Chapter3 测试系统的基本特性.ppt

特征：测量滞后 阶跃响应 传递函数 一阶系统时间常数测量： 阶跃响应 0.63 实验：一阶系统时间常数对测量的影响 2 二阶系统 称重(应变片) F 加速度 特征：震荡 脉冲响应 传递函数 二阶系统参数测量 脉冲响应/阶跃响应函数法： tb M1 M2 fn=1/tb 传递函数法 0.707 阻尼系数和固频的作用 实验：二阶系统参数对测量的影响 实际测量工作中，测量系统和被测对象会产生相互作用。测量装置构成被测对象的负载。彼此间存在能量交换和相互影响，以致系统的传递函数不再是各组成环节传递函数的叠加或连乘。 3.6 负载效应 E R1 R2 V =ER2/(R2+R1) V=ER2Rm/[R1(Rm+R2)+RmR2] V Rm 令R1=100K,R2=150K, Rm=150K,E=150V,得:U0=90V,U1=64.3V， 误差达28.6%。 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： 测量过程中，除待测量信号外，各种不可见的、随机的信号可能出现在测量系统中。这些信号与有用信号叠加在一起，严重扭曲测量结果。 3.7 测量系统的抗干扰 测量系统 信 道 干 扰 电 磁 干 扰 电 源 干 扰 第三章、测试系统的基本特性 机械工程测试技术 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 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。 3.1 测试系统概述 简单测试系统(光电池) V 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 3.2 测试系统静态响应特性 如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。 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/△x y x △x △y b)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% y x B c)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% y x hmax A d) 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。 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。 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。 x(t) h(t) y(t) 输入量 系统特性 输出 3.3 测试系统的动态响应特性 y(t)=X(t)*h(t) 卷积分 卷积分 卷积积分是一种数学方法，在信号与系统的理论研究中占有重要的地位。特别是关于信号的时间域与变换域分析，它是沟通时域－频域的一个桥梁。 卷积与相关 如果 则 时域卷积定理 卷积分的傅立叶变换计算法： 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) x(t) h(t) y(t) 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。 x y 线性 x y 线性 x y 非线性 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。 线性系统性质： a)叠加性 　 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)