机械工程测试技术基础2-1new.ppt

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1、第一章作业1-1，1-2，1-3,1-8第二章、测试系统基本特性机械工程测试技术基础本章学习要求：1.建立测试系统的概念2.掌握测试系统静态特性和动态特性描述方法3.了解测试系统特性对测量结果的影响4.了解测试系统特性的测量方法本章内容在课程中的位置上海大学机自学院1,认识信号4,信号调理、处理、显示记录（模拟信号处理部分）5,信号数字化及处理初步6、7、8。。。应用实例3,获取信号课程体系、各章节关系：2,测试装置基本特性（系统观念）测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计。2.1测试

2、系统概论简单测试系统(光电池)V任何具有输入、输出的装置都叫做系统复杂测试系统(轴承缺陷检测)加速度计带通滤波器包络检波器而较完整的测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。系统研究分析：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。2.1测试系统概论3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测)系统分析中的三类问题：1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。(系统辨识)2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。(反求)x(t)h(t)y(t)

3、输入x(t):静态——信号不随时间而变，或变化缓慢动态——信号随时间而变输出y(t)：静态——信号不随时间而变，或变化缓慢动态——信号随时间而变输入/输出的特点:系统h(t)：线性系统——x(t)和y(t)之间是线性的，可用线性方程描述。非线性系统——x(t)和y(t)之间是非线性的，用高次方程描述。系统的特点:xy线性xy线性xy非线性一,测试系统基本要求2.1测试系统概论理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。xy线性xy线性xy非线性实际测试装置在较小测量

4、范围和一定误差允许范围内可近似认为是线性的。xyΔX二，线性系统及其主要性质当组成测试系统的各物理单元特性稳定，如弹性元件的弹性模量，电子元件中的电阻、电容，半导体器件的特性等随时间的变化可以忽略不计，线性测试系统的输入x(t)和输出y(t)之间可以用下面的常系数线性微分方程描述：x(t)y(t)各物理单元特性满足上述常系数线性微分方程的系统为时不变系统，也称定常线性系统。x为自变量；y为应变量；t为时间自变量，an,an-1,……,a1,a0和bm,bm-1,……,b1,b0为与系统有关的常数x(t)y(t)各种具体的物理系统，如热学系统、电学系统、力学系统等，只要有相同的输入、输

5、出关系，就具有相同的微分方程形式。例如：液柱温度计和简单的RC低通滤波器同是一阶系统，具有相同微分方程形式。振动子、弹簧－质量－阻尼系统和LRC振荡电路都是二阶系统，具有相同的微分方程形式。（微分方程的阶由微分方程导数的次数决定。）举例：工程上，常可以以足够的精确度将一些时变系统当作时不变系统来处理。时不变线性系统具有以下一些主要性质：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)2.1测试系统概论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(

6、t)则kx(t)→ky(t)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输出信号的积分，即若x(t)→y(t)则∫x(t)dt→∫y(t)dt2.1测试系统概论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。f)时不变性(延时性)x(t)→y(t)x(t-τ)→y(t-τ)综合举例：三

7、，有关测试和测试装置的若干术语(一)测量、计量和测试测量、计量和测试三者有联系，也有区别。一般认为：测量——是指以确定被测对象量值为目的全部操作；计量——是指实现单位统一和量值准确可靠的测量；测试——是具有试验性质的测量，也可理解为测量和试验的综合。根据被测量是否随时间变化，可将测量分为动态测量和静态测量。静态测量是指测量期间被测量可认为是恒定的测量。而动态测量是为确定量的瞬时值及(或)其随时间变化的量所进行的测量。(二)测量装置的误差和准确度装置的示值总