《测试系统的特性》PPT课件

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1、传感器与测试技术第3章测试系统的特性学习导航3.1线性系统的主要性质（MainPropertiesofLinearSystem)3.2测试系统的静态特性（MeasurementSystemStaticCharacters）3.3测试系统动态特性（MeasurementSystemDynamiticCharacters）3.4测试系统典型输入下的响应（ResponseofTypicalInputofMeasurementSystem）3.5不失真测试的条件（ConditionsofNon-distortedMeas

2、urement)3.6测试系统特性参数的测定（ParametersMeasurementMethodofMeasurementSystem）3.1测试系统及其主要性质3.1.1测试系统概述输入输出激励响应测试系统图测试系统的框图激起系统出现某种响应的外力或其它输入被称为激励（excitation，stimulus）；系统受外力或其它输入作用时的输出称为响应（response）3.1测试系统及其主要性质静态特性：被测量不变或变化极缓慢的情况动态特性：被测量变化极迅速的情况，它要求测量系统的响应也必须极迅速测试系统的

3、特性指的是传输特性，即系统的激励与响应之间的关系。3.1测试系统及其主要性质3.1.2线性系统的主要性质1线性系统理想测试系统的输入与输出具有单值的、确定的关系。输出与输入应保持线性关系，但是，实际测量系统只能在一定的工作范围和误差允许范围内满足这项要求。可用线性微分方程描述输入与输出的关系：3.1测试系统及其主要性质2线性系统的主要性质微分、积分性质线性（比例、叠加）频率保持特性若系统输入简谐信号，则其稳态输出为同频简谐信号。输出信号中只有与输入信号相同的频率成分才是由输入引起的。3.1测试系统及其主要性质频率

4、保持特性的简要证明：于是，有：当输入,输出，有：相应于x(t)的输出必为：3.1测试系统及其主要性质3.2测试系统的静态特性若输入信号的幅值不随时间变化或其随时间变化的周期远远大于测试时间，则线性微分方程式中的各阶导数均等于零，于是,有：以上式为基础确定的测量系统特性称为静态特性。3.2测试系统的静态特性3.2.1线性标定曲线——在静态测量中，通过实测确定的的输入输出关系曲线。线性度——标定曲线与拟合直线的偏离程度，即线性3.2测试系统的静态特性灵敏度的定义：几何意义：输入-输出曲线上指定点的斜率。灵敏度的量纲取

5、决于输入、输出的量纲。如果系统有多个环节串联组成,总灵敏度=各环节灵敏度的积。灵敏度越高，测量范围越窄，系统稳定性越差。3.2.2灵敏度3.2测试系统的静态特性3.2.3分辨力（灵敏阈,灵敏限）——测试系统能测量到最小输入量变化的能力，即能引起输出量发生变化的最小输入变化量。测量系统分辨力的表示：数字量：输出显示的最后一位，模拟量：输出指示标尺最小分度值的一半所代表的输入量。3.2测试系统的静态特性3.2.4滞后滞后也称回程误差，表示在规定的同一校准条件下，加载和卸载的标定曲线不重合的程度。原因是测试系统中运动部

6、分的外摩擦、变形材料的内摩擦以及磁性材料的磁滞等。滞后：3.2测试系统的静态特性3.2.5重复性是在规定的标定条件下，测量系统的输入量按同一方向变化时，在全程内连续进行重复测量所得各标定曲线的重复程度。重复性误差3.2测试系统的静态特性3.2.6其他特性1精度2测量范围(量程)3负载阻抗仪表的精度等级——引用误差的百分数。测量范围——在一定误差范围内，由上限和下限规定的测量系统可测量的被测量的值。量程——测量范围上限与下限的代数差。负载阻抗——满足最大功率输出条件（与电路内阻抗匹配）时的负载阻抗值。3.

7、2测试系统的静态特性4漂移漂移——是指测量系统在输入不变的条件下，输出随时间变化的现象。测量范围最低值处的漂移称为零点漂移，简称零漂。漂移的原因：仪器自身结构参数变化，另一个是周围环境的变化（如温度、湿度等）对输出的影响。最常见的漂移是温漂，即由于周围温度变化而引起的输出变化。3.2测试系统的静态特性3.3测试系统的动态特性测试系统的动态特性——输入量随时间变化时，测量系统的输出与输入之间的关系。系统传输特性的描述：复数域——传递函数，H(s)；频域——频率响应函数，H(jω)；时域——脉冲响应函数，h(t)。3

8、.3测试系统的动态特性3.3.1传递函数1传递函数的定义传递函数——当初始条件全为零时，输出信号与输入信号的拉氏变换之比。3.3测试系统的动态特性传递函数的主要特点包含瞬态、稳态时间响应和频率响应的全部信息。描述系统本身的动态特性，与输入量及系统的初始状态无关。是对物理系统特性的数学描述，与具体的物理结构无关。分母取决于系统的结构，分子表示系统同外界的联系，例如输入点的位