测试系统的基本特性

《测试系统的基本特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章、测试系统的基本特性本章学习要求：1.建立测试系统的概念2.了解测试系统特性对测量结果的影响3.了解测试系统特性的测量方法测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。3.1测试系统概论简单测试系统(光电池)V复杂测试系统(轴承缺陷检测)加速度计带通滤波器包络检波器被测对象测量装置试验装置数据处理装置显示记录装置测试系统的基本构成1.线性系统及其微分方程描述系统h(t)输入x(t)输出y(t)X(ω)H(ω)Y(ω)需要解决的问题：1）输入x(t)、输出y(t)能观测，推断系统的传递特性h(t)2）输入x(t)能观测，系统的传递特性h(t)已知，估计输出

2、y(t)3）输出y(t)能观测，系统的传递特性h(t)已知，估计输出x(t)线性时不变系统与非线性，时变系统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。xy线性xy线性xy非线性例：RLC振荡电路有阻尼的弹簧质量系统mkCx(t)y(t)对于一般线性时不变系统，有如下微分方程：y(t)为施加于质量的力，输出x(t)为质量的位移，微分方程为：一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。2.线性系统的特性（1）线性特性（比例性与叠加性）（

3、2）时不变特性（3）微分特性（4）积分特性（5）频率保持特性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)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)dt3.2测试系统

4、静态响应特性如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。描述测试系统静态测量时的输入、输出关系的方程、图形、参数等称为静态传递特性。b)灵敏度当测试装置的输入x有一增量△x,引起输出y发生相应变化△y时,定义:S=△y/△xyx△x△ya)静态传递方程与定度曲线当测试系统处于静态测量时，输入和输出不随时间变换，各阶导数为零，微分方程变为：该曲线称为定度曲线c)线性度标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。非线性度=±B/A×100%yxBAd)回程误差测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输

5、出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为:(hmax/A)×100%yxhmaxAe)静态响应特性的其他描述精度：是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标灵敏阀：最小单位输出量所对应的输入量。分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。测量范围：是指测试装置能正常测量最小输入量和最大输入量之间的范围。可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种描述。稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时，输出量随时间变化的程度。案例：物料配重自动测量系统的静态参数测量灵敏度=△y/△x非线性度=B/A×100%回程

6、误差=(hmax/A)×100%测量范围：被测物理量随时间变化的测量称为动态测量；测试系统动态测量时输入与输出的关系，称测试系统的动态特性。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)输入量系统特性输出3.3测试系统的动态响应特性y(t)=X(t)*h(t)卷积分时间响应：温度计滞后频率响应：高频振动，千分尺的测量如果我们以选定的频率为参变量，这对特定条件下的输入、输出的频域描述分别为：3.3.1测试系统动态传递特性的频域描述频率响应函数即：其中对于：n阶微分

7、为：传递函数（描述系统的传递特性）：拉氏变换(数学定义)：傅氏变换(拉氏变换特例):初始条件为0时：即为系统的频率响应函数幅频特性：对输入频率分量幅值的缩放程度相频特性：对输入频率分量初始相位的移动程度传递函数:直观的反映了测试系统对不同频率成分输入信号的扭曲情况。对数模与Bode图在工程应用中，往往采用对数模特性（或称为Bode图）来描述系统的频率特性。在对数坐标下，采用对数模，可以给频率特性的表示带来一些方便。这是因为:奈魁斯特（Nyquist）图以频率响应函数的实部和虚部分别作为横坐标和纵坐标作图，所得到的曲线称为奈魁斯特图。1.可以将模特性的相乘关系变为相

8、加关系；2