测量系统的基本特性(修改).ppt

测试过程：被测对象→传感器→信号调理→显示记录存储→观测者 测量系统包括测试过程中使用的各种装置和仪器。 测量系统的组成：简单和复杂。 “测量系统”概念的界定： 可指整个复杂系统； 也可指其中的一个环节。 结论： 研究测量系统的静态特性和动态特性是为了能在准确、真实地反映被测物理量方面做得更好，同时也为现有的测量系统的优劣提供客观评价。 幅、相频率特性和其图像描述 幅频特性曲线A(ω)－ω；相频特性曲线φ (ω)－ ω。 伯德图（Bode图） 对数幅频特性曲线： 自变量ω取对数标尺；A（ ω）取分贝标尺； 对数相频特性曲线：自变量ω取对数标尺；φ（ ω）取实数标尺； 乃奎斯特图 实频特性曲线P（ω）－ ω； 虚频特性曲线Q（ω）－ ω； 乃奎斯特图（Nyquist图） Q（ω）－ P（ω）. 熟悉概念： （1）动态测量 （2）动态特性：动态测量时，测量系统输出量与输入量之间的关系； （3）动态特性描述工具：频率响应函数。 问题： （1）A（ω）不等于常数为什么会产生失真？ （2）φ（ω）与ω之间非线性为什么会产生失真？ 2.8 测试系统抗干扰性与负载效应 2.8.1 测试系统的抗干扰性 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。 测量系统 信 道 干 扰 电 磁 干 扰 电 源 干 扰 一、测试系统的干扰源 1)电磁干扰：干扰以电磁波辐射方式经空间串入测 量系统。 2)信道干扰：信号在传输过程中，通道中各元件产 生的噪声或非线性畸变所造成的干扰。 3)电源干扰：这是由于供电电源波动对测量电路引 起的干扰。 一般说来，良好的屏蔽及正确的接地可去除大部分的电磁波干扰。使用交流稳压器、隔离稳压器可减小供电电源波动的影响。信道干扰是测量装置内部的干扰，可以在设计时选用低噪声的元器件，印刷电路板设计时元件合理排放等方式来增强信道的抗干扰性。 二、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(特别是感应性用电器，如大功率电动机)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。在有大功率耗电设备的电网中，经常可以检测到在供电的50Hz正弦波上叠加着有害的1000V以上的尖峰电压。它会影响测量装置的正常工作。 电网电源噪声 供电系统的抗干扰 测 量 系 统 交流稳压器 隔离稳压器 低通滤波器它可滤去大于 50Hz市电基波的高频干扰 独立功能块单独供电 图2.30 合理的供电系统 三、信道通道的干扰及其抗干扰 1．信道干扰的种类 (1)信道通道元器件噪声干扰 它是由于测量通道中各种电子元器件所 产生的热噪声造成的。 (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 如尽量采用低噪声材料、放大器采用低噪声设计、根据测量信号频谱合理选择滤波器等。 (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)在有一定传输长度的信号输出中，尤其是数字信号的传输可采用光耦合隔离技术、双绞线传输。双绞线可最大可能地降低电磁干扰的影响。对于远距离的数据传送，可采用平 衡输出驱动器和平衡输入的接收器。 1．接地线的种类 (1)保护接地线，出于安全防护的目的将测量装置的外壳屏蔽层接地用的地线。 (2)信号地线，它只是测量装置的输入与输出的零信号电位公共线，除特别情况之外，一般与真正大地是隔绝的。信号地线分为两种，即模拟信号地线及数字信号地线，因前者信号较弱，故对地线要求较高，而后者则要求可低些。 (3)信号源地线，它是传感器本身的信号电位基准公共线。 (4)交流电源地线。 在测试系统中，上列四种地线一般应分别设置，以消除各地线之间的相互干扰。 四、接地技术 2．接地方式 （1）．单点接地 各单元电路的地点接在一点上，称为单点接地(图2.31)。其优点是不存在环形回路，因而不存在环路地电流。各单元电路地点电位只与本电路的地电流及接地电阻有关，相互干扰较小。 图2.31 单点接地 (2)．串联接地 各单元电路的地点顺序连接在一条公共的地线上(见图2.32)，称为串 联接地。 （3）．多点