测试系统的动态特性ppt课件.ppt

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1、第3章、测试系统的特性本章学习要求：1.建立测试系统的概念2.了解测试系统特性对测量结果的影响3.了解测试系统特性的测量方法1测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。(一)测试系统及其主要性质简单测试系统(光电池)V2复杂测试系统(轴承缺陷检测)加速度计带通滤波器包络检波器3测试系统输入输出(激励)(响应)图2.1测试系统方框图4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：线性系统(时域描述)一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。5线性系统性质：a)叠加性系统对各输入之和

2、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)b)比例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)6c)微分性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)d)积分性当初始条件为零时，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→∫

3、y(t)dt7e)频率保持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)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。8测试装置的特性动态特性静态特性9（二）测试系统的静态响应特性第3章、测试系统的特性如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。10测试系统基本要求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

4、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。其中以输出和输入成线性关系最佳。xy线性xy线性xy非线性11静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。a)灵敏度当测试装置的输入x有一增量△x,引起输出y发生相应变化△y时,定义:S=△y/△xyx△x△y12b)非线性度标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。非线性度=B/A×100%yxB图2.4独立直线yBix测量范围A0定度曲线拟合曲线13c)回程误差测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数

5、值不同的输出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为:(hmax/A)×100%yxhmaxA14d)静态响应特性的其他描述精度：是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标灵敏阀：又称为死区，用来衡量测量起始点不灵敏的程度。分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。15测量范围：是指测试装置能正常测量最小输入量和最大输入量之间的范围。可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种描述。稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时，输出量随时间变化的程度。

6、16漂移：是指测试系统在输入不变的条件下，输出随时间而变化的趋势。零漂：在测试系统测试范围最低值处的点漂，称为零点漂移。点漂：在规定的条件下，当输入不变时，在规定时间内输出的变化。17信噪比：是指信号功率与干扰（噪声）功率之比，称为信噪比，记为SNR，并用分贝（dB）来表示。有时也用信号电压和噪声电压来表示信噪比，信噪比SNR（以dB为单位）为SNRSNR18案例：物料配重自动测量系统的静态参数测量灵敏度=△y/△x非线性度=B/A×100%回程误差=(hmax/A)×100%测量范围：19测试系统的动态特性

7、是指输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系。x(t)h(t)y(t)输入量系统特性输出（三）测试系统的动态特性第3章、测试系统特性无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。203)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)x(

8、t)h(t)y(t)21测试装置的动态特性傅氏变换频率响应函数拉氏变换传递函数22一、拉普拉斯变换（拉氏变换）当函数的初值及各阶导数的初值为零时，其n阶导数的拉斯变换等于与拉斯变换的乘积。亦即23一、拉普拉斯变换（拉氏变换）24二、传递函数若线性系统的初始状态为零，即在考察时刻以前，其输入量、输出量及其各阶导数均为零。传递函数输出量和输入量的拉普拉斯变换,之比，定义为系统的传递函数，记为。25二、传