河北联合大学轻工学院机械工程测试技术第2章 测试装置基本特性ppt课件.ppt

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1、BasicCharacteristicsofMeasuringApparatus第2章测试装置的基本特性学习目标学习测试的两个基本要素（测试信号和测试装置）之一—测试装置的有关基本知识。了解线性时不变系统及其主要性质，重点掌握测试装置静态特性参数的含义及动态特性的三种描述方法——脉冲响应函数、传递函数和频率响应函数。在掌握信号频谱及测试装置动态特性的基础上，深入理解测试装置对特定信号实现不失真测试的条件。学习重点与难点线性时不变系统的基本特性。一阶、二阶测试装置动态特性的数学描述，实现不失真测试的

2、条件。重点难点频率响应特性的物理意义，不失真测试条件。2.1概述2.2测试装置的静态特性2.3测试装置的动态特性2.4实现不失真测试的条件主要学习内容2.1概述Introduction静态特性——对不随时间变化的信号所呈现出来的传输特性动态特性——对随时间变化的信号所呈现出来的传输特性2.1.1测试装置（测试系统、测试环节）研究测试系统特性所涉及到的三方面主要工作：●当输入、输出为可测（已知）时，可以通过它们推断系统的传输特性，或根据测试要求正确合理地设计、选用测试装置——系统辨识。●如果输入和系

3、统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量——预测。●当系统特性已知、输出可测时，可以通过它们推断导致该输出的输入量——反求，即测量。2.1.2线性系统的概念使输入信号与输出信号满足如下线性微分方程关系的系统称为线性系统：若线性系统微分方程中的各系数不随时间变化，则称之为时不变系统。既是线性系统又是时不变系统的系统称为线性时不变系统。——系统的阶次，对于稳定系统来说，2.1.3线性时不变系统的主要性质■比例叠加性质则若为常数，，■时不变性质在同样的初始条件下，线性时不变系统的输出与系统输入的作用时刻

4、无关。这是因为系统结构参数（特性）不随时间变化的原因。■频率保持性系统稳态输出信号的频谱中有且仅有与输入信号的频谱中频率相同的频率成分，称为线性时不变系统的频率保持性。如果输出信号中包括有其它频率成分，则或是由系统的内、外部干扰所引起，或是由于系统的输入太大使系统工作在非线性区而导致，或是系统中存在明显的非线性环节。频率保持性是线性时不变系统非常重要的性质之一，据此可通过信号分离技术排除各种干扰，最大限度地提取有用信息。■微积分性质若则（当初始状态为零时）及据此性质，不仅可以大大简化某些信号分析、

5、特性分析等计算问题，还可实现某些物理量的间接测量。例如，只要测得位移、速度、加速度信号中的一个，就可根据线性时不变系统的微积分性质确定出其他两个信号。静态特性：测试装置对不随时间变化或随时间缓慢变化的输入所呈现出来的传输特性。测试装置的主要静态特性指标通常是通过静态标定（静态校准、定度）来确定。2.2测试装置的静态特性StaticCharacteristicsofMeasuringApparatus2.2.1静态特性的标定（校准、定度）测试装置的主要静态特性指标通常是通过静态标定（静态校准）来确定

6、。●没有加速度、冲击、振动●环境温度为20±5℃●相对湿度不大于85％●大气压力为0.1±0.08MPa1.静态标定条件2.静态标定方法单位输入变化所引起的输出变化，即标定曲线上各点处的斜率。2.2.2静态特性的主要指标1.（静态）灵敏度●实际测试装置在不同工作点处的灵敏度一般是有所不同的。●实际测试装置的灵敏度通常要随时间、温度等因素的变化而变化的——灵敏度漂移。●灵敏度一般是有量纲的。例如：注意：随时间变化——时间漂移（时漂）随温度变化——温度漂移（温漂）●希望灵敏度在全量程内保持常数。标定曲

7、线（实际特性曲线）接近拟合直线（理想直线）的程度。线性度2.（非）线性度端基线性度绝对线性度●线性度是测试装置的精度指标之一，其值越小越好。●为保证测试的精度，实际的测试装置应工作在线性较好的区域，同时可以采取各种软、硬件方面的技术措施最大限度地减小非线性度。注意：回程误差测试装置沿正、反两个方向（输入从小到大、从大到小）工作时所呈现的实际输入输出特性之间的最大差异与量程之比的百分数。3.回程误差（迟滞）■精度■线性范围■分辨力■稳定性■灵敏阈■可靠性2.2.3其他静态特性指标动态特性：测试装置对

8、不同快慢变化（不同频率）的输入所呈现出来的传输特性。机理：测试装置中存在储能元件（电容、电感、弹性元件等）及惯性元件（质量）。2.3测试装置的动态特性DynamicCharacteristicsofMeasuringApparatus测试装置动态特性的描述方法：■时间域——脉冲响应函数（微分方程隐含）■频率域——频率响应函数■复频域——传递函数给测试装置输入一单位脉冲信号，所对应输出的时域表达函数称为脉冲响应函数，记为。2.3.1动态特性的时域描述——脉冲响应函数1.脉冲响应函数脉