《测试系统设计》PPT课件

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1、测试技术——测试系统设计(2)第七章内容基本原则一般步骤抗干扰设计精度分配测试系统典型组成传感器、信号调理、信号处理、显示与记录测试对象传感器信号调理显示/记录电源数据采集数据处理信号处理1、基本原则测试系统设计原则测量装置选用满足关键指标合理的带宽接口标准误差分配综合误差最小或合成不确定度最小选择直接测量量的测量精度适中的方案，降低难度传感器选用优先考虑功能、然后再是指标其它：成本、实现1、基本原则步骤确定测试任务选择测量方法选择传感器后续测量系统的选定相应的软件设计与编制测量系统的性能评定2、一般步骤

2、确定测试任务在如下环境中完成如下任务任务参数监测/检测/监控参数计算（功率测量、传递函数）场分布，面、阵测量——组/复合传感器环境高压、高温、高冲击工作介质:水、油、空气或蒸气被测表面:材质、偏差2、一般步骤选择测量方法功能在线测量/离线测量——是否固定实时测量/离线分析——是否现场给出结果实时测控数据存储、数据发布/数据传输指标非线性度、精度、量程、分辨率稳定性、温漂、零漂频响成本简易：传感器＋电压表；传感器＋A/D板＋计算机适中：传感器＋信号处理＋信号测量先进：传感器＋信号处理＋测量、分析、传输2、一

3、般步骤选择传感器被测参数——传感器类型振动、位移、温度、转速、压力、扭矩测试部位对被测量的影响——加速度传感器对传感器的影响——涡流传感器选择传感器指标：灵敏度、线性范围、精确度、频响、稳定性等工程考虑：传感器种类越少越好合并：位移＋振动类型优化：一种传感器多种测量(涡流传感器：位移、振动、转速)输出标准：减少信号处理难度电流4~20mA、电压±5V;数字通讯（TCP/IP）2、一般步骤切角面3x探头直径圆柱面3x探头直径传感器后续测量系统的选定传感器与信号调理装置的匹配问题各个测量装置的静动态特性匹配问

4、题测量系统的精度设计指标频响相应的软件设计与编制实现测试系统的自动化、智能化——成本人机交互界面测量系统的性能评定经济合理性抗干扰能力测试精度分析2、一般步骤干扰源外部干扰——环境电磁场、振动、温度、湿度等内部干扰——电路元器件干扰信号回路干扰负载回路干扰电源干扰数字电路干扰3、抗干扰设计干扰传播路径静电感应：导体之间通过分布电容耦合到的有效输入成分电磁感应：变化的电流通过互感作用在另一回路中引起的感应电动势辐射电磁干扰：周围强烈的电磁场产生的感应电动势造成的干扰漏电流干扰：电器元件绝缘不良或功率器件间距

5、不够产生的漏电现象公共阻抗：阻抗不等的两个电路与另一公共阻抗串联产生的干扰3、抗干扰设计屏蔽技术静电屏蔽：在静电场作用下，导体内部各点等电位利用铜、铝等低阻导电材料，做成接地金属容器，隔离内外部电力线，消除静电耦合磁屏蔽：导体层以涡流方式消耗高频干扰磁场的能量铁磁材料（硅钢、坡莫合金）制成容器电磁屏蔽：用导电良好的金属材料（铜箔,铝箔/板）做成的接地电磁屏蔽层，同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用屏蔽导线、屏蔽电缆3、抗干扰设计屏蔽技术简单的屏蔽——接地、浮置在高电压强磁场的环境下，测量仪器经常采用浮地系统

6、为了防止在外壳上感应出高电压，外壳必须接大地安全可靠制造工艺复杂飞机、舰船上的设备采用浮地机壳机壳机壳绝缘层3、抗干扰设计屏蔽技术电缆屏蔽层单地原则屏蔽线的接地应与公共端连接Us放大器12UG正确连接Us放大器12C1C2C3正确连接UG3、抗干扰设计隔离技术——切断地环路电流干扰两个测试电路的地电位完全隔离开，避免干扰数字电路很适用模拟电路中，要选用线性度好的隔离器件滤波技术——阻止某一频带信号通过测试系统3、抗干扰设计接地技术接地作用：安全、基准电位抗干扰（抗噪声、静电屏蔽等）接地方式并联接地串联接地

7、串并联接地3、抗干扰设计接地技术接地原则：一点接地地线应连在一起并通过一点接地避免公共地线各点电位不均匀而形成接地回路，产生干扰Rc1Rc2RiUG放大器ABRsUs3、抗干扰设计衡量精度的指标测量的准确度(是精密度和正确度的综合)测量结果与被测量真值之间的一致程度精密度重复测量所得各测量值的离散程度反映随机误差的大小正确度测量值偏离真值的程度反映系统误差的大小涉及真值，多作定性描述4、测量系统精度分配随机误差系统误差理想情况测量的不确定度测量结果不能肯定的程度、被测量之值x的分散性——范围被测量的真值x

8、以一定概率落在某个量值——最佳估值的范围内[-u,u]不确定区间最佳估值测量结果不确定度分为两类A类不确定度：用统计方法求出——多次测量B类不确定度：用其他方法得出——单次测量最佳估值和不确定度单位4、测量系统精度分配不确定度的评定A类不确定度的评定用有限次数测量数据的标准差估值来度量测量结果的不确定性最佳估值取其算术平均值，则置信区间为有限次数n：不宜超过10(等精度测量难度随n增加)测量结果：对于有限次测量，其测量结果4、