测试装置的基本特性课件.ppt

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1、第2章测试装置的基本特性第1节概述第2节测试装置的静态特性第3节测试装置的动态特性第4节实现不失真测试的条件复习题第2章测试装置的基本特性本章重点：1、测试装置的动态特性及典型的一、二阶系统特性。2、测试装置实现不失真测试的条件。第1节概述一、对测试装置的要求二、测试装置的数学模型三、线性系统及主要性质一对测试系统的要求环节装置作用激励环节激励装置使被测对象处于测试状态输入环节传感器检测并转换被测信号处理环节中间变换器分析、处理、变换信号输出环节显示记录装置显示、记录并输出结果测试是利用某种专门的测试装置，通过检测、试验、分析而获取有用的信息的方法。只有正确选用测试系统，

2、才能确保测试结果的正确性。一对测试系统的要求测试的基本任务是反映x(t)的有用信息，那么y(t)是如何反映x(t)的变化呢？这是工程测试中研究的主要问题。一对测试系统的要求一对测试系统的要求实际的工程测试中主要研究时域或频域内，输入信号与输出信号及测试系统特性三者之间的关系。根据以上三者之间的关系，测试中的问题主要有三大类：(a)输入、输出已知，求系统的特性？(b)输入、系统特性已知，求输出？(c)系统特性、输出已知，求输入？一对测试系统的要求系统辨识装置校准验证原理求被测对象对测试装置的要求：①要求测试装置具有单值、确定的输入输出关系；②要求测试装置是线性系统，即输入输

3、出呈线性关系。一对测试系统的要求二测试装置的数学模型y(t)和x(t)之间的关系：————线性常系数微分方程二测试装置的数学模型线性常系数微分方程中与输入输出信号无关，不随时间变化，只和系统特性有关，取决于系统本身。在一定程度上是时不变系统。严格地讲，很多测试系统是时变的。但在工程上，可以在足够精确度范围内认为微分方程的系数为常数，从而把时变系统当作时不变系统处理。三线性系统及其主要性质1.线性叠加性2.频率保持性三线性系统及其主要性质1.线性叠加性即几个输入所产生的总输出是各个输入产生输出叠加的结果。它意味着作用于线性系统的各个输入所产生的输出是互不影响的。三线性系统及

4、其主要性质2.频率保持性即若输入为某一频率的简谐信号，则系统稳态输出必是也只是同频率的简谐信号。三线性系统及其主要性质频率保持性的意义：若系统是线性的，系统输入的激励信号的频率已知。由频率保持性可知，输出信号中只有与输入信号频率相同的频率成份才是由该激励引起的振动，其它频率成份都是噪声干扰，这样就可以采取进一步相应的滤波技术，提取有用信息。第2节测试装置的静态特性1.线性度2.灵敏度3.回程误差4.分辨力5.零点漂移6.重复性第2节测试装置的静态特性静态测量若被测物理量在测量过程中的状态不随时间而变化，这种测量过程称为静态测量。动态测量是指被测的量本身随时间变化而变化的测

5、量过程。静态特性动态特性第2节测试装置的静态特性静态测量时的测试系统数学模型可化简为：第2节测试装置的静态特性静态测量时的测试系统数学模型由此确定的测量装置的性能参数，称为测试装置的静态特性。测试装置的静态特性就是在静态测量情况下描述实际测试装置与理想的定常线性系统之间的接近程度。静态标定第2节测试装置的静态特性静态标定用试验的方法，找出传感器输入与输出的关系的工作，出厂前称为标定，或使用一段时间后称为校准。(a)静态校准条件(b)实际标定曲线(c)理想拟合直线第2节测试装置的静态特性(a)静态校准条件(b)实际标定曲线采用一定标准精度等级的校准设备(精度为需要测量装置的

6、3-5倍以上)，给定输入值，对测量装置进行全量程范围内的逐级加载或逐级卸载测试，获得数据用光滑曲线连起来，得到静态校准曲线，也称为实际标定曲线，或实际特性曲线。(c)理想拟合直线用选定的方法做一条直线去逼近实际标定曲线中的数据点，那么这条拟合直线就是选定的理想拟合直线。第2节测试装置的静态特性(c)理想拟合直线拟合直线的选定方法主要有三种：ⅰ端点直线法；ⅱ端点平移直线法；ⅲ最小二乘法；使各标定点与理想拟合直线的垂直偏差的平方和最小第2节测试装置的静态特性测试装置的静态特性就是在静态测量情况下描述实际测试装置与理想的定常线性系统之间的接近程度。即实际标定曲线与理想拟合直线之

7、间的接近程度。例：浮子式液位传感器测轮安装在编码器输入轴上，钢丝绳一端连接浮子，另一端连接重锤，钢丝绳绕在测轮上。当液位发生变化时，浮子随液位的变化而升降，钢丝绳带动测轮转动，编码器输出相应的实时水位值。第2节测试装置的静态特性1.检测量程：0-5m,10m,20m,32m,40m,80m;2.分辨率：1mm或1cm3.回差：小于±2mm或2cm4.测量误差：±2cm或0.3%F.S.1线性度其值用标定曲线与拟合直线之间的最大偏差与输出满量程值之比值的百分数表示，其表达式为：测试系统静态特性的实际标定曲线与选定的拟合直线的偏离