机械工程测试技术基础2讲义.ppt

第二章 测试装置的基本特性 §1 概述 §2 测试装置的静态特性 §3 测试装置动态特性的数学描述 §4 测试装置对任意输入的响应 §5 实现不失真测试的条件 §6 测试装置动态特性的测试 返 回 一、对测试装置的基本要求 二、线性系统及其主要性质 §1 概 述 目 录 一、线性度 二、灵敏度、鉴别力阈、分辨力 三、回程误差 四、稳定度和漂移 §2 测试装置的静态特性 目 录 一、传递函数 二、频率响应函数 三、脉冲响应函数 四、环节的串联和并联 五、一阶、二阶系统的特性 §3 测试装置动态特性的数学描述 目 录 一、系统对任意输入的响应 二、系统对单位阶跃输入的响应 §4 测试装置对任意输入的响应 目 录 一、频率响应法 二、阶跃响应法 §6 测试装置动态特性的测试 目 录 §1 概 述 一、对测试装置的基本要求 通常的工程测试问题总是处理输入量x(t)、装置（系统）的传输特性h(t)和输出量y(t)三者之间的关系。如图： 1）如果x(t)、y(t)可以观察(已知)，则可推断h(t)。 2）如果h(t)已知，y(t)可测，则可推断x(t)。 3）如果x(t)和h(t)已知，则可推断和估计y(t)。 目 录 理想的测试装置应该 ①输出和输入成线性关系。即具有单值 的、确定的输入-输出关系。 ②系统为时不变线性系统。 实际的测试装置 ①只能在较小工作范围内和在一定误差允许 范围内满足线性要求。 ②很多物理系统是时变的。在工程上，常可 以以足够的精确度认为系统中的参数是时 不变的常数。 上 页 目 录 时不变线性系统可用常系数线性微分方程 （2-1） 来描述，也称定常线性系统。 式中t为时间自变量。系统的系数 均为常数。 上 页 目 录 二、线性系统及其主要性质 如以x(t)→ y(t)表示上述系统的输入、输出的对应关系，则时不变线性系统具有以下一些主要性质。 1）叠加原理 几个输入所产生的总输出是各个输入所产生的输出叠加的结果。即若 则 上 页 目 录 符合叠加原理，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。 在分析众多输入同时加在系统上所产生的总效果时，可以先分别分析单个输入（假定其他输入不存在）的效果，然后将这些效果叠加起来以表示总的效果。 2) 比例特性 对于任意常数a，必有 ax(t) → ay(t) 3) 微分特性 系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数，即 上 页 目 录 4）积分特性 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，即 5）频率保持性 若输入为某一频率的简谐（正弦或余弦）信号， 则系统的稳态输出必是、也只是同频率的简谐信号；即输出y(t)唯一可能解只能是 上 页 目 录 §2 测试装置的静态特性 在静态测量中，定常线性系统的输入-输出微分方程式变成 理想的定常线性系统，其输出将是输入的单调、线性比例函数，其中斜率S是灵敏度，应是常数。 实际的测量装置并非理想的定常线性系统，其微分方程式的系数并非常数。 测试装置的静态特性就是在静态测试情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。 下面来讨论一些重要的静态特性。 上 页 目 录 一、线性度 线性度：校准曲线接近拟合直线的程度。 线性误差=B/A*100% B为校准曲线与拟合直线的最大偏差。 A为装置的标称输出范围。 上 页 目 录 二、灵敏度、鉴别力阈、分辨力 当装置的输入x有一个变化量?x，它引起输出y发生相应的变化量?y，则定义灵敏度 对