2测试系统的基本特性讲解.ppt

主要研究内容：; 测试系统是测量装置、标定装置和激励装置总称。 ; 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。;1)技术性能 　精度： 是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标。 　;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。 静态测量：幅值 动态测量：幅值和频率; 测试系统基本要求 ; 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： ;b)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) ;e)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，即 　 若　　　　　　　　　　 x(t)=Acos(ωt+φx) 则　　　　　　　　　　 y(t)=Bcos(ωt+φy); 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。;3、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 回程误差=(hmax/A)×100%;4 零点漂移 　 测量装置的输出零点偏移原始零点的距离。; 在对动态物理量进行测试时，测试装置的输出变化是否能真实地反映输入变化，则取决于测试装置的动态响应特性。;a) 传递函数 (Transfer function);;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。;H(j?)一般为复数，写成实部和虚部的形式：;若输入为单位脉冲δ(t);A(?)- ?曲线称为幅频特性曲线； ?(?)- ?曲线称为相频特性曲线。;奈魁斯特图（Nyquist图）。 作Im(?)-Re(?)曲线并注出相应频率?;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。;优点：简单，信号发生器??双踪示波器就可以 缺点：效率低 ;;;一阶系统的频率特性： 1、一阶系统是一个低通环节。只有当?远小于1/?时，幅频响应才接近于1，只适用于被测量缓慢或低频的参数。;;2 二阶系统（Second-order system）;静态灵敏度(Transduction constant);在动圈式电表中，由永久磁钢所形成的磁场和通电线圈所形成的动圈磁场相互作用而产生的电磁转矩使线圈产生偏转运动，如图所示，动圈作偏转运动的方程式为;Bode 图;; 设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系 y(t)=A0x(t-t0);如余弦信号通过非线性系统（二极管），则输出被整流，其频率成分被改变。; y(t)=A0x(t-t0) ? Y(ω)=A0e-jωt0X(ω); 任何一个测试系统，都需要通过实验的方法来确定系统输入、输出关系，这个过程称为定标。即使经过定标的测试系统，也应当定期校准，这实际上就是要测定系统的特性参数。 ;1、稳态响应法;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。;对于二阶系统，通常通过幅频特性曲线估计其固有频率?n和阻尼比?。;据理论分析，欠阻尼系统（?1)幅频特性曲线峰值?r不在固有频率?n处，而满足：;;2、脉冲响应法;时域波形参数识别;振幅：;根据响应曲线上的时标测出系统的振荡频率ωd，再求ωn;3、阶跃响应法;二阶系统：;;注：如实际系统灵敏度未归一化处理，M1=M1/S;;2.7 负载效应;负载效应对一阶系统的影响;减轻负载效应的措施;2.8 测量装置的抗干扰;4 信道抗干扰措施