检测技术2测试系统特性

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1、第二章测试系统1§2-1.测试系统的组成测量结果2检测系统构成信息获取转换显示和处理（信号检出部分）（信号变换部分）（分析处理部分、通信接口及总线）3§2-2.测试装置的主要性能指标一、测试系统静态响应特性1、静态特性：——常量/缓慢变化的输入情况下的输出特性。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。静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。4①测量范围（工作范围）（Range）：系统实现不失真测量时的最大输入信号范围。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。示值范围：显示装置上最大与最小示值的范围。

2、标称范围：仪器操纵器件调到特定位置时所得的示值范围。1）基本功能特性5③灵敏度：系统输出信号的变化相对于输入信号变化的比值S=k=dy/dx②量程（跨度）：测量范围上限与下限的算术差值(xmax-xmin)测量范围的导出量（下限为零时）6用以衡量在静态测量时，输入信号变化引起输出量的改变的程度。相对灵敏度静态灵敏度≈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:k=△y/△xyx△x△y7⑤动态范围（DynamicRange）跨度与绝对分辨力之比——系统对输入信号大小的综合检测能力分贝数表示④分辨力（Resolution）能使系统

3、输出发生变化所对应的最小的输入变化量。表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。8——测量值与被测量真值之差——准确度①示值误差（error）2）精度特性---决定系统在什么程度上完成所需的检测9③线性度（linearity）②重复性（Repeatability）外界条件不变的情况下，对同一被测量多次重复测量时测量值之间的分散性——精密度10a)最小二乘直线：标定值相对于该直线的误差平方和最小b)端点连线：连接最大与最小标定值的直线参考直线1---标定曲线2---拟合直线11④回程误差（Hysteresis）——迟滞/滞后误差正向（输入量增大）和反向（输入

4、量减小）行程期间，检测装置输入—输出曲线的不重合程度满量程输出yFS的百分比表示12⑤灵敏阈：又称死区(Deadband)用来衡量测量起始点不灵敏的程度。⑥漂移（Drift）——稳定性当系统输出信号不发生变化时所对应的输入信号的变化范围——系统元件的摩擦及空程等现象引起的一定条件下，输入不变的情况下，检测装置的输出随时间变化的程度132、动态特性——变化/动态信号。研究当测试与检测系统的输入和输出均为随时间而变化的信号时，系统对输出信号的影响。动态测量——被测量本身随时间变化，而测量系统又能准确地跟随被测量的变化而变化例：弹簧秤的力学模型动态信号——幅

5、值、时间、空间/频率由系统元件的机械、物理及光、电、磁等特性决定。动态特性——输入与输出在幅值与频率上的相互关系14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二、测试系统的动态响应特性15三、测试系统基本要求1、信号不失真2、信噪比必须充分大；3、应具有尽可能短的过渡过程和尽可能小的超调量。16§2-3.测试系统的数学模型及频率特性系统模型的划分：线性系统与非线性系统连续时间系统与离散时间系统时变系统与时不变系统17一、测试系统

6、的广义数学模型18常系数线性微分方程线性系统的频响函数：jj19叠加性：引起的输出分别为如输入为则输出为比例特性（齐次性）:如引起的输出为，则引起的输出为。微分特性：引起的输出为积分特性：引起的输出为频率保持性：如则二、线性系统的性质20三、传递函数描述系统动态特性更为广泛的函数是传递函数传递函数的定义：x(t)、y(t)及其各阶导数的初始值为零，系统输出信号的拉普拉斯变换(拉氏变换)与输入信号的拉氏变换之比，记为21x(t)y(t)输入量输出量H(s)=X(S)Y(S)(())22四、环节的串联和并联H1(s)H2(s)Z(s)X(s)Y(s)H(s

7、)H1(s)H2(s)Y1(s)X(s)Y(s)H(s)x(t)y(t)Y2(s)任何一个高阶系统总可以看成是若干个一阶、二阶环节的并联23输入正弦信号：x(t)=X0ejwt暂态响应衰减消失后输出正弦信号：y(t)=Y0ej(wt+j)五、频率响应函数24以代入（1）式，也可以得到频响函数，说明频率响应函数是传递函数的特例。则线性系统的频响函数为：jjjY0ej(wt+j)X0ejwt=Y(jw)X(jw)25六、频率特性及其图像H(j)一般为复数，写成实部和虚部的形式：26A()-曲线称为幅频特性曲线；()-曲线称为相频特性曲线。实际作

8、图时，常画出伯德图（Bode图）：20lgA()-lg曲线——对数幅频曲线()-lg