测试系统静态特性

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1、第二章、测试系统特性工程测试技术基础本章学习要求：1.建立测试系统的概念2.了解测试系统特性对测量结果的影响3.了解测试系统特性的测量方法第二章、测试系统特性测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。2.1测试系统概念简单测试系统(光电池)V第二章、测试系统特性复杂测试系统(轴承缺陷检测)加速度计带通滤波器包络检波器第二章、测试系统特性不失真测量：3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测)系统分析中的三类问题：1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。(系统

2、辨识)2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。(反求)第二章、测试系统特性x(t)h(t)y(t)测试系统基本要求2.1测试系统概论理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。xy线性xy线性xy非线性2.1测试系统概论LTI系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述：线性系统(时域描述)一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。2.1测试系统概

3、论线性系统性质：a)叠加性系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和，即若x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)则x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)b)比例性常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即:若x(t)→y(t)则kx(t)→ky(t)(k为常数）2.1测试系统概论c)微分性系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即若x(t)→y(t)则x'(t)→y'(t)d)积分性当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即若x(t)→y(t)则　　　　∫x(t

4、)dt→∫y(t)dt2.1测试系统概论e)频率保持性若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即若x(t)=Acos(ωt+φx)则y(t)=Bcos(ωt+φy)线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。2.2测试系统静态响应特性第二章、测试系统特性如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。a)精度测试系统的精度反映测试结果与真值的接近程度，与误差大小相对应。真

5、值来源为理论计算值、标准测量值或约定值等。精度可分为精密度、正确度和准确度（精确度）。第三章、测试系统特性衡量精度的性能指标常用相对误差和引用误差来表示。相对误差：引用误差：x——测试系统给出的测量值μ、μn——被测量的真值、额定真值x、xn——测量平均值、量程我国测试仪器的精度等级多用引用误差的百倍数表示，即a＝100γn。选用测量系统时，应在合理选用量程的条件下再选合适的精度等级，一般应尽量避免在全量程的1/3以下范围内工作。例：若现有两个电压表，其中一个为150V量程的1.5级电压表，另一个为15V的2.5级

6、电压表，问用这两个电压表测量一个10V左右的电压，哪块表测量结果的绝对误差大？1：150×1.5％＝2.25（V)表头示值：10±2.25（V)2:15×2.5％＝0.375（V)表头示值：10±0.375（V)表1的测量误差大约是表2的测量误差的7倍。b)灵敏度灵敏度是测试系统对被测量变化的反应能力。当测试装置的输入x有一增量△x,引起输出y发生相应变化△y时,定义:S=△y/△xyx△x△y2.2测试系统静态响应特性c)线性度在静态测量中，通常用实验的方法求取系统的输出与输入关系曲线，称为标定曲线。标定曲线与拟

7、合直线的偏离程度就是线性度。线性度用标定曲线与拟合直线的最大偏差B与满量程输出值A的百分比表示，即B/A×100%yxBA3.2测试系统静态响应特性d)回程误差测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为:(hmax/A)×100%yxhmaxA回程误差包括一般的滞后现象和仪器的死区。磁性材料的磁滞回线，压电材料及弹性材料的迟滞现象都将产生滞后现象。死区则是输入变化对输出无影响的范围，如机械设备中的摩擦力和游隙都是存在死区的主

8、要原因。3.2测试系统静态响应特性d)重复性重复性表示输入量按同一方向变化时，在全量程范围内重复进行测量时所得到各特性曲线的重复程度。一般采用输出最大不重复误差与满量程输出值的百分比来表示重复性，即:(Δ/A)×100%要求测试系统的线性度好、灵敏度高、滞后量和重复性误差小。线性度是一项综合性参数，滞后量和重复性也都能反映在线性度上。为了确定静态特性参数，可