大学,测试技术与传感器技术复习

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1、1、测试技术及其应用测试技术复习绪论测试技术以试验测量为手段进行科学研究和工程技术服务；试验测量的基本任务是从被检测对象中获得要求的信息；是以技术手段确定被测对象的未知量和属性。测试技术广泛应用于科学研究和工程技术的各个领域，是科学研究和工程技术中所必须的基本研究方法之一。被测对象信号调理传感器接口技术计算机传输观察者反馈、控制测试系统基本组成框图激励测试分析软件2、测量系统的组成：测量系统的组成可以用如下框图说明：3、测量方法1）静态测量2）动态测量3）直接测量4）间接测量4、测量结果的表达方法1）量与量纲2）真值3）测量结果=样本平均值±不确定度=X±ΔX系统误差随机误差测量误差4

2、）真值-测量结果=一、信号的分类信号确定性信号随机信号周期信号非周期信号准周期信号瞬变非周期信号第一章信号及其描述能量信号和功率信号信号x(t)的平方x2(t)称为信号的功率，x2(t)对一定时间的积分称为信号的能量。二、频谱分析（概念）周期（连续）信号——傅立叶级数——离散频谱非周期瞬变信号——傅立叶变换——连续频谱三、傅立叶变换的主要性质（概念）1、奇偶虚实性信号的傅立叶变换对若x(t)为实偶，则X(f)为实偶；若x(t)为实奇，则X(f)为虚奇；若x(t)为虚偶，则X(f)为虚偶；若x(t)为虚奇，则X(f)为实奇。2、对称性3、时间尺度改变特性时间尺度扩展，频谱的频带变窄，幅值

3、增高（常规录制，慢速回放，效率降低，细节清晰）时间尺度压缩，频谱的频带加宽，幅值压低（常规录制，快速回放，效率提高，可能失真）若当信号在时域中沿时间轴平移一常量t0时，则4、时移特性若信号在频域中沿频率轴平移一常值f0时，则5、频移已知6、卷积特性若则7、微分和积分特性四、典型信号的频谱2.δ函数及其频谱1.窗函数及其频谱3.正、余弦函数及其频谱同理4.梳状函数第二章测试装置的基本特性第一节概述测试装置的基本特性包括静态特性动态特性负载特性抗干扰性一、对测试装置的基本要求1，理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入——输出关系。2，适当的量程和测量范围3.高信噪比信号功率与干扰（噪声）

4、的功率之比，称为信噪比.（单位dB）也可用信号电压Vs与噪声电压Vn之比来表示信噪比。4.合理的静、动态特性一、线性度第二节测试装置的静态特性二、灵敏度、鉴别力阈、分辨力1.灵敏度对非线性系统是标定曲线的斜率。定义2.鉴别力阈（许多文献上称为分辨力）能引起测试装置输出值生产一个可察觉变化的最小被测量变化值，称为鉴别力阈。三、重复度（提高传感器精度的最关键指标）四、回程误差（滞后）五、稳定度和漂移一、传递函数设常系数线性微分方程为方程两侧求拉式变换，考虑初始条件为零第三节测试装置动态特性的数学描述把上式整理后得到令即在初始条件为零时，系统输出信号的拉氏变换称为传递函数，代表系统在初始条件

5、为零时，输入、输出信号拉氏变换之比。等于系统传递函数与输入信号拉氏变换的乘积。传递函数是在复数域中来描述和考察系统的特性。二、频率响应函数1.幅频特性、相频特性和频率响应函数频率响应函数则是在频率域中描述和考察系统的特性。概念：系统的频率响应函数是零初始条件下，系统的输出y(t)的傅氏变换和输入x(t)的傅氏变换之比。定义：为系统的频率响应函数，A(ω)为模代表系统的幅频特性，φ(ω)为相角代表系统相频特性。两者统称为系统的频率特性。2.确定频率响应函数的方法（1）当传递函数H(s)已知时令H(s)中的s＝jω就可得到频率响应函数H(ω)。即：传递函数在传递函数H(s)中用jω对s做代

6、换，则频率响应函数通过实验方法得到频率响应函数。（2）当传递函数H(s)未知时1）简谐信号激励法2）测试结合傅立叶变换法3.幅频特性和相频特性的图象描述（1）伯德图（波特图，Bode图）（2）奈魁斯特图（Nyquist图）（3）常规的幅频特性曲线和相频特性曲线三、脉冲响应函数脉冲响应函数h(t)可以通过对H(s)的拉氏反变换得到系统对单位脉冲输入（即x(t)＝δ(t)）的响应称为脉冲响应函数h(t)（或权函数），可作为系统时域特性的描述。综合前面讲过的内容，共出现了三个与系统特性有关的函数：脉冲响应函数h(t)——系统特性的时域描述频率响应函数H(ω)——系统特性的频域描述传递函数H(

7、S)——系统特性的复数域描述三者之间的关系h(t)FTH(ω)h(t)LTH(S)H(S)S=jω=H(ω)所以，脉冲响应函数h(t)也可以通过对H(ω)的傅氏逆变换得到四、一阶、二阶系统的特性一阶系统输入与输出的关系用一阶微分方程来描述。（一）、一阶系统τ为一阶系统时间常数有理化后将H(ω)写为复数形式幅频特性负号表示输出信号滞后于输入信号。相频特性常规的幅频特性图、相频特性图见图2－10。一阶系统的伯德图一阶系统的奈魁斯特图对一阶系统的传