测试技术——第二章.pptVIP

实际测试系统线性近似 可用常系数微分方程来描述理想化测试系统。而 实际上大多数物理系统与理想系统相比，具有如下 几点差异： (1) 常见的实际测试系统，不可能在较大的工作范围内完全保持线性，而只能限制在一定的工作范围内和一定的误差允许范围内近似地作为线性处理； (2)严格地说，常系数微分方程中的系数，对许多实际测试系统都是随时间而缓慢变化的微变量。例如电子元件的电阻、电容等都会受温度的影响而随时间产生微量变化。但在工程上，常以在一定精度范围内认为多数常见的物理系统中的系数是时不变的常数，即把时微变系统处理为时不变系统； (3) 常见的实际物理系统，在描述其输入/输出关系的微分方程中，各项系数中的m和n的关系，一般情况下都是mn,并且通常其输入只有一项。 例 某位移传感器在位移变化1mm时，输出电压变化 300mV，则该传感器的灵敏度S=300mV/mm。 若测试系统的输出和输入同量纲时，则常用“放大倍数”一词来替代“灵敏度”。例如一个最小刻度值为0.001mm的千分表，若其刻度间隔为1mm，则放大倍数=1mm/0.001mm=1000倍。 注意： 此外，由于外界环境等因素的变化，也可能引起系统输出的变化，最后表现为灵敏度的变化。例如温度引起电测仪器中电子元件(如电阻阻值)参数的变化等。由此而引起的系统灵敏度的变化称“灵敏度漂移”，通常以输入不变的情况下每小时内输出的变化量来衡量。显然，性能良好的测试系统，其灵敏度漂移应当是极小的。 在选择测试系统的灵敏度时，要充分考虑其合理性。因为系统的灵敏度和系统的量程及固有频率等是相互制约的，一般说来，系统的灵敏度越高，则其测量范围往往越窄，稳定性也往往越差。 §2.5 测试装置的组合 工程上常用的测试系统，通常是由若干个环节所组成，系统的传递函数与各环节的传递函数之间的关系取决于各环节之间结构形式。 n个环节串联时： 则： 两个环节串联时： 一、串联环节 §2.5 测试装置的组合 n个环节串联时： 则： 两个环节并联时： 二、并联环节 §2.5 测试装置的组合 一、串联 二、并联 系统的传递函数 系统的传递函数 进行某次动态压力测量时，所采用压电式力传感器 的灵敏度为90.9nC/MPa，首先将他与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，电荷放大器接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V，试求该压力测试系统的灵敏度。当压力变化为3.5 MPa时，记录仪在记录纸上的偏移量是多少？ 解：（1）求解串联系统的灵敏度。 ? ? S=S1×S2×S3=90.9×0.005×20=9.09 mm/ MPa （2）求偏移量Δy 。 偏移量Δy ＝S×Δx ＝ 9.09×3.5＝31.815 mm 例： 三、混合组合 测试系统中由多个环节串联、并联等组成，它的总特征（传递函数、频率响应函数）可根据前面得到组合后的子系统特征综合为最后的大系统总特征，如此逐次组合得到的。 适配的依据是波形不失真的条件。 进行下列两方面的考察： 1、对信号的考察：即应估计其幅值变化的大小，波形变化剧烈与否（频率含量是否丰富），要求保真度（不失真程度）如何？等等 2、对装置的考察：要求的总灵敏度、总线性范围如何？等；另外，考察装置的频率特性，观察被测信号的应留频率分量范围是否在装置的满足波形不失真条件所对应的范围内等。 §2.6 装置与信号的适配 §2.7 负载效应 一、负载效应 在实际测量工作中，测量系统和被测对象之间、测量系统内部各环节相互连接会产生相互作用。接入的测量装置，构成被测对象的负载；后接环节成为前面环节的负载。彼此间存在能量交换和相互影响，以致系统的传递函数不再是各组成环节传递函数的叠加(并联)或连乘(串联)。 某装置由于后接另一种装置而产生的种种现象，称为负载效应。 图示为一简单直流电路，不难算出 电阻 的电压降 为测量该量，在 两端并联一个电阻 为的电压表，这时由于两端的电压降 为 可以看出，若 则 二、减轻负载效应的措施 负载效应所造成的影响，应根据具体环节、装置来具体分析。 以电压输出为例 结论： 后续环节作为前一环节的负载接到系统上时，负载的输入阻抗必须远远高于前一环节的输出阻抗，才能使负载效应得到克服。 四、单位阶跃和单位斜坡函数 ⑴ 单位阶跃信号 及其响应 1 x （2）单位斜坡信号 及其响应 五、测试装置对典型输入