测试系统特性yuan.ppt

3．实际的测试装置 ①只能在较小工作范围内和在一定误差允许范围内满足线性要求。 ②很多物理系统是时变的。在工程上，常可以以足够的精确度认为系统中的参数是时不变的常数。 3.时不变线性系统 当系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程 来描述时，该系统称为时不变线性系统，也称定常线性系统。 式中t为时间自变量。系统的系数an, an-1, …,a1, a0和 bm, bm-1, …, b1, b0均为常数，既不随时间而变化，也不是自变量x、因变量y及它们各阶导数的函数。 注意： 线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测试工作中具有重要的作用。 假如已知系统是线性的和其输入的频率，那么依据频率保持性，可以认定测得信号中只有与输入频率相同的成份才真正是由该输入引起的输出，而其他频率成分都是噪声(干扰)。 依据这一特性，采用滤波技术，在很强的噪声干扰下，把有用的信息提取出来。 3.5 不失真测量的条件 何为不失真？ 一测量装置，输入： 输出： 若满足： 3.6 负载效应 3.7 测量装置的抗干扰 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。 3.8 测量误差的表示 1. 真值 真实值，是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。真值通常是未知的，一般所说的真值是指理论真值、规定真值和相对真值。 理论真值：也称绝对真值，，如设计时图纸中所标数值，再如三角形内角和为180o 规定真值：国际上公认的某些基准量值。也称约定真值。 相对真值：是指计量仪器安精度不同分为若干等级，上一等级的指示值，即为下一等级的真值。 2. 测量误差 在任何测量过程中，无论采用多么完善的测量仪器和测量方法，也无论人们在测量过程中怎样细心和注意，测量结果（无论静态还是动态）总是与被测对象的真值有偏差，也就是不可能测到绝对准确的值，即有误差。如用卡尺测量一个轴的直径。 3.误差来源 i. 工具： 如测试装置粗糙、安装调整不准确、滞后、非线性等因素造成仪器本身就不准确。 ii. 环境： 由温度、湿度、气压、振动、电磁场以及气流、辐射等因素造成仪器的零点漂移、灵敏度改变等。 iii.方法： 如仪器安装及使用不准确造成的误差。 iv. 人员： 测量者生理特性、精神状态及操作熟练程度造成的。 4.误差分类： 随机误差： 在相同条件下，多次重复测量一个量值时，所得到的数值和偏离真值的方向不可预测，且没有规律性，它的出现具有随机性。 系统误差： 在重复测量中出现固定不变的或规律变化的误差。通常是由仪器、测量方法、环境和人为因素等造成这种误差是由办法降低以至消除，而在试验中必须想办法消除系统误差。 粗大误差： 误差的数值特别大超出规定条件下预期的误差，多是由于操作者的失误造成的 * * 第三章、测试系统特性 本章学习要求： 1.建立测试系统的概念　　 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法 第三章、测试系统特性 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。 3.1 测试系统概论 简单测试系统(光电池) V 3)如果输入x(t)和系统特性h(t)已知，则可以推断和估计系统的输出量y(t) 。(预测) 1. 工程测试中的三类问题： 1)当输入x(t) 、输出y(t)是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性h(t) 。(系统辨识) 2)当系统特性已知h(t) ，输出y(t)可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量x(t) 。 (反求) x(t) h(t) y(t) 一、测试系统基本要求 理想的测试装置 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。 x y 线性 x y 线性 x y 非线性 二、线性系统及其主要性质 1.线性方程 方程中的所有变量的幂次不大于1的方程称为线性方程。 注意导数的阶次与幂次的区别，以及经过拉氏变换后所得到的相函数中，阶次与幂次的表现形式。 2.线性系统 用线性方程来描述的系统就是线性系统。 线性系统符合叠加性和均匀性（齐次性）。 线性系统性质： a)叠加性 　 系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和，即 　 若　　 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t)