822
4823
160
4339
4340
4341
4339
4339
4340
200
3868
3878
3868
3868
3858
3867
Matlab程序
Y=[635058245320482243393868
632958235320482543403878
632958225320482243413868
632058225320482143393868
632958235321482243393858
633058235320482343403867];
F=mean（Y）;
F0=F
（1）;%F0：
在0点测量值的平均值
F1=F
（2）;
F2=F（3）;
F3=F（4）;
F4=F（5）;
Fm=F（6）;%Fm：
在满量程点测量值的平均值
Pi=0:
40:
200;
f=polyfit（Pi,F,1）;%拟合线性方程
A=f
（1）;
B=f
（2）;
Pi0=0:
1:
200;%步长为1
y=polyval（f,Pi0）;
plot（Pi,F,'r*',Pi0,y,'g'）;
title（'拟合线性方程'）;
xlabel（'Pi'）;
ylabel（'F'）;
text（85,polyval（f,85）,'\leftarrow这是线性方程'）;
disp（'拟合线性方程为：
F=A*Pi+B'）
disp（['A='num2str（A）]）
disp（['B='num2str（B）]）
Fn=F0-Fm;
disp（'测量系统的满度值是：
'）
disp（['Fn='num2str（Fn）]）
disp（'最小读数（灵敏度）K是：
'）
disp（['K='num2str（A）]）
FL=max（abs（polyval（f,Pi）-F））;
L=（FL*100）/Fn;%求非线性度L
disp（'非线性度L是:
'）
disp（['L='num2str（L）,'%']）
y1=[Y（1,:
）+Y（3,:
）+Y（5,:
）]/3;
%求进程平均值，函数Y（i,:
）表示矩阵Y的第i行的所有元素（i=1,2,3,4,5,6）
y2=[Y（2,:
）+Y（4,:
）+Y（6,:
）]/3;
Fh=max（abs（y1-y2））;
H=（Fh*100）/Fn;%求滞后误差H
disp（'滞后误差H是:
'）
disp（['H='num2str（H）,'%']）
S1=[Y（1,:
）%进程矩阵
Y（3,:
）
Y（5,:
）];
S2=[Y（2,:
）%回程矩阵
Y（4,:
）
Y（6,:
）];
SjD=std（S1）;%进程矩阵标准方差
SjI=std（S2）;%回程矩阵标准方差
S=sqrt（（SjD
（1）^2+SjD
（2）^2+SjD（3）^2+SjD（4）^2+SjD（5）^2+SjD（6）^2+SjI
（1）^2+SjI
（2）^2+
jI（3）^2+SjI（4）^2+SjI（5）^2+SjI（6）^2）/（2*6））;
k=3;%置信因子k取3
Fr=S*k/sqrt（3）;
R=（Fr*100）/Fn;%求不重复度R
disp（'不重复度R是:
'）
disp（['R='num2str（R）,'%']）
y1=[Y（1,:
）+Y（3,:
）+Y（5,:
）]/3;
y2=[Y（2,:
）+Y（4,:
）+Y（6,:
）]/3;
Fc1=max（abs（y1-polyval（f,Pi）））;
Fc2=max（abs（y2-polyval（f,Pi）））;
Fc=max（Fc1,Fc2）;
Ec=（Fc*100）/Fn;%求综合误差Ec
disp（'综合误差Ec是:
'）
disp（['Ec='num2str（Ec）,'%']）
拟合线性方程为：
F=A*Pi+B
A=-12.3313
B=6317.1587
测量系统的满度值是：
Fn=2463.3333
最小读数（灵敏度）K是：
K=-12.3313
非线性度L是:
L=0.68754%
滞后误差H是:
H=0.39242%
不重复度R是:
R=0.32413%
综合误差Ec是:
Ec=0.8161%
升级会员 