测试系统基本特性详解.ppt

3 测试系统的基本特性 思考题: 什么叫静态测量? 测试系统的静态特性指标有哪些？ 如何获得测试系统的静态技术指标？ 测试系统中，输入量与输出量之间一般是一一对应关系。( √ ) 传感器的灵敏度与量程成反比。( × ) 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的( D ) A.线性度越好 B.迟滞越小 C.重复性越好 D.分辨力越高 第 三 章 测量装置的基本特性 第 三 章 1. 掌握测试系统的组成； 2.了解测试系统与输入、输出的关系及其在典型输入下的响应； 3. 掌握描述测试系统的静态特性的各指标的含义； 4. 掌握描述测试系统的动态特性方法； 5.掌握实现不失真测试的条件； 6.了解测量误差的基本概念。 第 三 章 介绍线性系统的基本性质，描述线性系统的静态特性和动态特性，说明主要的静、动态特性参数测量方法，提出了不失真测量的条件，介绍了测量误差的基础知识。 测试系统频率响应特性的分析，奈奎斯特图、波德图与系统结构特征的关系。测量系统对单位阶跃信号的响应 第 三 章 ◆ Endress+Hauser（恩德斯+豪斯公司） -显示记录仪。 ◆ GOULD INSTRUMENT SYSTEMS,INC.（美国歌德仪器系统公司） -显示记录仪。 ◆ 丹麦 BK -于1999年与美国恩德福克公司（ENDEVCO）实现合并，此举将使两家公司成为世界上独一无二的声学，冲击和振动测量设备及传感器的最大制造商。 ◆ 本特利内华达公司 -从事有关旋转机械状态监测及故障诊断方面的研究和仪器、仪表监测系统等硬件/软件产品的开发与生产 测试系统的组成 测试装置是执行测试任务的仪器和设备的总称。小到传感器，大到测试系统。 测试系统的组成? 第 三 章 测试系统举例 3.1 概述（线性定常系统及其性质） 当系统的输入和输出之间的关系可用常系数线性微分方程式来描述时，则称该系统为定常线性系统或时不变线性系统。 RLC电路，如果输入电压是随时间变化的 ，其输出是随时间变化的电压 则输入和输出之间的微分方程： 3.1 概述（线性定常系统及其性质） 线性系统的输入——输出之间的关系 ： x(t)为系统输入；y(t)为系统输出； An, …a0,bm, …b0为系统的系统的物理参数，若均为常数，方程便是常系数微分方程，所描述的系统便是线性定常系统或线性时不变系统。 系统的阶次由输出量最高微分阶次n决定。 线性定常系统的基本性质 叠加性 如有x1(t) →y1(t), x2(t) →y2(t);则有 c1x1(t)+c2 x2(t) →c1y1(t)+ c2 y2(t) 可微分特性 如有x(t) →y(t),则有 积分特性 如有x(t) →y(t),则当系统初始状态为零时，有 3 同频性 如有x(t) →y(t)，若x(t)=x0ejωt, 则y(t)=y0ej(ωt+φ)。 证明：按叠加性有 其中，ω为某一已知频率。 根据微分特性有 两式相加有 由于x(t)=x0ejωt,则 因此 解此方程可得唯一的解为 其中φ为初相角。 重要结论： 线性系统具有频率保持特性的含义是输入信号的频率成分通过线性系统后仍保持原有的频率成分。 如果输入是很好的正弦函数，输出却包含其他频率成分，就可以断定其他频率成分绝不是输入引起的 它们或由外界干扰引起， 或由装置内部噪声引起， 或输入太大使装置进入非线性区， 或该装置中有明显的非线性环节。 2 非线性度 根据标定实测曲线用最小二乘法拟合理想直线。标定曲线与理想直线最大的偏离量与满量程百分比表示非线性度 。N=(Bmax/A)*100% (3-7) 在装置的线性范围内，输入与输出成比例关系，线性范围越宽，装置的有效量程越大。 3.3 测试装置的动态特性 线性定常系统及其性质(如前述)； （一）用传递函数描述系统的传递特性 ； （二）用频率响应函数描述系统的频率特性 ； （三）测试系统对典型激励的响应函数 ； （四）测试系统对任意输入的响应 ； （五）测试系统特性参数的实验测定 ； （一）用传递函数描述系统的传递特性 传递函数 若y(t)为时间变量t的函数，且当t≤0时，有y(t)=0，则y(t)的拉普拉斯变换Y(s)定义为 式中s为复变量， s=a+jb,a0。 若系统的初始条件为零，对式3-1作拉氏变换得 将输入和输出两者的拉普拉斯变换之比定义为传递函数H