一种基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法及系统，该方法包括：根据给定的传感器的频率特性曲线，拟合传感器的幅频特性函数A(ω)以及相频特性函数根据幅频特性函数A(ω)以及待测传感器信号A0，得到幅值的绝对误差σ′；根据幅值的绝对误差σ′以及相频特性函数分别评估传感器的测量不确定度。该系统包括：幅频特性函数及相频特性函数获得单元、幅值的绝对误差获得单元以及不确定度获得单元。本发明专利技术的基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法及系统，只需知道频率特性即可对传感器的测量不确定度进行评估，计算简便，适合于计算机自动化测量的传感器的动态不确定度的评估，并且可以根据此确定适合传感器的测量频率区间。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及测量
，特别涉及一种基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法及系统。

技术介绍

测量不确定度是“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”。然而对于动态测量，在1993年国际计量局(BIPM)、国际标准化组织(ISO)等七个组织联合公布的《测量不确定度表达指南(Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement，简称GUM)》中，并没有明确的给出动态测量不确定度的评定方法。国内外很多研究者在评估动态测量不确定度的时候，常常用到“以静代动”的评估方法，即用评估静态不确定度的方法评估动态不确定度。但是因为动态测量不确定度具有时变性、随机性、相关性、动态性的基本特点，与静态不确定度有很大区别，因此“以静代动”的方法并不够精确。另有一些研究者根据自身的实验环境给出动态不确定度的评估方法，但是这些方法局限性较大，不具备通用性和一般性。

技术实现思路

本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法及系统，只需知道频率特性即可对传感器的测量不确定度进行评估，计算简便，适合于计算机自动化测量的传感器的动态不确定度的评估，并且可以根据此确定适合传感器的测量频率区间。
为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
本专利技术提供一种基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法，其包括以下步骤：
S11：根据给定的传感器的频率特性曲线，拟合传感器的幅频特性函数A(ω)以及相频特性函数S12：根据所述幅频特性函数A(ω)以及待测传感器信号A0，得到幅值的绝对误差σ′；
S13：根据所述幅值的绝对误差σ′以及所述相频特性函数分别评估所述传感器的测量不确定度。
较佳地，所述步骤S11具体包括：
S111：在给定的传感器的频率特性曲线的整个频率区间选取n个频率点，且使所述n个频率点包含拐点，读取每个频率点对应的纵坐标值；
S112：将所述n个频率点依次相连，得到n-1条线段，得出每条线段的斜率；
S113：根据斜率对所述n个频率点进行分段，将斜率相近的线段的两端点编入同一组；
S114：利用数值方法，对每一组的所述频率点进行拟合，得到幅频特性函数A(ω)以及相频特性函数较佳地，所述步骤S12具体为：
所述幅频特性函数A(ω)为所述传感器的输出信号与输入信号幅值之比，所述输出信号与所述输入信号的幅值的相对误差即为：
σ＝|A(ω)-1|；
则幅值的绝对误差即为：
σ′＝σA0＝A0|A(ω)-1|。
较佳地，所述步骤S13具体为：
将所述幅值的绝对误差σ′作为所述传感器的测量频率的区间半宽度，假设所述幅值的绝对误差σ′满足均匀分布，则所述传感器的测量不确定度的幅值分量为：
u 1 = σ ′ k = A 0 | A ( ω ) - 1 | 3 ; ]]>所述相频特性函数为相位的绝对误差，假设所述相位的绝对误差满足均匀分布，则所述传感器的测量不确定度的相位分量为：
其中k为置信因子。
较佳地，所述步骤S13之后还包括：
S14：根据所述传感器的测量不确定度，得出所述传感器的最佳测量频率区间。
本专利技术还提供一种基于频率特性评估传感器测量不确定度度的系统，其包括：
幅频特性函数及相频特性函数获得单元，用于根据给定的传感器的频率特性曲线，拟合传感器的幅频特性函数A(ω)以及相频特性函数幅值的绝对误差获得单元，用于根据所述幅频特性函数A(ω)以及待测传感器信号A0，得到幅值的绝对误差σ′；以及
不确定度获得单元，用于根据所述幅值的绝对误差σ′以及所述相频特性函数分别评估所述传感器的测量不确定度。
较佳地，所述幅频特性函数及相频特性函数获得单元具体包括：
频率点选取单元，用于在给定的传感器的频率特性曲线的整个频率区间选取n个频率点，且使所述n个频率点包含拐点，读取每个频率点对应的纵坐标值；
斜率获得单元，用于将所述n个频率点依次相连，得到n-1条线段，得出每条线段的斜率；
编组单元，用于根据斜率对所述n个频率点进行分段，将斜率相近的线段的两端点编入同一组；以及
拟合单元，用于利用数值方法，对每一组的所述频率点进行拟合，得到幅频特性函数A(ω)以及相频特性函数较佳地，所述不确定度获得单元具体包括：
不确定度的幅值分量获得单元，用于根据所述幅频特性函数A(ω)获得不确定度的幅值分量；以及
不确定度的相位分量获得单元，用于根据所述相频特性函数获得不确定度的相位分量。
较佳地，基于频率特性评估传感器测量不确定度度的系统还包括：最佳测量频率区间获得单元，用于根据所述传感器的测量不确定度，得出所述传感器的最佳测量频率区间。
相较于现有技术，本专利技术具有以下优点：
(1)本专利技术提供的基于频率特性评估传感器测量不确定度度的系统，只需要知道传感器的频率特性即可完成传感器的动态不确定度的评估，无需知道传感器的其它性能参数，计算简便，具有通用性和一般性；
(2)本专利技术适合于计算机自动化测量的传感器的动态不确定度进行评估，还可以根据评估的不确定度来确定适合传感器的最佳测量频率区间。
当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明：
图1为本专利技术的实施例1的基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法的流程图；
图2为本专利技术的实施例1的传感器的幅频特性曲线；
图3为本专利技术的实施例1的传感器的相频特性曲线；
图4为本专利技术的实施例2的基于频率特性评估传感器测量不确定度的系统的结构示意图。
标号说明：1-幅频特性函数及相频特性函数获得单元，2-幅值的绝对误差获得单元，3-不确定度获得单元。
具体实施方式
下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
结合图1-图2，本实施例对本专利技术的基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法进行详细描述，如图1所示为其流程图，其包括以下步骤：
S11：根据传感器说明书给出的频率特性曲线，拟合传感器的幅频特性函数A(ω)以及相频特性函数S12：根据幅频特性函数A(ω)以及待测传感器信号A0，得到幅值的绝对误差σ′；
S13：根据幅值的绝对误差σ′以及相频特性函数分别评估传感器的测量不确定度。
其中，步骤S11具体包括：
S111：在给定的传感器的频率特性曲线的整个频率区间选取n个频率点，且使所述n个频率点包含拐点，读取每个频率点对应的纵坐标值；
S112：将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S11：根据给定的传感器的频率特性曲线，拟合传感器的幅频特性函数A(ω)以及相频特性函数S12：根据所述幅频特性函数A(ω)以及待测传感器信号A0，得到幅值的绝对误差σ′；S13：根据所述幅值的绝对误差σ′以及所述相频特性函数分别评估所述传感器的测量不确定度。

【技术特征摘要】
1.一种基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法，其特征在于，包
括以下步骤：
S11：根据给定的传感器的频率特性曲线，拟合传感器的幅频特性函数
A(ω)以及相频特性函数S12：根据所述幅频特性函数A(ω)以及待测传感器信号A0，得到幅值的绝
对误差σ′；
S13：根据所述幅值的绝对误差σ′以及所述相频特性函数分别评估所
述传感器的测量不确定度。
2.根据权利要求1所述的基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法，
其特征在于，所述步骤S11具体包括：
S111：在给定的传感器的频率特性曲线的整个频率区间选取n个频率点，
且使所述n个频率点包含拐点，读取每个频率点对应的纵坐标值；
S112：将所述n个频率点依次相连，得到n-1条线段，得出每条线段的斜
率；
S113：根据斜率对所述n个频率点进行分段，将斜率相近的线段的两端
点编入同一组；
S114：利用数值方法，对每一组的所述频率点进行拟合，得到幅频特性
函数A(ω)以及相频特性函数3.根据权利要求1所述的基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法，
其特征在于，所述步骤S12具体为：
所述幅频特性函数A(ω)为所述传感器的输出信号与输入信号幅值之比，
所述输出信号与所述输入信号的幅值的相对误差即为：
σ＝|A(ω)-1|；
则幅值的绝对误差即为：
σ′＝σA0＝A0|A(ω)-1|。
4.根据权利要求3所述的基于频率特性评估传感器测量不确定度的方法，
其特征在于，所述步骤S13具体为：
将所述幅值的绝对误差σ′作为所述传感器的测量频率的区间半宽度，假
设所述幅值的绝对误差σ′满足均匀分布，则所述传感器的测量不确定度的幅
值分量为：
u 1 = σ ′ k = A 0 | A ( ω ) - 1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆学东，黄韡霖，陈芷，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31