机电信息检测与处理技术_王旱祥_测试装置的基本特性课件.ppt

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1、§3.1概述系统h(t)H(s)输入x(t)X(s)输出y(t)Y(s)一．对测试装置的基本要求理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入输出关系(一个输入量对应唯一确定的输出量），且以输入和输出成线性关系为最佳。1)已知输入x(t),输出y(t),可推出传输特性h(t)2)已知传输特性h(t),输出y(t),可推出输入x(t)3)已知输入x(t)和特性h(t),可推断出y(t)第三章测试装置特性二．线性系统及其主要性质1、线性时不变系统或线性定常系统2、线性系统主要性质：(1)．叠加原理：(2)．比例性：(3)．微分性：(4)．积分性：(5)

2、．频率保持性：若输入为某一频率的简谐信号，则其稳态输出是同一频率的简谐信号。三．若干术语1．真值：约定真值：在实际测量中，通常利用被测量的实际值、已修正过的算术平均值、计量标准器所复现的量值作为约定真值正确度（反映系统误差大小）精密度（反映随机误差大小）精确度（综合影响大小）测试装置总误差=系统误差+随机误差2．精度：理论真值：只有按规定在特定条件下保存在国际计量局的基准，可认为是某量的真值。（一）、误差术语说明:在任何测量工作中，测量误差是不可避免的，测量值只是被测参数真值的某个近似值。由于误差的性质不同，它们对测量值的影响程度也各不相同。

3、精密度是指在测量某一参数中测量值的密集（或重复性）程度。正确度是指测量值与真值符合的程度。精度（精确度、准确度）是综合地反映精密度和正确度的指标，它反映了测量的总误差，即表达测量结果与被测量真值的接近程度。示值绝对误差引用值（量程）3．引用误差×100%（采用相对误差的形式来表示仪表所具有的测量精度）引用误差=100.0－99.4150×100%=0.4%例：某电压表，示值范围为0~150v，当其示值为100．0v时，测得电压实际值为99．4v，求其引用误差。∴引用误差=(仪表的精度等级分为7级：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5

4、,5.0)所以该仪表为0.5级的电压表。SNR=10lgNsNndBSNR=20lgVsVndB（二）、信噪比Ns-----信号功率Nn-----噪声功率或Vs-----信号电压Vn-----噪声电压信号功率与噪声功率的比值取分贝数（三）、动态范围测量范围：指使该装置的误差处于允许极限内它所能测量的被测量值的范围。对于动态测量的装置还表明在允许误差范围内所能测量的频率范围。量程：测量装置的示值范围的上、下限之差的模。（四）、量程和测量范围§3.2测试装置的静态特性y=b0a0x=Sx静态特性是当输入量为常量或变化极慢时，其输入输出之间的关系。

5、①理想情况：②实际情况：静态特性的表征参数拟合直线实验校准曲线一．线性度：~是对测试系统输入输出线性关系的一种度量。它常用校准曲线偏离其拟合直线的程度来表示。线性度误差=B/A×100%A----满量程输出；B----最大偏差。拟合直线①最小二乘拟合直线②两端点连线S=△y△x二．灵敏度、鉴别力阈、分辨力（描述测试装置对被测量变化的反应能力的）1．灵敏度：2．灵敏阈：~能引起测量装置输出值产生一个可察觉变化的最小被测量变化值。3．分辨力：~测量装置有效地鉴别紧密相邻量值的能力。Ahmaxxy四．稳定度和漂移：衡量其时间稳定性的指标。三．回程误

6、差：描述测量装置的输出与输入变化方向有关的特性hmaxA×100%§3.3测试装置动态特性当输入量随时间变化时，其输入和输出之间的关系。一．传递函数：1．建立：在零初始条件下：2．特点：①H（s）与输入信号以及初始条件无关，只反映系统的传输特性。②H（s）只反映系统响应特性而和具体的物理结构无关。同一传递函数可能表示若干个完全不同的物理系统。（b）弹性阻尼系统：③传递函数的系数描述了系统对输入信号的传输转换特性，改变参数，系统的特性也改变。例：（a）阻容电路：㈠幅频特性、相频特性和频率响应函数：二．频率响应函数1．幅频特性：2．相频特性：频率

7、响应特性3．频率响应函数：在H(s)的表达式中，令s=jω,则相应的传递函数——系统的频率响应函数频响函数是传递函数的特例，它表示装置在初始值为零的条件下，输出的傅氏变换与输入的傅氏变换之比。因H(jω)是复数，把它的实部与虚部分开P(ω)——ω曲线——系统的实频特性Q(ω)——ω曲线——系统的虚频特性频响函数的物理意义：对于给定的定常线性系统，若输入正弦信号，则稳态的输出也是与输入为同一频率的正弦信号。输出的幅值和相角通常不等于输入的幅值和相角，输出和输入的幅值比及相位差都是输入频率的函数，并反映在系统的幅频特性A(ω)和相频特性ф(ω)中

8、。㈡频响函数的求法LTIx1=x0sinω1tx2=x0sinω2t.….xi=x0sinωit…….(ωi连续变化）y1=y01sin(ω1t+φ1）y2=y02