[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，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。

背景技术

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(Guide to the expression of uncertainty inmeasurement，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。

发明内容

本发明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，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明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：