靜態特性

信號與系統有着十分密切的關係，為了真實地傳輸信號，系統必須具備一些必要的特性，通常用靜態特性和動態特性來描述。

靜態特性反映的是當信號為定值或變化緩慢時，系統的輸出與輸入的關係，它可以用一個相應的代數方程來描述。

靜態特性在過程控制系統中定義為穩態時控制過程被控參數與控制變量之間的關係。

靜態特性的主要技術指標有線性度、量測範圍和量程、遲滯和重複性、靈敏度、分辨力和閾值、穩定性、漂移和靜態誤差。

鍋爐在不同穩定工況下，參數之間變化關係（如過熱器温度與過量空氣係數同鍋爐效率之間的關係）稱為鍋爐的靜態特性。

進行鍋爐靜態特性試驗的目的，是為了確定鍋爐的最佳工況，以作為運行調節的依據。

當鍋爐由於某一個或同時有幾個工況參數發生變化，而使鍋爐由一種穩定工況變動到另一種新的穩定工況時，這一變動過程稱為動態過程或過渡過程和不穩定過程。在不穩定過程中，各參數的變化特性稱為鍋爐的動態特性。

進行鍋爐動態特性試驗的目的是為了整定自動調節系統及設備提供條件。 ^[1] 

傳感器作為感受被測量信息的器件，總是希望它能按照一定的規律輸出有用信號，因此需要研究其輸出――輸入的關係及特性，以便用理論指導其設計、製造、校準與使用。理論和技術上表徵輸出――輸入之間的關係通常是以建立數學模型來體現，這也是研究科學問題的基本出發點。由於傳感器可能用來檢測靜態量(即輸入量是不隨時間變化的常量)、準靜態量或動態量(即輸入量是隨時間而變化的量)，理論上應該用帶隨機變量的非線性微分方程作為數學模型，但這將在數學上造成困難。由於輸入信號的狀態不同，傳感器所表現出來的輸出特性也不同，所以實際上，傳感器的靜、動態特性可以分開來研究。因此，對應於不同性質的輸入信號，傳感器的數學模型常有動態與靜態之分。由於不同性質的傳感器有不同的內在參數關係(即有不同的數學模型)，它們的靜、動態特性也表現出不同的特點。在理論上，為了研究各種傳感器的共性，本節根據數學理論提出傳感器的靜、動態兩個數學模型的一般式，然後，根據各種傳感器的不同特性再作以具體條件的簡化後給予分別討論。應該指出的是，一個高性能的傳感器必須具備有良好的靜態和動態特性，這樣才能完成無失真的轉換。

傳感器的靜態特性是通過各靜態性能指標來表示的，它是衡量傳感器靜態性能優劣的重要依據。靜態特性是傳感器使用的重要依據，傳感器的出廠説明書中一般都列有其主要的靜態性能指標的額定數值。

傳感器可完成將某一輸入量轉換為可用信息，因此，總是希望輸出量能不失真的反映輸入量。在理想情況下，輸出輸入給出的是線性關係，但在實際工作中，由於非線性(高次項的影響)和隨機變化量等因素的影響，不可能是線性關係。所以，衡量一個傳感器檢測系統靜態特性的主要技術指標有：靈敏度、分辨率、線性度、遲滯（滯環）、重複性。 ^[2] 

靜態數學模型是指在靜態信號作用下(即輸入量對時間t的各階導數等於零)得到的數學模型。傳感器的靜態特性是指傳感器在靜態工作條件下的輸入輸出特性。所謂靜態工作條件是指傳感器的輸入量恆定或緩慢變化而輸出量也達到相應的穩定值的工作狀態，這時，輸出量為輸入量的確定函數。若在不考慮滯後、蠕變的條件下，或者傳感器雖然有遲滯及蠕變等但僅考慮其理想的平均特性時，傳感器的靜態模型的一般式在數學理論上可用n次方代數方程式來表示。

要使傳感器和計算機聯機使用，傳感器的靜態特性用數學方程表示是必不可少的，但是，為了直觀地、一目瞭然地看出傳感器的靜態特性，使用圖線（靜態特性曲線）來表示靜態特性顯然是較優越的方式。圖線能表示出傳感器特性的變化趨勢以及何處有最大或最小的輸出，何處傳感器靈敏度高，何處低。當然，也能通過其特性曲線，粗略地判別出是線性或非線性傳感器。作曲線的步驟大體是：圖紙選擇、座標分度、描數據點、描曲線、加註解説明。通常，傳感器的靜態特性曲線可繪在直角座標中，根據需要，也可以採用對數或半對數座標。軸永遠表示被測量，軸則永遠代表輸出量。座標的最小分格應與傳感器的精度級別相應。分度過細，超出傳感器的實際精度需要，將會造成曲線的人為起伏，表現出虛假精度和讀出無效數字；分度過粗將降低曲線的讀數精度，曲線表現得過於平直，可讀性大為削弱。

列表法就是把傳感器的輸入輸出數據按一定的方式順序排列在一個表格之中。列表的優點是：簡單易行；形式緊湊；各數據易於進行數量上的比較；便於進行其他處理，如繪製曲線、進行曲線擬合、進行插值計算，或求一組數據的差分或差商等。 ^[1]