测试第3章系统特性(清华版)20152.ppt

(2) Uo C R Ui L (3) Uo C R Ui L 6、二阶系统（低通）参数的确定 求极值，令 y′ (t)=0 , 则一个极值时间 tp =π/ωd ,带入 y(t) 得 二阶系统阶跃响应 Td a A tp ３.6、测试系统的负载效应一、系统的级联（串联）　后级是前级的负载，希望后级输入阻抗大。二、测试系统与被测对象的关系　　１、减小对被测对象的物理影响；　　２、信号通道增加隔离，光电、磁电；　　３、采用运放跟随或放大，使后级输入电阻无穷大。 学习内容回顾 测量系统的构成 传感器-信号调节器-记录显示仪器 二. 信号及其描述 傅立叶级数、傅立叶变换、频谱的意义 随机过程、相关互相关、功率谱等 学习内容回顾 四. 测试装置的基本特性 静态特性、一、二阶系统的传递函数、频率响应函数、系统不失真测量条件 三. 测量误差和测量数据处理 测量误差、标准差 、极限随机误差的计算 等精度测量、不等精度测量 函数误差的传递、静态数据处理 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 测试技术基础 第三章 测试系统特性分析 第三章 测试系统特性分析 　　系统的静态特性是指输入信号不变化或缓慢变化情况下系统的输入输出关系。 包括：静态特性曲线，静态灵敏度，线性度，滞后误差，分辨力和灵敏限；精密度，准确度，精确度；零点漂移，温度漂移，测量范围，系统静态误差等。 ３.３　测试系统的静态特性 一、静态特性曲线 静态特性曲线可以用代数方程描述 静态特性可以通过给定输入然后测量输出的办法得到，这个过程一般称之为标定或校准。 通常希望静态特性曲线为线性方程，这样可以简化总体设计和分析。 x y a0 O 二、静态灵敏度 静态灵敏度为系统特性曲线的斜率。 S 为系统静态灵敏度，y 为系统输出，x 为系统输入。 灵敏度为常数时，系统特性为线性；否则为非线性。 灵敏度越高，系统反映输入量微小变化的能力越强，但也容易引入噪声。 在同等测量范围的条件下，灵敏度越大，测量范围越小；灵敏度越小，测量范围越大。 y x △x △y 　　线性度是指系统实测（校准）特性曲线与某一参考直线偏离的程度。 Δmax 校准曲线与参考直线的最大偏差；ΔF.S 满量程输出值 理论线性度：参考直线为零输入和满量程输出点相连线作为参考直线。 独立线性度：参考直线为根据实际特性曲线拟合得到的参考直线。 三、线性度 ΔF.S Δmax 四、滞差 系统输入信号方向交替变化时，输出正向曲线与反向曲线不重合的现象称为滞后，用滞后误差衡量滞后的大小。 Δhmax输出值在正反行程间的最大偏差； ΔF.S满量程输出值。 ΔF.S Δhmax 五、其他指标 重复性：每次测量结果的接近程度。随机误差小，重复性好。　 漂移：测试仪器工作一段时间后，输入未发生变化，输出发生微小变化。发生在零点称之为零点漂移。多有温度变化或器件不稳定所引起。 分辨力、分辨率：分辨力是测试系统能感受的被测量最小变化值。分辨率为分辨力除以满量程值的百分数。 　零点稳定性：被测量消除后，仪器回到零点的能力。 六、测量系统的标定 在一定的环境条件下，输入依次变化的标准信号，得到相应的输出。 对于静态特性，给定的输入是常值； 对于动态特性，需要考虑输入的幅值和频率范围。 ３.４　测试动态特性 系统是信号的通道，系统的动态特性指的是测试装置的输出与随时间变化的输入之间的函数关系。 系统的输入和输出是信号，系统的特性影响信号的传输。，系统的时域数学模型与信号的表示方式都是时间的函数，因此分析方法可以借鉴。 系统的动态特性分析主要包括： 系统的传递函数、时间响应、频率响应函数， 时间常数（一阶系统），固有频率（二阶系统）， 阻尼比（二阶系统），动态误差等。 系统的动态误差定义： 稳态误差：t?? e(t ) 趋近于稳定值； 瞬态误差： t ≠? e(t) 随时间变化。 ３.４.１　线性时不变系统 一、基本性质： 设系统输入输出的关系记为 y = T[x] ， 齐次性和叠加性: T[ax1+bx2+…] = a y1+by2+…..； 时不变性: T[ x(t-t0) ] = y(t-t0) ； 频率响应不变性: 在系统的通频带内，输出与输入的频率相同； 微积分特性: T[d x (t) / d t ] = d y (t) / d t