测试装置的基本特性.ppt

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1、第三章测试装置的基本特性汽车测试技术本章学习要求：1.建立测试装置的概念2.了解测试装置特性对测量结果的影响3.了解测试装置特性的测量方法3.1概述对测试装置的基本要求通常的工程测试问题总是处理输入量x(t)、装置（系统）的传输特性h(t)和输出量y(t)三者之间的关系。如图：1）如果x(t)、y(t)可以观察(已知)，则可推断h(t)。辨识2）如果h(t)已知，y(t)可测，则可推断x(t)。反求3）如果x(t)和h(t)已知，则可推断和估计y(t)。预测第三章测试装置的基本特性理想的测试装置应该①输出和输入成线性关系。即具有单值的、确定的输入-输出关系。②系统为时不变线性系统。实际的测试

2、装置①只能在较小工作范围内和在一定误差允许范围内满足线性要求。②很多物理系统是时变的。在工程上，常可以以足够的精确度认为系统中的参数是时不变的常数。第三章测试装置的基本特性第三章测试装置的基本特性测试装置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第三章测试装置的基本特性复杂测试系统(轴承缺陷检测)加速度计带通滤波器包络检波器第三章测试装置的基本特性不失真测量：3.2测试装置的静态特性第三章测试装置的基本特性如果测量时，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。1)灵敏度当测试装置的输入x有一增量△x,

3、引起输出y发生相应变化△y时,定义:S=△y/△x第三章测试装置的基本特性yx△x△y当装置的输入x有一个变化量∆x，它引起输出y发生相应的变化量∆y，则定义灵敏度对于理想的定常线性系统，灵敏度应当是但是，一般的测试装置总不是理想定常线性系统，用拟合直线的斜率来作为该装置的灵敏度。灵敏度有量纲，其单位取决于输入、输出量的单位。3.2测试装置的静态特性2)线性度实际曲线与拟合直线的偏离程度就是线性度，也称为非线性误差，非线性误差=B/A×100%yxBA非线性误差=B/A*100%B为校准曲线与拟合直线的最大偏差。A为装置的标称输出范围。3.2测试装置的静态特性☆常用拟合直线的方法：最小二乘法

4、在许多实际问题中，往往需要根据实验测得两个变量x与y的若干组实验数据(x1,y1),…(xn,yn)来建立这两个变量的函数关系的近似式，这样得到的函数近似式称为经验公式。通过对实验数据的处理，能够判断x、y大体上满足某种类型的函数关系y＝f(x,a1,a2,…,as)，但是其中s个参数a1,a2,…,as的值需要通过n组实验数据来确定。3.2测试装置的静态特性通常可以这样来确定参数：选择参数a1,a2,…,as，使得f(x,a1,a2,…,as)在x1,x2…xn处的函数值与实验数据y1,y2…yn的偏差的平方和为最小。就是使当f(x,a1,a2,…,as)是s个参数的线性函数时，利用求极值

5、与解线性方程组的方法可以解决。为最小，这种方法称为最小二乘法。3.2测试装置的静态特性例如：若x、y大体上满足线性关系即f(x,a,b)＝ax+b，则D(a,b)＝由多元极值的求法有解上述关于a、b的二元一次方程组得a＝，b＝从而求得经验公式y＝ax＋b。3.2测试装置的静态特性的大小是衡量经验公式精度的一种尺度。3.2测试装置的静态特性3.2测试装置的静态特性3)回程误差测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为:(hmax/A)×100%yxhmaxA回程误差是由迟滞现象产生的，即由于装置内部的弹

6、性元件、磁性元件的滞后特性以及机械部分的摩擦、间隙、灰尘积塞等原因造成的。3.2测试装置的静态特性4)静态特性的其他描述3.2测试装置的静态特性精度：是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标灵敏阀：又称为死区，用来衡量测量起始点不灵敏的程度。分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。测量范围：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。可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种描述。稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时，输出量随时间变化的程度。3.2测试装置的静态特性零点漂移：使测量装置的输出零点偏离原始零点的距离

7、。灵敏度漂移：由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系（斜率）的变化。总误差：零点漂移和灵敏度漂移之和。一般情况下，后者的数值很小，可以忽略不计，于是只考虑零点漂移。案例：物料配重自动测量系统的静态参数测量灵敏度=△y/△x线性度=B/A×100%回程误差=(hmax/A)×100%测量范围：3.2测试装置的静态特性无论复杂度如何，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