《过程装备测试技术》第3章 测试系统的基本特性1.pptVIP

* 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 * 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 * 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 3.1 系统的输入/输出及测试系统　　 3.2 测试系统特性静态特性 3.3 测试系统特性动态特性 3.4 动态测试不失真的条件 3.5 常见测试系统的频率响应特性 3.6 测试系统动态特性的测试 第三章 测试系统的基本特性 ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ 锅炉设备的工艺流程 热空气 燃料 燃料嘴 炉 膛 汽 包 过热器 减温器 P M D 过热蒸汽送 负荷设备 炉墙 省 煤 器 热空气 送往炉膛 给水 空气预热器 冷空气 烟气 (经引风机送往烟囱) 3.1 系统的输入/输出及测试系统 定义： 为完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的物理装置构成的总体。 1. 测试系统 弹簧称 钢板厚度的机械测量法 用电涡流传感器测量板的厚度 用差动变压器传感器测量板的厚度 ~ 红外体温 振动测量 系统失真 水银温度计 简单测试系统 复杂测试系统 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测) 系统分析中的三类问题： 1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。 (系统辨识) 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。 (反求) 由此根据测试要达到的要求正确合理选用仪器。 测试系统与输入/输出量之间的关系 测试系统的传递特性:由测试装置自身的物理结构所决定的测试系统对信号传递变换的影响特性。 2. 理想测试系统 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。 x(t) y(t) 线性 线性 y(t) x(t) 非线性 y(t) x(t) ——线性时不变系统 其中，以输出和输入成线性关系最佳。 一般在工程中使用的测试系统（测试装置）都是线性系统。 测试系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述： (a) 线性系统 式中，an、an-1、…、a0和bm、bm-1、…、b0均为一些只与测试系统的特性有关的常数。上述方程就是常系数微分方程， 所描述的是时不变线性系统，也称为定常线性系统。 (b) 线性系统的性质 (1)叠加特性 　 叠加特性： 　 系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和。 即 　 若　　　　　　 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t) 　则　 　　　　　 x1(t) ±x2(t) → y1(t)±y2(t) 叠加原理：同时作用的两个输入量所引起的响应，等于该两个输入量单独引起的响应之和。 线性系统的叠加特性 (2)比例特性 常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即: 若　　　x(t) → y(t) 　　　 则　　 kx(t) → ky(t) 比例特性示例 　系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即 　　　 若　　　　　　x(t) → y(t) 　　　 则　　　　　 x(t) → y(t) 当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即 　　　 若　　　　　 x(t) → y(t) 　　　 则　　　　　 ∫x(t)dt → ∫y(t)dt (4)微分特性 (3)积分特性 　若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 　 若　 x(t)=Acos(ωt+φx) 则　　　 y(t)=Bcos(ωt+φy) (5) 频率保持特性 输入信号的幅、相频图 输出信号的幅、相频图 　若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 　 若　 x(t)=Acos(ωt+φx) 则　　　 y(t)=Bcos(ωt+φy) (5) 频率保持特性 线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。 (c)系统线性近似 测试系统的局部线形 实际测试系统中，系数都是随时间而缓慢变化的微变量 以足够的精度认识多数常见的物理系统中的系数 一定的工作范围内和一定的误差允许范围 ，近似线性 ▲ 稳态信号 动态信号 测量装置 ？ 如果测量时，测试系统的输入、输出信号不随时间而变化（变化极慢，在所观察的时间间隔内可忽略其变化而视作常量） ，则称为静态测量。