测试装置的基本特性（教案）ppt课件.ppt

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1、第4章测试装置的基本特性主要内容概述测试装置的静态特性测试装置的动态特性测试装置对任意输入的响应实现不失真测试的条件测试装置动态特性的测量§4.1概述随着测试目的和要求的不同，测试装置的组成、复杂程度有很大差别。测试系统是执行测试任务的各种装置和仪器的总称。检测系统构成信息获取转换显示和处理（信号检出部分）（信号变换部分）（分析处理部分、通信接口及总线）对测试装置的基本要求1工程测试问题有三类：1）如果x(t)、y(t)可以观察(已知)，则可推断h(t)。2）如果h(t)已知，y(t)可测，则可推断x(t)。3）如果x(t)和h(t)已知，则可推断和估计y(t)。对测试装置的基

2、本要求2研究对象+测试装置作为一个系统举例说明研究对象是测试装置本身----测试装置的定度（标度）问题理想的测试装置应具有单值的、确定的输入-输出关系；输出与输入成线性关系为最佳。实际的测试装置只能在较小的范围和一定的误差允许范围内满足线性要求。线性系统及其主要性质时不变线性系统/定常线性系统系统的输入与输出的关系可用常系数线性微分方程来描述的系统。严格的说，很多物理系统是时变的（因为不稳定因素的存在），但在工程上常可以以足够的精确度认为大多数常见物理系统是时不变系统。返回传递函数时不变线性系统的主要性质1符合叠加原理（很重要）几个输入所产生的总输出是各个输入所产生的输出叠加的

3、结果。符合叠加原理，意味着作用于线性系统的各个输入所产生的输出是互不影响的。以x(t)→y(t)表示系统的输入、输出的对应关系时不变线性系统的主要性质2比例特性—又称“均匀性”对于任意常数a，必有微分特性—系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数，即时不变线性系统的主要性质3积分特性如系统的初始状态均为零，则系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分，即频率保持性（很重要）若输入为某一频率的简谐（正弦或余弦）信号，则系统的稳态输出必是、也只是同频率的简谐信号应用：利用此性质判断噪声，进而利用相应的滤波技术，提取有用的信息测试系统的性质静态特性动态特性负载特性抗干扰性在静态测

4、量中，定常线性系统的输入-输出微分方程式变成理想的定常线性系统，其输出将是输入的单调、线性比例函数，其中斜率S是灵敏度，应是常数。实际的测量装置并非理想的定常线性系统，其微分方程式的系数并非常数。通常会是测试系统的性质§4.2测试系统的静态特性线性度灵敏度、分辨力回程误差零点漂移和灵敏度漂移注意：测试装置的静态特性就是在静态测试情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度1、静态特性：——常量/缓慢变化的输入情况下的输出特性。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。4.2.1线性度定义：指测量装置输出、输入之间的关系与理想比例关系的偏离程度；即校准

5、曲线接近拟合直线的程度。线性误差=B/A*100%拟合直线（独立直线、端基直线）A为装置的标称输出范围B为校准曲线与拟合直线的最大偏差静态校准4.2.1线性度相对误差:输出值与理想直线的最大偏差值:理论满量程输出值理想直线：表达:拟合直线一般不存在或很难获得准确结果利用测量数据，通过计算获得获取拟合直线方法：(b)最小二乘法：计算：有n个测量数据:(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)，(n>2)残差：i=yi–(a+bxi)残差平方和最小：2i=min(a)端点连线法：检测系统输入输出曲线的两端点连线特点：xyΔ算法：简单、方便，偏差大，与测量值有关算法：特

6、点：精度高4.2.2灵敏度、分辨力1当装置的输入x有一个变化量∆x，它引起输出y发生相应的变化量∆y，则定义灵敏度对于理想的定常线性系统，灵敏度应当是但是，一般的测试装置总不是理想定常线性系统，用拟合直线的斜率来作为该装置的灵敏度。注意：灵敏度有量纲，其单位取决于输入、输出量的单位。通常，把引起测量装置输出值产生一个可察觉变化的最小输入量（被测量）变化值称为分辨力。通常表示为它与可能输入范围之比的百分数。它用来描述装置对输入微小变化的响应能力。2、分辨率---是相对数值：1、分辨力---是绝对数值，如0.01mm，0.1g，10ms，……说明：能检测的最小被测量的变换量相对于满

7、量程的百分数，如：0.1%,0.02%4.2.3回程误差实际装置在同样的测试条件下，当输入量由小增大和由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量却往往存在着差值。把在全测量范围内，最大的差值称为回程误差或滞后误差。理想装置的输出、输入有完全单调的一一对应的关系。回程误差：正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程期间，检测装置输入—输出曲线的不重合程度。产生原因：滞后现象的后果、装置死区的存在4.2.3回程误差正反行程输出值的最大偏差除以满量程输出算法：4.2.4重复性重复性：外界条件不变