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测试技术—— 测试系统设计(3);内容 ;;基本性能： 技术性能： 具有良好的静、动态性能； 具有良好的可靠性与足够的抗干扰能力； 经济性： 具有较高的性能价格比； 实用性： 测试系统的组建容易实现、便于使用和维护。;1）确定测试任务 2）根据任务要求选择测量方法 3）选择传感器 4）后续测量系统的选定 5）测量系统的性能评定 6）相应的软件设计与编制 7）测试数据处理及结果分析; 1）确定测试任务 分析测试任务（测试目的）: 确定需测量的量：单参数、多参数、一次性测量、长期监测。 分析性能指标： 性能指标：精度、量程、分辨率、灵敏度、非线性度、稳定性、温漂、零漂、频响等 效率：实时、速度等 分析使用环境条件： 温度、湿度、大气压力 编制任务书： 明确具体要求; 2）选择测量方法 依据： 测试对象、测试条件、测试精度、测试成本、数据应用（存储、发布、传输）等 方法： 接触测量和非接触测量? 接触测量优点：简单、信噪比高，缺点是存在磨损、负载、信号获取等问题 在线测量和离线测量? 在线测量常用于需要实时反馈系统，对系统性能要求高可靠、高稳定等 例如：在线测量表面粗糙度 ;; 3）选择传感器 首先根据上述测量方法的选定确定相应的传感器类型： 被测参数：振动、位移、温度、转速、压力、扭矩 然后根据测量系统的精度要求选择不同型号的传感器； 性能要求：量程、灵敏度、线性范围、精度、频率响应特性 ;（1）灵敏度 一般来讲灵敏度愈高愈好 ，但灵敏度愈高，外界干扰也愈容易混入。因此，要求传感器信噪比愈大愈好； 测量矢量时，要求在测量方向灵敏度愈高愈好，而交叉灵敏度愈小愈好； 过高的灵敏度会缩小传感器的使用范围。;（2）精度 传感器由于处于测试系统前端，其精度对整个测试系统具有直接影响，因此，在整个测试系统中传感器的精度不能比其他环节低； 应从实际出发、尤其从测试目的出发选择其精度；并非精度愈高愈好，必需考虑经济性。 如：根据测试目的判断是定性分析还是定量分析： 一批机床中哪一个主轴的振动最大？ 该机床主轴的振动有多大？ 如果是相对比较的定性试验，应要求传感器有足够高的精密度； 如果是定量分析，必须要求足够的精度； ;（3）频率响应特性 在所测频率范围内，传感器的响应特性必须满足不失真测量条件 或满足给定的误差范围； 传感器频率范围必须与被测量变化的频率范围（或感兴趣的频率范围）相匹配。 一般来讲，光电、压电等物性型传感器响应快，可工作频率范围宽，而电感、电容、磁电式等结构型传感器由于机械系统惯性的限制，固有频率低，可工作频率范围窄。;（4）可靠性 可靠性是传感器和一切测量装置的生命； 使用中应严格规定使用条件，尽量减轻不良影响。注意： 电阻应变式传感器，湿度会影响其绝缘性；温度会影响其零漂；长期使用会产生蠕变； 压电传感器，工作中连接导线的运动会导致导线芯层与屏蔽层之间的摩擦而引起附加电荷； 变间隙式电容传感器，环境湿度或浸入间隙的油剂会改变介质的介电常数； 光电传感器的感光表面有尘埃或水汽时，会改变光通量和光谱成分等。;;动态电阻应变测量的测试系统（动态电阻应变仪）;压电式传感器的测试系统;热电偶传感器的测试系统;1.频率测量原理 被测轴转速的一般表达式为： ;2、周期测量原理 让被测信号来控制计数闸门的开启（如每转一个），使仪器内石英晶体振荡器所产生的高频信号进入计数器（标准信号）。 ; 5）测量系统的性能评定 系统抗干扰能力：隔离问题、接地问题 系统性能标定：整个测试系统的标定 系统测试精度分析：误差分配 系统技术经济合理性; 6）软件设计与编制 测试系统自动化、智能化、海量数据等要求使用计算机或虚拟仪器 软件环境：汇编、C++、LABVIEW、MATLAB 应给出数据流程图 应具有实时性、稳定性、可靠性（容错设计） 应具有良好的人机交互界面; 7）测试数据处理及结果分析 相关分析：信号之间的关系、信号不同时刻间的关系 频谱分析：确定信号的频率结构 测量结果误差分析：测量结果的可信度 撰写报告;2、一般步骤;测试步骤 （1）分析测试任务： 目的： 掌握噪声源，为理论建模奠定基础 获得实际数据，验