安全监测监控技术及应用.ppt

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1、安全监测监控技术及应用资源及环境科学学院重要性课程体系第一章：测试系统第二章：传感器技术第三章：信号及信号处理第四章：常用的安全检测方法第五章：安全监测技术在工程中的应用1.1：结构组成爆破震动监测实例问题：1监测目的2监测内容3监测方法第一章：测试系统地震波监测系统检波器信号放大器数据采集器信号处理系统输出控制系统信号获取决策控制第一章：测试系统1.2测试系统主要性能指标我们构建/购买一个测试系统应考虑哪些问题？第一章：测试系统1）精度和误差精度：系统测量值与真实值的接近程度。用误差来表示精度

2、的高低。第一章：测试系统绝对误差：相对误差：引用误差：测量结果的准确性。测量仪器的精度等级。2)稳定性第一章：测试系统时间稳定性环境稳定性稳定度影响系数温度影响系数压力影响系数电压影响系数湿度影响系数单位/时间3)量程系统正常工作时所能测量的最大值范围。第一章：测试系统4）分辨率系统可能检测到的被测量的最小变化值。第一章：测试系统5）信躁比信号功率与噪声功率之比。信号电压与噪声电压之比。第一章：测试系统6）传递特性系统输入与输出对应关系的性能。第一章：测试系统动态测试静态测试传递特性动态传递特性

3、7）其它第一章：测试系统1.3线性系统及其主要性质第一章：测试系统h(t)输入/激励x(t)输出/响应y(t)测试系统的传递特性/转换特性线性系统/定常系统1）叠加性第一章：测试系统若：，则：2）比例性第一章：测试系统若：则：3）微分特性第一章：测试系统若：则：4）积分特性第一章：测试系统若：则：5）频率保持特性第一章：测试系统若：则：1.4静态传递特性及其主要参数第一章：测试系统静态测量：均为常量，不随时间变化而变化。那么：静态传递特性方程（静态方程）标定因子第一章：测试系统标定曲线：标定方法

4、：用系列高出标定系统精度一个数量级的标准信号输入，测出相应的输出，用数学方法拟合出输入——输出曲线（标定曲线）。1）灵敏度第一章：测试系统单位？2）线性度第一章：测试系统标定曲线和理想曲线的接近程度。BxyA3）回程误差第一章：测试系统相同测试条件下和全量程范围内，输入由小增大再由大减小的行程中，对于同一输入值所得到的2个输出值之间的最大差值与量程的比值。xyA1.5动态传递特性及其测定第一章：测试系统动态测量：输入输出随时间变化而变化。时间响应频率响应时间域、频率域第一章：测试系统h(t)输入

5、/激励x(t)输出/响应y(t)测试系统的传递特性/转换特性线性系统/定常系统1）传递函数第一章：测试系统令：传递函数1）H(s)与输入无关；2）H(s)只反映系统的响应特性与具体的物理结构无关。第一章：测试系统2）系统的串联和并联H1(s)H2(s)X(s)Y(s)Z(s)H(s)N个串联：串联：第一章：测试系统N个并联：Y1(s)H(s)H1(s)H2(s)X(s)Y(s)Y2(s)并联：第一章：测试系统当输入一系列正弦波，只考虑稳态（），则传递函数：傅立叶变换称为频率相应函数。3）频率响应

6、函数第一章：测试系统幅频特性：相频特性：幅频特性曲线相频特性曲线第一章：测试系统4）一阶系统灵敏度s时间常数令：传递函数：第一章：测试系统频率响应函数：幅频特性：相频特性：低通特性第一章：测试系统第一章：测试系统第一章：测试系统5）二阶系统令：传递函数：第一章：测试系统令：系统固有频率系统阻尼系数第一章：测试系统频率响应函数：幅频特性：相频特性：第一章：测试系统第一章：测试系统第一章：测试系统6）不失真传递第一章：测试系统A0第一章：测试系统7）测试系统的负载效应测试元件总要从被测对象中吸取一些

7、能量，会或多或少的改变被测值，这种效应称为系统的负载效应。输入阻抗Z：（功率）越大越好第一章：测试系统8）测试系统特性参数的测定方法①静态特性参数的测定②动态特性参数的测定一阶跃函数法：第一章：测试系统第一章：测试系统二阶跃函数法：第一章：测试系统在出现峰值M1可得：则，MiMi+ntiti+n测量过程中，除待测量信号外，各种不可见的、随机的信号可能出现在测量系统中。这些信号与有用信号叠加在一起，严重扭曲测量结果。9测量系统的抗干扰测量系统信道干扰电磁干扰电源干扰1)电磁干扰:干扰以电磁波辐射方

8、式经空间串入测量系统。2)信道干扰：信号在传输过程中，通道中各元件产生的噪声或非线性畸变所造成的干扰。2)电源干扰：这是由于供电电源波动对测量电路引起的干扰。一般说来，良好的屏蔽及正确的接地可去除大部分的电磁波干扰。使用交流稳压器、隔离稳压器可减小供电电源波动的影响。信道干扰是测量装置内部的干扰，可以在设计时选用低噪声的元器件，印刷电路板设计时元件合理排放等方式来增强信道的抗干扰性。1.6测试系统的选择原则第一章：测试系统测试目的和要求技术上合理、经济上节约灵敏度准确度稳定性响应特性线性范围测量