第4次课-第2章测试装置静态、动态特性ppt课件.ppt

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1、第二章测试系统的基本特性2.1概述2.2测试系统静态响应特性2.3测试系统动态响应特性2.4测试装置对任意输入的响应2.5实现不失真测试条件2.6测试系统动态特性测量方法2.7负载效应本章学习要求：1、熟悉测量系统的组成。2、掌握线性时不变系统的主要性质。3、熟悉测量系统的静、动态特性的参数，掌握测量系统的动态响应特性的几种描述方法，各自之间的相互联系及其特点。4、了解不失真测量的控制原理。本次课内容2.1概述2.2测试系统静态响应特性2.3测试系统动态响应特性2.1概述测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同

2、时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。检测汽车坐椅的加速度1)x(t)、y(t)已知h(t)2)h(t)、y(t)已知x(t)3)x(t)、h(t)已知y(t)在测量工作中，一般把研究对象和测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理x(t)、h(t)和y(t)三者之间的关系。输入系统传输特性输出理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。其中以输出和输入成线性(比例)关系最佳。许多实际测量装置无法在较大工作范围内

3、满足线性要求，但可以在有效测量范围内近似满足线性测量关系要求。2.1.1对测试系统的基本要求若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述any(n)(t)+an-1y(n-1)(t)+…+a1y(1)(t)+a0y(t)=bmx(m)(t)+bm-1x(m-1)(t)+b1x(1)(t)+b0x(t)2.1.2线性系统及其主要性质且a0，a1，…，an和b0，b1，…，bm均为常数线性定常系统不包含x(t)、y(t)及其各阶微分的非一次幂，线性定常系统有下面的一些重要性质：叠加性系统对各输入之和的输出等于各单个输

4、入所得的输出之和，即。。若x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)。。则x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t）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)微分性。。若x(t)→y(t)。。。。则∫x(t)dt→∫y(t)dt即若x(t)→y(t)。。则x’(t)→y’(t)系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，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，

5、即若x(t)=Acos(ωt+φx)---频率ω则y(t)=Bcos(ωt+φy)---频率ω线性系统的这些主要特性，特别是叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。例如，在稳态正弦激振试验时，响应信号中只有与激励频率相同的成分才是由该激励引起的振动，而其它频率成分皆为干扰噪声，应予以剔除。为了获得准确的测量结果，需要对测量系统提出多方面的性能要求。这些性能大致包括四个方面的性能：静态特性、动态特性、负载效应和抗干扰特性。在动态测量中，则需要利用这四方面的特性指标来衡量测量仪器的质量，因为它们都将会对测量结果产生影响。对于那些用于静态测

6、量的测试系统，一般只需衡量其静态特性、负载效应和抗干扰特性指标。2.2测试系统的静态响应特性如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化（或变化很缓慢），则称为静态测量。表示静态响应特性的参数，主要有灵敏度、线性度和回程误差。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。为了评定测试装置的静态响应特性，通常采用静态测量的方法求取输入－输出关系曲线，作为该装置的标定曲线。注意：拟合直线如何确定，目前尚无统一的标准，但常用的拟合原则是：拟合所得的直线，一般应通过x=0,y=0点，并要求该拟合直线与标定曲线间的最大偏差Bmax为最小。

7、根据上述原则，其拟合方法往往是采用最小二乘法来进行拟合，即令为最小。标定曲线与拟合直线理想线性装置的标定曲线应该是直线，但由于各种原因，实际测试装置的标定曲线并非如此。因此，一般还要求出标定曲线的拟合直线。拟合直线当测试装置的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应的变化△y时，则S=△y/△x—测试系统的灵敏度线性装置：S（常数）=X－Y关系直线的斜率斜率越大，其灵敏度就越高。(1)灵敏度通常用拟合直线的斜率表示装置的平均灵敏度。装置的稳定性越差装置的灵敏度越高易受外界干扰非线性装置：S（变量）=X－Y关系曲线的斜率输入量不同，灵敏度就不同。

8、线性误差—若在标称（全量程）输出范围A内，标定曲线偏离拟合直线的最大偏差为B,则定义(2)线性度线性误差=(B/A)×100%线性度—标定曲线与拟合直线的偏离程度。