【2017年整理】3测试系统的基本特性.ppt

第二章 测试系统的基本特性 一、几个重要概念 1、系统：指一系列相关事物按一定联系组成能够完成指定任务的整体。 2、测试系统的特性分析：研究测试系统本身及其作用于它的输入信号、输出信号三者之间的关系。 二、对测试装置的基本要求 1、通常的工程测试问题总是处理输入量x(t)、装置（系统）的传输特性h(t)和输出量y(t)三者之间的关系。如图： 1）如果x(t)、y(t)可以观察(已知)，则可推断h(t)。 2）如果h(t)已知，y(t)可测，则可推断x(t)。 3）如果x(t)和h(t)已知，则可推断和估计y(t)。 三、线性系统及其主要性质 如以x(t)→ y(t)表示上述系统的输入、输出的对应关系，则时不变线性系统具有以下一些主要性质。 1）叠加原理 几个输入所产生的总输出是各个输入所产生的输出叠加的结果。即若 则 §2 测试装置的静态特性 在静态测量中，定常线性系统的输入-输出微分方程式变成 理想的定常线性系统，其输出将是输入的单调、线性比例函数，其中斜率S是灵敏度，应是常数。 实际的测量装置并非理想的定常线性系统，其微分方程式的系数并非常数。 测试装置的静态特性就是在静态测试情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。或是：被测信号为静态信号（变化极其缓慢）时测试装置输出与输入之间的关系。输入与输出之间的关系曲线称为定度曲线，它必须通过试验方法获得。 二、测试系统的静态特性的主要指标1、线性度 线性度：定度曲线接近理想直线（拟合直线）的程度。 线性误差=B/A*100% B为校准曲线与拟合直线的最大偏差。 A为装置的标称输出范围。 标称输出范围是指装置定度曲线中教理想的直线段 2、灵敏度、鉴别力阈、分辨力 当装置的输入x有一个变化量?x，它引起输出y发生相应的变化量?y，则定义灵敏度 对于理想的定常线性系统，灵敏度应当是 但是，一般的测试装置总不是理想定常线性系统，用拟合直线的斜率来作为该装置的灵敏度。 灵敏度有量纲，其单位取决于输入、输出量的单位。 3、回程误差 理想装置的输出、输入有完全单调的一一对应的关系。 实际装置在同样的测试条件下，当输入量由小增大和由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量却往往存在着差值。 把在全测量范围内，最大的差值与输出值A比值的百分比称为回程误差或滞后误差。 一、传递函数H(s) 设X(s)和Y(s)分别为输入x(t)、输出y(t)的拉普拉斯变换。 对式（2-1）取拉普拉斯变化得： 将H(s)称为系统的传递函数。其中s为复变量， 是与输入和系统初始条件有关的。 若初始条件全为零，则因 有 4、一阶系统对单位脉冲输入的响应 脉冲响应函数为 其图形为 系统输出衰减的快慢与τ有关，一般经过4τ时间后，其响应衰减为零。τ 越小，系统的输出越接近δ（t）. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5、一阶系统对单位阶跃输入的响应 单位阶跃输入 一阶系统对单位阶跃输入 的响应： t=(3~4)τ 时， 误差小于1.8% 一阶装置的时间常数τ 越小越好。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 五、二阶系统的动态特性 传递函数 频率响应函数 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation on