测试技术 第二章 测试装置的基本特性1

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1、测试技术济南大学机械工程学院第二章测试装置的基本特性本章学习要求：2.1概述1.建立测试系统的概念2.2测试装置的静态特性★2.掌握测试系统静态、动态特性3.掌握不失真测试的条件2.3测试装置的动态特性★4.了解测试系统特性的测量方法2.3.1环节的串联和并联★2.3.2典型系统的动态响应★2.4实现不失真测量的条件★2.5测量装置动态特性测试方法2.6负载效应PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工程学院2.1概述测试系统是执行测试任务的传感器

2、、仪器和设备的总称。简单测试系统V复杂测试系统(轴承缺陷检测)PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工程学院无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。x(t)h(t)y(t)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)3)如果输入和

3、系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测)PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工程学院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。线性y线性y非线性yxxxPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工程学院线性系统系统输入x(t)和输

4、出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述：nn-1mm-1dydydydxdxdxa+a+L+a+ay=b+b+L+b+bxnnn-1n-110mmm-1m-110dtdtdtdtdtdt一般在工程中使用的测试装置都是线性定常系统。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)PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工

5、程学院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)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)dt→∫y(t)dtPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工程学院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

6、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。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工程学院测试装置常用术语1、量程和测量范围量程：是指测试装置示值范围的上、下之差。测量范围：是指该装置在规定的极限误差范围内所能测量的被测量的范围，对于动态测试装置，要给出频率的测量范围。2、测试装置的误差测试装置的误差：测试装置的指示值

7、与被测量的真值的差值，称为装置的示值误差，简称为测试装置的误差。即示值误差＝指示值－真值引用误差：在实际工作中，常使用反映测试装置质量的最常用的综合性指标是装置的引用误差。即指示值－真值max引用误差＝´100％装置的满量程PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.1概述济南大学机械工程学院3、测量误差反映测量工作的最常用的一个指标是测量误差，即装置指示值－真值测量误差＝´100％真值4、信噪比信噪比：是信号功率与噪声功率之比，用SNR表示，它的分贝数为SNR=10l

8、g(Ns/Nn)也常用信号电压和噪声电压来表示信噪比，其分贝数为SNR=20lg(Vs/Vn)PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2.2测试装置的静态特性济南大学机械工程学院2.2测试装置的静态特性为了获得准确的测量结果，需要对测量系统提出多方面的性能要求。这些性能大致包括：静态特性、动态特性