08动态测量数据处理.ppt

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1、误差分析与数据处理(Theerroranalysisanddataprocessing)第四讲动态测量数据处理KinematicMeasurementDataProcessing主讲：范百兴2016.04.16一、动态测试基本概念定义、特点本次课程内容二、随机过程及其特征三、随机过程特征量的实际估计一、动态测试基本概念1、动态测试定义被测量是随着时间或空间或其他参数而变化的，仪器的输入量及测试结果也是随时间而变化的。应用测量位移、振动、速度、加速度、应力应变、压力等参量，以及光学、声学、热力学、电学中测量各种参量时，动态测试及其数据

2、处理应用越来越广泛。一、动态测试基本概念1、动态测试特点（1）动态测试数据中包含被测物理量和测量仪器、外界环境加入的干扰等信息；（2）正确处理和分析动态测试数据，能够得到反映客观事物的有用信息；动态测试数据在误差理论和数据处理中占有重要地位。一、动态测试基本概念2、动态测试数据分类表示物理现象或过程的数据分为确定性和随机性两种确定性数据能够用明确数学关系式描述的数据。mX(t)例：单自由度无阻尼震动系统中，刚体在受到外力的作用时，偏离原来平衡位置，的距离为x0，外力消失时为t0=0时刻，则刚体的位移关系为：在任意时刻t，即确定其位移

3、量，此即确定性数据一、动态测试基本概念2、动态测试数据分类随机数据动态测试数据不能用明确的数学关系式描述的数据，也称为非确定性数据。例：随机振动、环境噪声等，其特点为：（1）可以检测出来（2）可以得到随时间变化的记录（3）无法准确预测未来某个时刻的精确值（4）只能用概率统计的特征量来描述一、动态测试基本概念2、动态测试数据分类动态测试数据表示方式（1）时域描述用数据的幅值随时间变化的表达式、图形或数据表来表示，具有简单直观的优点，但无法反映数据频率结构。（2）频谱分析研究动态测试数据的频率成分及各频率成分的强度，是数据的频域描述。域

4、：描述数据的坐标图横坐标的物理量一、动态测试基本概念3、确定性数据确定性数据周期数据非周期数据正弦周期数据复合周期数据准周期数据瞬态数据周期性数据经过一定时间间隔重复出现的数据，可以展开为傅里叶级数。一、动态测试基本概念3、确定性数据正弦周期数据A为振幅，f为频率，T=1/f为周期，为初相角。TAOt一、动态测试基本概念3、确定性数据复合周期数据由若干个不同频率的正弦周期函数叠加而成的，其频率比为有理数。设基波频率f1，各个组成频率为nf1，n=1,2，，N，则复合周期函数为：式中：一、动态测试基本概念3、确定性数据复合周期数据

5、则复合周期函数可以写为：令：复合周期函数由静态分量A0和若干个谐振分量（振幅为An，相位为n）组成。一、动态测试基本概念3、确定性数据非周期数据能用明确的数学关系式描述，但又不是周期性的数据，即为非周期数据，包括准周期数据和瞬态数据。准周期数据由频率比不全为有理数的两个以上正弦数据叠加而成的数据。x1(t)的谐振分量的频率比为有理数x2(t)的谐振分量的频率比是无理数例：若干个电动机不同步振动造成机床或仪表的振动一、动态测试基本概念3、确定性数据瞬态数据准周期数据以外的非周期数据即为瞬态数据，不能用离散频谱表示。大多数情况下，瞬态

6、数据可以通过傅里叶变换得到频域描述为：一、动态测试基本概念4、随机性数据定义：不能用明确的数学表达式来描述，只能用概率分布及其统计的特征量来描述。在动态实验中，不能在合理的实验误差范围内预计未来时刻的测试结果数据。分类按数据的概率分布及其统计特征量是否随时间变化。随机过程数据平稳过程非平稳过程各态历经过程非各态历经过程二、随机过程及其特征1、研究意义被测量随时间、空间连续变化，导致测量过程和测量结果随着时间和空间而连续变化；被测对象、测量仪器、测量条件含有随机误差，测量过程和测量结果都是一个随机但连续变化的函数，即随机函数；随机函数

7、的分析计算采用前面相关理论；随机过程理论研究随机性表现为一个过程的随机现象的学科，是研究动态测量过程及其测量结果的理论依据，广泛应用于近代物理学、无线电技术、自动控制、空间技术等学科中。例：地震仪测量大地震动，大气紊流的垂直风速对对飞机的影响，机械振动测量，动载和动态应变测量，速度加速度连续测量等。二、随机过程及其特征2、随机过程动态测量中每一个测量结果都是一个确定的随时间或空间变化的函数，每一个时刻都有一个确定数值，但是由于随机误差的存在，多次重复测量会得到不完全相同的函数结果，该函数对于自变量的每一个给定值都是随机变量，因此被称

8、为随机函数。自变量为时间t的随机函数，即为随机过程。如：磨加工尺寸是时间的随机函数自变量为空间坐标l的随机函数，即为随机场。如：投影变形量与坐标的关系，坐标测量误差与测量距离的关系等二、随机过程及其特征2、随机过程随机函数用x(t)表