测试系统的基本特性ppt课件.ppt

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1、主要研究内容：1.建立测试系统的概念2.测试系统特性动、静特性3.了解测试系统特性的测量方法第二章测试系统特性分析测试系统是测量装置、标定装置和激励装置总称。2.1测试系统概论复杂测试系统(振动测量)系统失真简单测试系统(红外体温)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)和输出y(t)三者之间的关系。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。由此根据测试要达到的要求正确合理选用仪器。x(t)h(t)y(t)1)技术性能精度：是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标。1组成测试系统应考虑的因素精密度（preci

2、sion）：示值重复性（随机误差）准确度（accuracy）：系统误差绝对误差=测量结果－被测真值相对误差=绝对误差/被测真值x100%引用误差=绝对误差/满量程值x100％仪器的精度等级一般用最大引用误差来标称。分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变量，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。静态测量：幅值动态测量：幅值和频率稳定性：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。温漂零漂可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种描述。2)测试系统的经济指标3)测试系统的使用环境条件测试系统基本要

3、求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非线性系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述：线性系统线性系统性质：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)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(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

4、，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)dte)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。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。2.2测试系统静态响应特性1、非线性度标

5、定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。非线性度=B/A×100%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，则定义回程误差为回程误差=(hmax/A)×100%2、灵敏度当测试装置的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应的变化△y时，则定义:S=△y/△x4零点漂移测量装置的输出零点偏移原始零点的距离。5灵敏度漂移由于材料特性的变化所引起的输入输出关系的变化。输入输入输出灵敏度漂移零点漂移理想直线在对动态物理量进行测试时，测试装置的输出变化是否能真实地反映输入变化，则取决于测试装置的动态响应特性。2.3

6、测试系统的动态响应特性x(t)h(t)y(t)用特定的输入信号作用于测量系统，测量输出(已知)，由此推断系统的传输特性。(系统辨识)a)传递函数(Transferfunction)传递函数：描述系统动态特性传递函数的定义：x(t)、y(t)及其各阶导数的初始值为零，系统输出信号的拉普拉斯变换(拉氏变换)与输入信号的拉氏变换之比，记为式中s为拉氏变换算子:和皆为实变量复变数xyH(s)=装置的传递函数与测量信号无关，也不能确定装置的物理结构，只表示测量装置本身在传输和转换测量信号中的特性或行为方式。传递函数以测量装置本身的参数表示出输入与输出之间的关系，所以它将包含着联系输入量与输出量所必须

7、的单位。以代入H(s)式，也可以得到频响函数，说明频率响应函数是传递函数的特例。物理意义是频率响应函数是在正弦信号的激励下，测量装置达到稳态后输出和输入之间的关系。线性系统的频响函数(Frequencyresponse)b)频响函数(Frequencyresponsefunction)H(j)一般为复数，写成实部和虚部的形式：若输入为单位脉冲δ(t)c)权函数(Weightfunction)若输入为单位脉冲δ(t)，因