机械测试技术基础大作业.docVIP

第二章 测试装置的基本特性 主要内容 静态特性—适用于静态测量，静态标定过程。 动态特性—适用于动态测量,并加上静态特性。 负载特性—系统后接环节吸收能量或产生干扰，影响测量。 抗干扰性—测量装置在测量中受到的各种干扰和信道干扰。 重点难点 线性系统及其主要性质 测量装置的误差和准确性 测量装置的动态特性的数学描述 幅频特性、相频特性和频率响应函数 幅、相频特性及其图象描述 ．一阶、二阶系统的特性 负载效应 组织教学内容 静态特性—适用于静态测量， 静态标定过程。定义：静态特性就是在静态测量情况下，描述实际测量装置与理想定常线性系统的接近程度。 静态特性……. 线性度灵敏度分辨力、回程误差稳定度、漂移 线性度：测量装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度。 （1）对象+装置 → 系统 （2）装置本身 → 定度（标定） 观察 者 概述 被测 对象 反馈、控制 激励装置 显示记录 信号 处理 传 输 信号 调理 传 感 器 （1）测量装置的静态特性 环境变化或 干扰输入的影响 An单独作用下的输出 输入An … … A2单独作用下的输出 输入A2 A1单独作用下的输出 输入A1 被测量输出 被测量输入 静态特性 测量装置 测量装置的静态特性是通过某种意义的静态标定过程确定的。静态标定是一个实验过程，在这一过程中，只改变一个输入量，而其他所有的可能输入保持不变，测量对应的输出量，得到测量装置输入与输出间的关系。 标准：用来定量输入和输出变量的仪器(或传感器)和技术的统称。 真值：一个变量的真值定义为用精度最高的最终标准得到的测量值。 标准传递：实际中，可能无法使用最终标准来测量该变量，但是可以使用中间的传递标准。 （2）标准和标准传递 了解其所能实现的不失真测量的频率范围; 反之，在确定了动态测量任务之后，则要选择满足这种测量要求的测量装置。 测量装置的动态特性：当被测量即输入量随时间快速变化时，测量输入与响应输出之间动态关系的数学描述。 在研究动态特性时，往往认为系统参数是不变的，并忽略诸如迟滞、死区等非线性因素，即用常系数线性微分方程描述测量装置输入与输出间的关系。 （3）测量装置的动态特性 测量装置在测量过程中要受到各种干扰，包括电源干扰、环境干扰(电磁场、声、光、温度、振动等干扰)和信道干扰。这些干扰的影响决定于测量装置的抗干扰性能，并且与所采取的抗干扰措施有关。 （5）测量装置的抗干扰性 当传感器安装到被测物体上或进入被测介质，要从物体与介质中吸收能量或产生干扰，使被测物理量偏离原有的量值，从而不可能实现理想的测量，这种现象称为负载效应。 测量装置的负载特性是其固有特性，在进行测量或组成测量系统时，要考虑这种特性并将其影响降到最小。 （4）测量装置的负载特性 基本要求：理想装置→单值性→线性 （1）已知输入量、输出量，推断系统的传输特性。 （2）系统特性已知，输出可测，推断导致该输出的输入量。 （3）如果输入和系统特性已知，推断和估计系统的输出量。 h (t) H (s) x(t) X(s) y(t) Y(s) 系统 输入 图2-1 输出 通常测试问题见图2-1 一．对测试装置的基本要求 均为常数 式中 t ：时间自变量; (2-1) 定义：线性系统—系统的输入x(t) 和输出y(t) 之间可用常系数线性微分方程来描述该系统叫时不变线性系统(定常数线性系统),用(2-1)式表示： 二．线性系统及其主要性质 (2-3) 对于任意常数a 必有 （2）比例特性（均匀性） 作用在定常数线性系统的各输入所产生的输出是互不影响的，多输入同时加在系统上所产生的总效果相当于各个单个输入效果的叠加。 (2-2) 若 (2-5) （4）如系统的初始状态均为零，则系统对输入积 分的响应等同于对原输入响应的积分。 (2-4) （3）系统对输入导数的响应等于对原响应的导数。 即：若输入某单一频率的简谐信号，记作 则其稳态输出y(t)的唯一可能解只能是 输入为某一频率简谐(正弦或余弦)信号，系统稳态输出必是同频率简谐信号。 （5）频率保持性 应用叠加原理有 由线性系统的微分特性 由线性系统比例特性有 由于 代入 输出y(t)的唯一可能解只能是 因此得 其二阶导数为 输入某一单一频率的简谐信号，记作 测量—以确定被测物属性量值为目的的全部操作。 计量—实现单位统一和量值准确可靠的测量。 测试—具有试验性质的测量，也可理解为测量 和试验的综合。 （一）测量、计量和测试 三．有关测试和测试装置的若干术语 % 引用值 （1）测量装置误差=测量装置示值-被测量的真值 实际测量中，常用被测量量