测试系统的基本特性

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1、第二章测试装置的基本特性时不变线性系统主要性质的理解；测试装置主要静态、动态特性指标的定义及描述方法；不失真测试的定义及其实现条件。动态特性参数的实验测定方法重点难点测量：确定被测对象的量值如：长度、重量等测试：具有试验性质的测量测量+试验测试技术是测量和试验技术的统称（MeasurementandTestTechnique），主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。静态测量是指不随时间变化的物理量的测量。动态测量是指随时间变化的物理量的测量。测试的基本概念测试装置的基本特性计量：是实现单位统一和量值准确可靠的测量测量准确与否涉及测量误差的概念测试装置的基本特性

2、系统误差：在重复测量中出现固定不变的或规律变化的误差。通常是由仪器、测量方法、环境等因素造成。可分为已定系统误差和未定系统误差，已定系统误差可以并应当通过修正来消除。随机误差：在相同条件下，多次重复测量一个量值时，所得到的数值和偏离真值的方向不可预测，且没有规律性，它的出现具有随机性。此类误差可以通过了解其统计规律加以控制。粗大误差：超出规定条件下预期误差范围的误差，由不正常原因造成，应当剔除。测量误差分类一、误差的相关概念测试装置的基本特性测量误差的表示1.绝对误差：绝对误差=测量结果-真值2.相对误差：相对误差=绝对误差/真值3.引用误差：引用误差=绝对误差/引用值引用

3、值一般是计量器具标称范围的最高值或量程。例1：设真值x0=2.00mA，测量结果xr=1.99mA，则其绝对误差和相对误差分别为多少？例2：用标称范围为0~150V的电压表测量时，当示值为100.0V时，电压实际值为99.4V，则引用误差是多少？补充例：用1.5级的万用表（测量范围为0~1000V）测量100V的直流电压时，可能的示值范围是多少？多数计量器具常以允许引用误差作为准确度级别的代号。一、误差的相关概念测试装置的基本特性真值：是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。从测量的角度看，真值是不能确切获知的。一般所说的真值是指理论真值、规定真值和相对真值。理论真值：也称

4、绝对真值，如设计时图纸中所标数值，再如三角形内角和为180o规定真值：国际上公认的某些基准量值。也称约定真值。相对真值：是指计量仪器安精度不同分为若干等级，上一等级的指示值，即为下一等级的真值。测量结果：由测量所得的被测量值测量结果的表达方式测量结果X=样本平均值+不确定度样本平均值：不确定度：一、误差的相关概念测试装置的基本特性二、测试装置的基本要求工程测试问题：通常的工程测试问题总是处理输入量x(t)、装置（系统）的传输特性h(t)和输出量y(t)三者之间的关系如图所示，即：1）如果h(t)已知，y(t)可测，则可推断x(t)2）如果x(t)、y(t)可以观察(已知)的

5、量，则可推断h(t)3）如果x(t)和h(t)已知，则可推断和估计y(t)根据实测与推断值的不同可进行故障诊断。测量未知量测量系统性能测试装置的基本特性理想的测试装置：单值的，确定的输入、输出关系且：系统为时不变线性系统二、测试装置的基本要求测试装置的基本特性三、时不变线性系统的主要性质1）叠加原理几个输入所产生的总输出是各个输入所产生的输出叠加的结果。即若x1(t)→y1(t)；x2(t)→y2(t)则[x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)]这意味着作用于线性系统的各个输入所产生的输出互不影响，一个输入的存在不影响另一输入引起的输出。在分析众多输入同时加在系统上

6、所产生的总效果时，可以先分别分析单个输入（假定其他输入不存在）的效果，然后将这些效果叠加起来以表示总的效果。3)微分特性系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数，即4）积分特性如系统的初始状态均为零，则系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分，即测试装置的基本特性三、时不变线性系统的主要性质2)比例特性对于任意常数a，必有ax(t)→ay(t)，也称为均匀性（齐次性）。5）频率保持性若输入为某一频率的简谐（正弦或余弦）信号，则系统的稳态输出必是、也只是同频率的简谐信号；即输出y(t)唯一可能解只能是测试装置的基本特性三、时不变线性系统的主要性质注意：线性系统的这些主要

7、特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测试工作中具有重要的作用。假如已知系统是线性的和其输入的频率，那么依据频率保持性，可以认定测得信号中只有与输入频率相同的成份才真正是由该输入引起的输出，而其他频率成分都是噪声(干扰)。进而可以依据这一特性，采用相应的滤波技术，在很强的噪声干扰下，把有用的信息提取出来。在第一章已经指出，信号的频域函数，实际上是用信号的各频率成分的叠加来描述的。根据叠加原理和频率保持性，研究复杂输入信号所引起的输出时，就可以转换到频域中去研究，研究输入频域函数所产生的输出的频域函数。实际上在频域