机械测试技术讲解第二章方案.ppt

为实现某种量的测量而选择或设计测量装置时，就必须考虑这些测量装置能否准确获取 被测量的量值及其变化，即实现准确测量，而是否能够实现准确测量，则决定于测量装置的 特性。这些特性包括静态与动态特性、负载特性、抗干扰性等。这种划分只是为了研究上的方便，事实上测量装置的特性是统一的，各种特性之间是相互关联的。系统动态特性的性质往往与某些静态特性有关。例如，若考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，则动态特性 方程就成为非线性方程。显然，从难于求解的非线性方程很难得到系统动态特性的清晰描述。因此，在研究测量系统动态特性时，往往忽略上述非线性或参数的时变特性，只从线性系统的角度研究测量系统最基本的动态特性。 有一些测量装置对静态或低于一定频率的输人没有响应，例如压电加速度计。这类测量装置也需要考虑诸如灵敏度等类似于静态特性的参数，此时则是以特定频率的正弦信号为输入，研究其灵敏度。这种特性称为稳态特性。 4、分辨力 引起测量装置的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。分辨力通常表示为它与可能输入范围之比的百分数。 5、零点漂移和灵敏度漂移 零点漂移是测量装置的输出零点偏离原始零点的距离，它可以是随时间缓慢变化的量。灵敏度漂移则是由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系(斜率)的变化。因此，总误差是零点漂移与灵敏度漂移之和。 以 代入H(s)式，也可以得到频响函数，说明频率响应函数是传递函数的特例。 频响函数的含义是一系统对输入与输出皆为正弦信号传递关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关系，也称为正弦传递函数。 对于一阶测试系统，主要特性参数是时间常数?，可以通过幅频、相频特性数据直接计算?值。 在测试过程中，除了待测信号以外，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，严重歪曲测量结果。测量系统中的无用信号就是干扰。显然，一个测试系统抗干扰能力的大小在很大程度上决定了该系统的可靠性，测量系统重要特性之一。 1、测量装置的干扰源 干扰窜人测量装置有三条主要途径： 1)电磁场干扰 以电磁波辐射方式经空间窜人量装置。 2)信道干扰信号在传输过程中，通道中各元器件产生的噪声或非线性畸变所造成的干扰。 3)电源干扰 这是由于电源波动、市电电网干扰信号的窜人以及装置供电电源电路内引起各单元电路相互耦合造成的干扰。 2、供电系统干扰及其抗干扰 由于供电电网面对各种用户，电网上并联着各种各样的用电器。用电器在开、关机时都会给电网带来强度不一的电压跳变。这种跳变的持续时间很短，人们称之为尖峰电压。它会影响测量装置的正常工作。 1）电网电源噪声 把供电电压跳变的持续时间大于1s者，称为过压和欠压噪声。供电电网内阻过大或网内用电器过多会造成欠压噪声。三相供电零线开路可能造成某相过压。供电电压跳变的持续时间1s△Tlms者，被称为浪涌和下陷噪声。它主要产生于感应性用电器(如大功率电动机)在在开、关机时产生的感应电动势。供电电压跳变的持续时间△T1ms者，被称为尖峰噪声。这类噪声产生的原因较复杂，用电器间断的通断产生的高频分量、汽车点火器所产生的高频干扰耦合到电网都可能产生尖峰噪声。 2）供电系统的抗干扰 供电系统常采用下列几种抗干扰措施： (1)交流稳压器 它可消除过压、欠压造成的影响，保证供电的稳定。 (2)隔离稳压器 由于浪涌和尖峰噪声主要成分是高频分量，它们不通过变压器级圈之间互感耦合，而是通过线圈间寄生电容耦合的。隔离稳压器一次、二次侧间用屏蔽层隔离，减少级间耦合电容，从而减少高频噪声的窜入。 (3)低通滤波器 它可滤去大于50Hz市电基波的高频干扰。对于50Hz市电基波，则通过整流滤波后也可完全滤除。 (4)独立功能块单独供电 电路设计时，有意识地把各种功能的电路(如前置、放大、A／D等电路)单独设置供电系统电源。这样做可以基本消除各单元因共用电源而引起相互耦合所造成的干扰。图2-29是合理的供电配置的示例。 (2)信号通道中信号的窜扰 元器件排放位置和线路板信号走向不合理会造成这种干扰。 (3)长线传输干扰 对于高频信号来说，当传输距离与信号波长可比时，应该考虑此种干扰的影响。 2）信道通道的抗干扰措施 (1)合理选用元器件和设计方案 (2)印制电路板设计时元器件排放要合理 小信号区与大信号区要明确分开，并尽可能地远离；输出线与输出线避免靠近或平行；有可能产生电磁辐射的元器件(如大电感元器件、变压器等)尽可能地远离输入端；合理的接地和屏蔽。 (3