测试装置的基本特性-河北科技大学.PPTVIP

第二章 测试装置的基本特性 主 要 内 容 概述 测试装置的静态特性 测试装置动态特性的数学描述 测试装置对任意输入的响应 实现不失真测试的条件 测试装置动态特性的测试 负载效应 测试装置的抗干扰 测试装置对任意输入的响应1 测试装置对任意输入的响应2 测试装置对任意输入的响应3 系统对任意输入的响应 测试装置对任意输入的响应---系统对单位阶跃的响应（1） 测试装置对任意输入的响应---系统对单位阶跃的响应（2） 一阶系统对单位阶跃输入的响应 测试装置对任意输入的响应---系统对单位阶跃的响应（3） 二阶系统对单位阶跃输入的响应 测试装置对任意输入的响应---系统对单位阶跃的响应（4） 二阶系统对单位阶跃输入的响应 实现不失真测试的条件 不失真测量 实现测试不失真的测试装置的频率特性 信号中不同频率成分通过测试装置后的输出 结 论 结 论 测试装置动态特性的测试1 静态参数的测试 以经过校准的“标准”静态量作为输入，求出输出-输入曲线。根据这条曲线确定其回程误差，整理和确定其校准曲线、线性误差和灵敏度。 动态参数的测试 频率响应法 阶跃响应法 测试装置动态特性的测试 2--频率响应法 通过稳态正弦激励试验求得幅频和相频特性曲线。 测试装置动态特性的测试 3--频率响应法 测试装置动态特性的测试 --阶跃响应法1 一阶装置 ①测得一阶装置的阶跃响应，取该输出值达到最终稳态值的63%所经过的时间作为时间常数τ。但测量结果的可靠性很差。 ②将一阶装置的阶跃响应表达式改写为 两边取对数，有 根据测得 值作出 曲线，根据其斜率值确定时间常数τ。 测试装置动态特性的测试 --阶跃响应法2 二阶装置 测试装置动态特性的测试 --阶跃响应法3 二阶装置 负 载 效 应 1 测试装置的接入就成为被测对象的负载；后接环节总是成为前面环节的负载。 负 载 效 应 2 减轻负载效应的措施 对于电压输出的环节，可用如下办法： 提高后续环节（负载）的输入阻抗 在原来两个相联接的环节之中，插入高输入阻抗、低输出阻抗的的放大器，以便一方面减小从前环节吸取能量，另一方面在承受后一环节（负载）后又能减少电压输出的变化，从而减小负载效应 使用反馈和零点测量原理，使后面环节几乎不从前环节吸取能量。如电位差计测量电压等。 测试装置的抗干扰 一个测试系统抗干扰能力的大小在很大程度上决定了该系统的可靠性，是测试系统重要的特性之一。 测量装置的干扰源 供电系统干扰及其抗干扰1 电网电源噪声 把供电电压跳变的持续时间 Δt1s 者，称为过压和欠压噪声。供电电网内阻过大或网内用电器过多会造成欠压噪声。三相供电零线开路可能造成某相过压。供电电压跳变的持续时间1s Δt1ms者，被称为浪涌和下陷噪声。它主要产生于感应性用电器(如大功率电机)在开、关机时所产生的感应电动势。 供电电压跳变的持续时间 Δt1ms者，被称为尖峰噪声。这类噪声产生的原因较复杂, 用电器间断的通断产生的高频分量、汽车点火器所产生的高频干扰耦合到电网都可能产生尖峰噪声。 供电系统干扰及其抗干扰2 供电系统的抗干扰 交流稳压器：消除过压、欠压造成的影响，保证供电的稳定。 隔离稳压器：减少高频噪声的窜入。 低通滤波器：可滤去大于50Hz市电基波的高频干扰。 独立功能块单独供电：可以基本消除各单元电路因共用电源而引起相互耦合所造成的干扰。 信号通道的干扰和抗干扰1 信号干扰种类 信道通道元器件噪声干扰：它是由于测量通道中各种电子元器件所产生的热噪声(如电阻器的热噪声、半导体元器件的散粒噪声等)造成的。 信号通道中信号的窜扰：元器件排放位置和线路板信号走向不合理会造成这种干扰。 长线传输干扰：对于高频信号来说，当传输距离与信号波长可比时，应该考虑此种 干扰的影响。 信号通道的干扰和抗干扰2 信道通道的抗干扰措施 合理选用元器件和设计方案。如尽量采用低噪声材料、放大器采用低噪声设计、根 据测量信号频谱合理选择滤波器等。 印刷电路板设计时元器件排放要合理。小信号区与大信号区要明确分开，并尽可能地远离；输出线与输入线避免靠近或平行；有可能产生电磁辐射的元器件(如大电感元器件、变压器等)尽可能地远离输入端；合理的接地和屏蔽。 在有一定传输长度的信号输出中，尤其是数字信号的传输可采用光耦合隔离技术、双绞线传输。双绞线可能最大可能地降低电磁干扰的影响。对于远距离的数据传送，可采用平衡输出驱动器和平衡输入的接收器。 接 地 设 计 1 单点接地 各单元电路的地点接在一点上，称为单点接地。其优点是不存在环形地回路，因而不存在环路地电流。各单元电路地点电位只与本电路的地电流及接