ch2测试系统的特性

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1、第2章测试系统的特性MeasurementSystemCharacteristics2.1测试系统及其主要性质(MeasurementSystemanditsProperties)2.2测试系统的静态特性(StaticCharacteristicsofMeasurementSystem)2.3测试系统的动态特性(DynamicCharacteristicsofMeasurementSystem)2.4测试系统在典型输入下的响应(ResponsewithTypicalInputSignals)2.5实现不失真

2、测试的条件(ConditionofNon-distortedMeasurement)返回2.6测试系统静态特性和动态特性的测定(DeterminestaticandDynamicCharacteristics)2.7测量误差的基本概念(ConceptofMeasurementError)2.1测试系统及其主要性质(MeasurementSystemanditsProperties)1.测试系统的基本要求1）输入、输出可测（已知），则通过输入、输出估计系统的传输特性。2）系统特性已知，输出可测，估计系统的输入

3、。3）输入及系统特性已知，估计系统的输出。h(t)H(s)系统输入输出x(t)X(s)Y(s)y(t)在测试工作中，常把研究对象和测试装置作为一个系统进行考察，因为测试装置会对被测对象产生反作用，影响输出。如果所研究的对象就是测试装置本身，此时即是它的定度（标定）问题。理想的测试装置输入输出存在单值确定的对应关系，其中线性关系为最佳。只有首先知道测试装置的特性，才能从测试结果中正确评价所研究对象的特性测试系统及其主要性质(2/6)2．线性系统及其主要性质（1）时不变（定常）线性系统测试系统及其主要性质(3/

4、6)其中，ai(i=0,1,…,n)、bj(j=0,1,…,m)为常数，n≥m。时不变线性系统输出与输入加入的时间无关。测试系统及其主要性质(4/6)（2）线性系统的主要性质叠加性若x1(t)y1(t)，x2(t)y2(t)，则[x1(t)x2(t)][y1(t)y2(t)]。齐次性若x(t)y(t)，为常数，则x(t)y(t)。微分特性若x(t)y(t)，则dx(t)/dtdy(t)/dt。积分特性若系统的初始状态为0，则。测试系统及其主要性质(5/6)（3）频率保持性是指若系统输

5、入为简谐信号，则其稳态输出也为同频简谐信号。若，则。若系统输入是简谐信号，而输出却包含其他频率成分，则可以断定这些成分是由外界干扰、系统内部噪声、非线性环节或是输入太大使系统进入非线性区域所引起。频率保持性测试系统及其主要性质(6/6)例：余弦信号通过非线性系统（二极管），则输出被整流，其频率成分被改变。输出信号yx0y(t)

6、X()

7、0

8、Y()

9、020非线性系统特性输入信号tx(t)83.测量装置的静态特性测量装置的静态特性是通过某种意义的静态标定过程来确定的。静态标定过程如下图所示。图2-

10、19测量装置的静态标定如下图所示。104.标准和标准传递用来定量变量的仪器和技术统称为标准。标准传递如下图所示。115.测量装置的动态特性6.测量装置的负载特性当被测量即输入量随时间快速变化时，测量输入与相应输出之间动态关系的数学描述。测量装置或测量系统：是由传感器、测量电路、前置放大、信号调理、直到数据存储或显示等环节组成。当传感器安装到被测物体上或进入被测介质：要从物体与介质中吸收能量或产生干扰，使被测物理量偏离原有的数值，从而不可能实现理想的测量，这种现象称为负载效应。7.测量装置的抗干扰性测量装置在

11、测量过程中要受到各种干扰：包括电源干扰、环境干扰和信道干扰。2.2测试系统的静态特性(StaticCharacteristicsofMeasurementSystem)是指静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。测试系统的静态特性（1）静态方程测试装置处于静态测量时，输入量x和输出量y不随时间而变化，各阶微分等于0。系统微分方程变为称为装置的静态（传递）特性方程，简称静态方程。测试系统的静态特性(2/8)（2）定度曲线习惯上，定度曲线是以输入x作为自变量，对应输出y作为因变量，在直角坐标

12、系中绘出的图形。定度曲线是指表示静态（或动态）方程的图形。y=sxxyy=s1x+s2x2+s4x4+xy实际测量装置一般为非理想定常线性系统：测试系统的静态特性(3/8)1.非线性度是指测试系统的输出与输入之间保持常值线性比例关系的程度。非线性度通常用实验测定的方法求得系统输入输出关系曲线表示，定度曲线即用装置标称输出范围（全量程）A内，定度曲线与拟合直线的最大偏差B表示。或表示成相对误差形式通常定度曲线