最新第四章-测试系统的基本特性概要教学讲义ppt.ppt

《最新第四章-测试系统的基本特性概要教学讲义ppt.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章-测试系统的基本特性概要4.1测试系统及其主要性质定义：完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的物理装置构成的总体。1.测试系统简单测试系统(红外体温)复杂测试系统(振动测量)系统失真测试系统输入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：(a)线性系统式中，an、an-1、…、a0和bm、bm-1、…、b0均为一些只与测试系统的特性有关的常数。上述方程就是常系数微分方程，所描述的是线性时不变系统，也称为定常线性系统。一般在工程中使用的测试系统（测试装置）都是线性系统。叠加特性示例(1).叠加特性叠加特性：系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和

2、即若x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)则x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)叠加原理表明：同时作用的两个输入量所引起的响应，等于该两个输入量单独引起的响应之和。线性系统的叠加特性(2).比例特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)比例特性示例系统对原输入信号的微分的响应等于原输出信号的微分，即若x(t)→y(t)则x'(t)→y'(t)当初始条件为零时，系统对原输入信号积分的响应等于原输出信号的积分，即若x(t)→y(t)则　　　　　　　∫x(t)dt→∫y(t)dt(3).微分特性(4).积分特性若系统

3、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。(5).频率保持特性(b)系统线性近似实际测试系统中，系数都是随时间而缓慢变化的微变以足够的精度认为多数常见的物理系统中的系数常数一定的工作范围内和一定的误差允许范围，近似线性测量系统（装置）实际上是一个信息通道。理想的测量系统应该准确地真实地反映和传送所需要的信号而将那些无关的虚假的信号（干扰）抑制掉。信号与系统有着十分密切的关系，为了真实地传输信号，系统必须具备一些

4、必要的特性，通常用静态特性和动态特性来描述。静态校准条件：指没有加速度，没有冲击，振动，环境温度为20±5℃，相对湿度不大于85％，大气压力为0.1±0.08MPa的情况。理想的线性时不变系统还应具备一些必要的特性15如果测量时，测试系统的输入、输出信号不随时间而变化（变化极慢，在所观察的时间间隔内可忽略其变化而视作常量），则称为静态测量。静态测量时，测试系统表现出的响应特性称为静态响应特性。4.2测试系统静态特性稳态信号动态信号理想测试系统其输入、输出之间呈单调、线性比例的关系。即输入、输出关系是一条理想的直线，斜率为S=b0/a0在静态测试中，输入和输出不随时间而变化，而输入和输出

5、的各阶导数均等于零。理想线形稳态输入1.理想测试系统的静态特性实际线形17当测试系统的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应的变化△y时，则定义:如果是理想线性系统，则静态测试灵敏度(1).灵敏度S=△y/△x1)一位移传感器，当位移变化为1mm时，输出电压变化为300mV，则2)一机械式位移传感器，输入位移变化为0.01mm时，输出位移变化为10mm，则灵敏度S=300/1=300mV/mm灵敏度S=10/0.01=1000灵敏度越高，系统反映输入微小变化的能力就越强。在电子测量中，灵敏度越高往往容易引入噪声并影响系统的稳定性及测量范围，在同等输出范围的情况下，灵敏度越大测量范围越小

6、，反之则越大。灵敏度的两点说明:1量纲2灵敏度与测量范围(2).非线性度标定曲线与拟合直线其中:最小二乘法非线形度非线性度:标定曲线与拟合直线的偏离程度。实验标定偏离程度：在测试系统的标称输出范围(全量程)A内，标定曲线与其拟合直线的最大偏差B与A的比值，即非线性误差＝B/A×100％式中，A——输出信号的变化范围；B——标定曲线与其拟合直线下最大偏差，以输出量计。非线形度用非线性误差来衡量量程为10V时的非线形度量程为1000V时的非线形度非线性误差＝B/A×100％(3).回程误差回程误差测试系统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

7、间差值最大者为hmax，则定义回程误差为:回程误差=(hmax/A)×100%在对动态物理量进行测试时，测试系统的输出变化是否能真实地反映输入变化，则取决于测试系统的动态响应特性。4.3测试系统的动态响应特性动态特性:输入量随时间作快速变化时，测试系统的输出随输入而变化的关系。条件：①线性系统的初始状态零②x(t)↔X(S),y(t)↔Y(S)进行拉普拉斯变换：得：系统的传递函数H(S)：其中，S为复变量，S=σ+jω；n代表微分方程的阶数；如