《测试系统特性分析》PPT课件

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1、第二章测试系统特性分析本章主要内容测试系统概述测试系统的静态特性测试系统的动态特性测试系统的动态响应测试系统的负载效应测试系统的不失真测量测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。简单测试系统(光电池)V测试系统概述测试系统概述例：空调机测量控制室温被测对象：室内空气被测信息：温度检测器具：温度传感器---热电阻、热电偶操作过程：空气热敏电阻电信号处理显示空调机测试系统概述控制器实时采集悬架速度信号判断电磁阀通断电磁阀工作状态改变减振器阻尼系数动画演示如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称

2、为静态测量。测试系统的静态特性测试系统的静态特性测试系统静态特性：被测量不随时间而变或随时间缓变时，系统输出与输入之间的关系静态系统的数学表达式：零点漂移：没有输入仍有输出（）理想系统：没有零点漂移的线性系统——系统的输入——系统的输出——与系统相关的常数测试系统的静态特性测试系统静态特性评价指标：分辨率：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。重复性：指用同一个测试系统在相同的测试条件下对同一被测量进行多次测量，其各次测试结果的接近程度。反映随机误差的大小灵敏度：当测试装置的输入x有

3、一增量△x,引起输出y发生相应变化△y时,定义:S=△y/△xyx△x△y测试系统的静态特性测试系统静态特性评价指标：测试系统的静态特性线性度：是指测试装置的输入和输出是否保持线性关系线性度=｜输出的标定值-输出的理论值｜/输出信号的变化范围100%测试系统静态特性评价指标：回程误差：又称迟滞性，指在实际测试中，在同样的条件下，当输入信号由小至大与由大至小的变化时，测试系统输出因不一致而产生的差值。漂移：零点漂移和灵敏度漂移。由温度变化及元器件性能不稳定所引起的。测试系统的动态特性系统的动态特性：输入量随时间变化时，输出随

4、输入量变化的规律——系统的输入——系统的输出——与系统结构参数有关的常数与一、线性系统性质：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)测试系统的动态特性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

5、输出信号的积分，即若x(t)→y(t)则∫x(t)dt→∫y(t)dt测试系统的动态特性一、线性系统性质：e)频率保持性若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即若x(t)=Acos(ωt+φx)则y(t)=Bcos(ωt+φy)线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。测试系统的动态特性一、线性系统性质：测试系统的动态特性二、系统的传递函数(Transferfunction)传递函数定义：在工程测试中，传递函数是输出信号(时域)与输入信号(时域)之

6、比。传递函数特点：与系统输入无关，且能够反映系统的全部特征1、串联系统的传递函数2、并联系统的传递函数3、闭环系统的传递函数测试系统的动态特性三、频率响应函数（Frequencyresponsefunction)在工程测试中，频率响应函数是输出信号（频域）对输入信号（频域）之比。测试装置输入输出b)脉冲响应函数若装置的输人为单位脉冲δ(t)，因δ(t)的傅立叶变换为1，有：Y(f)=H(f)，或y(t)=F-1[H(S)]优点：直观缺点：简单系统识别记为h(t)，称它为脉冲响应函数。H(f)固频、阻尼参数傅立叶变换测试系统

7、的动态特性频率响应函数H（jw）可以用复指数来表示，复数的模为测试装置的幅频特性，复数的相角为相频特性。幅频特性和相频特性AmplitudeandPhaseFrequencyCharacteristic测试系统的动态特性优点：简单，信号发生器，双踪示波器缺点：效率低从系统最低测量频率fmin到最高测量频率fmax，逐步增加正弦激励信号频率f，记录下各频率对应的幅值比和相位差，绘制就得到系统幅频和相频特性。测试系统的动态特性一、测试系统的频率响应输入为正弦函数的系统输出称为频率响应1、一阶系统的频率响应2、二阶系统的频率响应

8、测试系统的动态响应一阶测试装置的频率响应一阶测试的微分方程幅频特性相频特性系统的阶跃输入和响应二、测试系统的阶跃响应输入为阶跃输入时的系统输出阶跃输入信号的函数表达式：测试系统的动态响应阶跃响应函数若系统输入信号为单位阶跃信号，即x(t)=u(t)，则X(s)=1/s，此时Y(s)=H(s)/sH(f)