第四章_测试系统组成与设计原则.pptVIP

第四章  测试系统组成与设计原则 主要学习内容 测试系统的组成结构 信息获取 信号转换 信息的显示、处理 测试系统的设计原则与设计方法 测试系统的基本结构 一般非电量电测系统的基本结构 信息的获取 信号的转换 信号的显示、处理 信号的显示 信号的处理 传感器及其组成 传感器分类 传感器分类 传感器分类 1）输入量性能指标：量程或测量范围及过载能力等 2）静态特性指标：线性度，迟滞，重复性，精度，灵敏度，分辨率，稳定性和漂移等 3）动态特性指标：固有频率，阻尼比，频率特性， 时间常数，上升时间，响应时间，超调量，稳态误差等 4）可靠性指标：工作寿命，平均无故障工作时间，故障率，疲劳性能，绝缘，耐压，耐温等。 5）环境要求指标：工作温度，温度漂移，灵敏度漂移，抗潮湿，抗介质腐蚀，抗冲振等。 6）配接要求：供电方式，电压幅度与稳度，功耗，安装方式等。 常用传感器选用原则 1）灵敏度 2）响应特性 3）线性范围 4）稳定性 5）精确度 6）测量方式 传感器的发展趋势 传感器向物性型方向发展 传感器向集成化、智能化、微小化方向发展 传感器向大量程和宽频带方向发展 传感器向高过载能力方向发展 信号的放大 通常传感器的输出信号很微弱，必须用放大电路放大后便于后续处理，放大器的选取取决于应用的场合和测试系统的要求，需具有如下性能： 足够的放大倍数； 高输入阻抗， 低输出阻抗； 高共模抑制比； 低温漂，低噪声，低失调电压和电流。 运算放大器 仪器放大器 可编程增益放大器 滤波器 滤波器 频率通带 滤波器的分类 滤波器 理想滤波器 实际滤波器 一阶RC低通滤波器 一阶RC高通滤波器 RC带通滤波器 有源滤波器 有源滤波器 滤波前后比较 A/D变换 采样定理 在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max=2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理。 时域采样定理　　 　频带为F的连续信号 f(t)可用一系列离散的采样值f(t1),f(t1±Δt)，f(t1±2Δt)，...来表示,只要这些采样点的时间间隔Δt≤1/2F，便可根据各采样值完全恢复原来的信号f(t)。 这是时域采样定理的一种表述方式。 　时域采样定理的另一种表述方式是：当时间信号函数f(t)的最高频率分量为fM时,f(t)的值可由一系列采样间隔小于或等于1/2fM的采样值来确定,即采样点的重复频率f≥2fM。图为模拟信号和采样样本的示意图。 　 时域采样定理 时域采样定理是采样误差理论、随机变量采样理论和多变量采样理论的基础。 频域采样定理 　 对于时间上受限制的连续信号f(t)（即当│t│T时,f(t)=0,这里T=T2-T1是信号的持续时间），若其频谱为F（ω）,则可在频域上用一系列离散的采样值 来表示,只要这些采样点的频率间隔ω≦π / tm 。 　　 采样定理 一个频谱受限信号f(t)的最高频率为fm，则f(t)可以用不大于T=1/(2fm)的时间间隔的采样值唯一地确定。 时域采样 时域采样 原信号的恢复 测试系统的设计原则和设计方法 测试系统的设计原则 测试系统的设计原则和设计方法 遵循的原则 测试系统的设计原则和设计方法 测试系统的设计方法 滤波前的波形 滤波后前的波形 A/D变换是实现模拟信号与数字信号的转后，以便适合传输、处理和存储。A/D变换是将模拟信号进行离散即抽取，再进行编码输出。 采样信号 当采样函数为周期冲激序列时，采样信号的频谱为 采样信号的频谱为 由无混叠的Fs(ω)中提取原信号f(t)的频谱F(ω), 可以用一矩形频谱函数（理想低通）与Fs(ω)相乘。 ① 了解被测参数的特点，持续时间、幅值范围等； ② 测试要求的精度； ③ 安装条件，安装方法及要求； ④ 测试环境，温度、湿度、气压等； ⑤ 了解国内外同类产品的类型、原理、技术水平和特点； ⑥ 了解国内有关方面的加工工艺水平及关键元器件的销售情况。 前期工作 * * 信息的获得——传感器(变送器，换能器)；获得被测量的信息， 把它变换成电量。 信息的转换——也称为信号调理；主要器件为放大器，变换器； 把获得的信息变换、放大，便于后级的处理、 传输。 信息的显示——