测试装置的基本特性_1ppt培训课件

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1、机械工程测试技术基础机械工程学院仪器系第二章测试装置的基本特性第一节概述第二节测量装置的静态特性第三节测量装置的动态特性第四节测试装置对任意输入的响应第五节实现不失真测试的条件第六节测量装置动态特性的测量第七节负载效应第八节测量装置的抗干扰2．1测量系统及其主要性质测量系统是指由有关器件、仪器和装置有机组合而成的具有定量获取某种未知信息之功能的整体。一个系统无论多么复杂，其传递特性与输入、输出之间的关系可用图2.1表示，其中x(t)和y(t)分别表示输入与输出量，h(t)表示系统的传递特性。三者之间一般有如下的几种关系：(1)已知输入量和系统的传递特性，则可求出系统的输出(2)已知系统的输入量

2、和输出量，求系统的传递特性。(3)已知系统的传递特性和输出量，来推知系统的输入量。测试系统基本要求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非线性第一节概述★测试装置能否实现准确测量，取决于其特性：测试装置的特性抗干扰特性负载特性动态特性静态特性系统输入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系统都是线性系统。线性系统性质：1、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　　x

3、1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)则　　x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)2、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)3、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4、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5、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

4、理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。第二节测量装置的静态特性如果测量系统的输人和输出不随时间变化或变化极慢时,测量系统的响应特性称为静态特性。描述测量系统静态特性的主要参数有灵敏度、线性度、回程误差、量程、精确度、分辨力、重复性、漂移、稳定性等。静态特性指标灵敏度S：单位输入变化所引起的输出的变化称为灵敏度,通常用输出量与输入量的变化量之比来表示。即对特性成线性关系的系统，如图2.2a所示，其灵敏度为常量。即=常量对特性成非线性关系的系统，如图2.2b所示，其灵敏度为系统特性曲线的斜率。即灵敏度反映了测量系统对输入信号变化的一种反应能力，是有量纲的。线性度：通常也称为非线性误差，是指测量

5、系统的实际输入输出特性曲线对于参考线性输入输出特性的接近或偏离程度，用实际输入－输出特性曲线对参考线性输入－输出特性曲线的最大偏差量与满量程的百分比来表示。即－线性度－满量程－最大偏差其中：xy0实际工作曲线参考工作曲线YFS△Lmax正行程工作曲线反行程工作曲线y0YFSXFS△Hmaxx回程误差：亦称迟滞，表征测量系统在全量程范围内，输入量由小到大(正行程)或由大到小(反行程)两者静态特性不一致的程度。显然,越小,迟滞性能越好。量程：量程指测试装置允许测量的输入量的上、下极限值。输入超过允许承受的最大值时，称为过载。过载能力通常用一个允许的最大值或者用满量程值的百分数来表示。精确度：精确度

6、指测量仪器的指示值和被测量真值的接近程度精确度是受诸如非线性、迟滞、温度变化、漂移等一系列因素的影响，反映测量中各类误差的综合。分辨力：分辨力是指测量系统所能检测出来的输入量的最小变化量，通常是以最小单位输出量所对应的输入量来表示。一个测量系统的分辨力越高，表示它所能检测出的输入量的最小变化量值越小。重复性：表示测量系统在同一工作条件下，按同一方向作全量程多次(三次以上)测量时，对于同一个激励量其测量结果的不一致程度。用正、反行程最大偏差与满量程输出的百分比来表示，即yYFSXFS△R0x漂移：外界干扰下，输出量发生与输入量无关的变化。有时间漂移（时漂）、温度漂移（温漂）、零点漂移、灵敏度漂移

7、等。稳定性：稳定性表示测试装置在一个较长时间内保持其性能参数的能力。也就是在规定的条件下，测量装置的输出特性随时间的推移而保持不变的能力。2．3第三节测量装置的动态特性测试装置的动态特性是指当输入量随时间快速变化时，测量输入与输出(响应)之间动态关系的数学描述。一、动态特性的数学描述把测量装置视为定常线性系统，可用常系数线性微分方程描述输入、输出关系，但使用不便。可通过拉普拉斯变化建立“传递函数”