《测试系统的特性》PPT课件

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1、第三章测试系统的特性本章学习要求：1.了解测试系统与输入、输出的关系及其在典型输入下的响应2.掌握描述测试系统的静态特性的各指标的含义3.掌握描述测试系统的动态特性方法激励装置传感器被测对象信号调理反馈、控制显示记录信号处理观察者复杂测试系统(振动测量)简单测试系统(红外体温)3.1测试系统及其主要性质(MeasurementSystemanditsProperties)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）输入及系统特性已知，估计系统的输出

2、。h(t)H(s)系统输入输出x(t)X(s)Y(s)y(t)一、对测试系统的基本要求：不失真测试oooo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。理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入输出关系，其中输出与输入呈线性关系为最佳。只有首先知道测试系统的特性，才能从测试结果中正确评价所研究对象的特性二.线性系统及其主要性质则称该系统为时不变线性系统，也称定常线性系统。其中系数和均为常数，不随时间变化。1、时不变线性系统测试系统输入和输出间的关系可以用常系数线性微分方程来描述：时不变线性系统的特点

3、：2、时不变线性系统的主要性质（1）不含，及它们各阶导数的高次幂。（2）对应阶系统。（3）一般，表明系统是稳定的。（1）叠加原理☆（2）比例特性若x(t)y(t)，则对于任意常数k，必有kx(t)ky(t)。若x1(t)y1(t)，x2(t)y2(t)，则[x1(t)x2(t)][y1(t)y2(t)]。（3）微分特性若,则（4）积分特性（5）频率保持性☆若,且，则若系统的初始状态为0，则频率保持性是指若系统输入为简谐信号，则其稳态输出也为同频简谐信号。一、理想定常线性系统输入输出关系：在静态测量时，

4、上式各阶微分均为0，且，则即理想定常线性系统呈单调、线性比例的关系，即输入、输出关系是一条理想的直线，斜率为常数。3.2测试系统的静态特性(StaticCharacteristicsofMeasurementSystem)测试系统的静态特性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。二、实际测量装置输入输出之间的关系实际测量装置是非理想定常线形系统，输入输出之间的关系是通过实验方法测到的，通常是一条曲线——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，在直角坐标系中绘出的

5、图形。定度曲线通常用实验测定的方法求得系统输入输出关系曲线表示。通常定度曲线并非直线。y=s1x+s2x2+s4x4+xy三、描述静态特性的参数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。通常用实验测定的方法求得系统输入输出之间的定度曲线用一条反映定度数据的一般趋势而误差绝对值为最小的拟合直线作为参考理想直线。非线性度即是定度曲线偏离拟合直线的程度，用非线性误差表示，拟合直线的确定方法：端基直线通过测量范围上、下限点的直线独立直线拟合直线与定度曲线间偏差Bi的平方和最小，最小即0BA

6、x测量范围端基直线定度曲线0BAx测量范围拟合曲线定度曲线2.灵敏度☆即对于定常线性系统，其灵敏度恒为常数。灵敏度表征测试系统对输入信号变化的一种反应能力定义为输出量的变化y与引起该变化的输入量的变化x之比理想情况下，总是用定度曲线的拟合直线的斜率作为该装置的灵敏度。实际应用：灵敏度的单位取决于输入、输出量的单位。定义为当输入输出量纲相同时的灵敏度。放大倍数灵敏度越高，测量范围越窄，测量系统的稳定性也往往越差。注意：3.分辨力分辨力是指测试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

7、量表示。注意：一个测试系统的分辨力越高，表示它所能检测出的输入量的最小变化量越小。数字测试系统－－输出显示系统的最后一位模拟测试系统－－输出指示标尺最小分度值的一半4.回程误差是指输入量由小到大与由大到小变化时，测试装置对同一输入量所得输出量不一致的程度，回程误差用全量程范围内同一输入量下所得输出的最大差值hmax与量程A之比的百分数表示。0Axyy20y0y10回程误差5.漂移：指测试系统在输入不变的条件下，输出随时间而变化的趋势。产生原因：仪器自身结构参数的变化；周围环境的变化（如温度、湿度等）对输出的影响。最

8、常见的漂移是温漂，即由于周围的温度变化而引起输出的变化。进一步引起测试系统的灵敏度和零位发生漂移。零点漂移灵敏度漂移点漂：在规定条件下，对一恒定输入在规定时间内的输出变化。零漂：是指标称范围最低值处的点漂。3.3测试系统的动态特性一、测试系统动态特性的描述方法1.时域微分方程是指输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系。一般地，在所考虑的测量范围内，测试