现代测控技术专用作业.docx

1、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 x00.511.522.5y i1-0.012 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

2、 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

3、 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clear allclcA=-0.012 0.505 0.998 1.498 2.000 2.504 -0.014 0.505 0.998 1.498 2.000 2.504 -0.012 0.505 0.99

4、8 1.498 2.000 2.504 -0.012 0.505 0.999 1.498 2.001 2.504 -0.012 0.505 1.000 1.498 2.100 2.504 -0.011 0.505 1.038 1.498 2.002 2.504 -0.016 0.505 0.988 1.499 2.002 2.504 -0.012 0.515 0.998 1.500 2.002 2.504 -0.012 0.505 0.998 1.501 2.000 2.524 -0.012 0.504 0.958 1.501 1.998 2.505 -0.010 0.505 0.998 1.

5、509 1.990 2.506 -0.012 0.506 0.999 1.499 2.000 2.505 -0.011 0.501 1.000 1.499 2.001 2.505 -0.012 0.505 1.001 1.498 2.000 2.505 -0.012 0.505 1.001 1.498 2.000 2.504 ;%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(%8.5fn,m)fprintf(6点测量值的方差是：n)fprintf(%8.5fn,v)%线性方程、二次方程曲线拟合及参数计

6、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/KP

7、a);ylabel(y/KPa);title(二次方程曲线拟合);fprintf(拟合线性方程为：Y=c1*X+d1n)fprintf(c1=%8.5fn,c1)fprintf(d1=%8.5fn,d1)fprintf(拟合二次方程为：Y=c2X.2+d2*X+e2n);fprintf(c2=%6.5fn,c2)fprintf(d2=%6.5fn,d2)fprintf(e2=%6.5fn,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=3s=std(A); %标准差Ye=polyval(q1,2.5)-polyval(q1,0); %Ye是系统实际满量程值，

8、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=1.01for i=1:6s2(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+0.292+0.0342+0.1132+0.0562+0.0192);U(i)= K* Ur(i);endfprintf(每列的合成标准不确定度是：n)fprintf(%6.5fn,Ur)fprintf(每列的扩展标准不确定度是：n)fprintf(%6.5fn,U)%环境温度影响的不确定度分量取0.

9、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 2.505736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+d1c1= 1.00535d1=-0.00619拟合二次方程为：Y=c2X.2+d2*X+e2c2=-0.00244d2=1.01146e2=-0.00823每列

10、的合成标准不确定度是：0.318940.320020.356530.319990.417850.32297每列的扩展标准不确定度是：0.956810.960051.069580.959981.253560.96892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 - F i） + 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 ) ； F0 0点模数 ( F ) ；Ti 测量温度 (度)

11、； 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：

12、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06350632963296320

13、632963304058245823582258225823582380532053205320532053215320120482248254822482148224823160433943404341433943394340200386838783868386838583867Matlab程序Y=6350 5824 5320 4822 4339 3868 6329 5823 5320 4825 4340 3878 6329 5822 5320 4822 4341 3868 6320 5822 5320 4821 4339 3868 6329 5823 5321 4822 4339 3858

14、 6330 5823 5320 4823 4340 3867;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1y=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

15、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Ldisp(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

16、,5,6)y2=Y(2,:)+Y(4,:)+Y(6,:)/3;Fh=max(abs(y1-y2); H=(Fh*100)/Fn; %求滞后误差Hdisp(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+S

17、jI(5)2+SjI(6)2)/(2*6);k=3; %置信因子k取3Fr=S*k/sqrt(3); R=(Fr*100)/Fn; %求不重复度Rdisp(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Ecdisp(综合误差 Ec是:)disp(Ec= num2str(Ec),%)拟合线性方程为：F=A*Pi+BA=-12.3313B=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%