2测试系统的基本特征.pptx

第二章 测试系统的基本特性 测试技术与信号处理主要研究内容：1.建立测试系统的概念2.测试系统特性动、静特性3.了解测试系统特性的测量方法系统失真简单测试系统(红外体温)复杂测试系统(振动测量)2.1 测试系统概论 二.测试系统的基本特征测试系统是测量装置、标定装置和激励装置总称。 h(t)x(t)y(t)⒈测试系统概述 无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。 当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。由此根据测试要达到的要求正确合理选用仪器。 精密度（precision）：示值重复性（ 随机误差） 准确度（accuracy）：系统误差1 组成测试系统应考虑的因素⒈测试系统概述1)技术性能 　精度： 是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标。 绝对误差 = 测量结果－被测真值 相对误差 = 绝对误差/被测真值 ? 100% 引用误差 = 绝对误差/满量程值 ? 100％ 仪器的精度等级一般用最大引用误差来标称。分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变 量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能 力。 ⒈测试系统概述测量范围：是指测试装置能正常测量最小输入量和最大 输入量之间的范围。 静态测量：幅值 动态测量：幅值和频率稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时，输 出量随时间变化的程度。 温漂 零漂可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种 描述。2)测试系统的经济指标 3)测试系统的使用环境条件线性非线性线性yyyxxx2 测试系统基本要求 ⒈测试系统概述 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。 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) 　则x1(t)±x2(t) → y1(t)±y2(t) ⒈测试系统概述线性系统 系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述： ⒈测试系统概述b)比例性 常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即: 若x(t) → y(t) 则k x(t) → k y(t) c)微分性 　系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即 若x(t) → y(t) 则x(t) → y(t) d)积分性 当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即 若x(t) →y(t) 则　　　　　　　　　　 ∫x(t)dt → ∫y(t)dt ⒈测试系统概述e)频率保持性 　若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 若x(t)=Acos(ωt+φx) 则y(t)=Bcos(ωt+φy) 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，在测量工作中具有重要作用。 独立直线端基直线2.2 测试系统静态响应特性 二.测试系统的基本特征 如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。系统的常微分方程退化为：1、非线性度 标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。 非线性度=B/A×100%2、灵敏度、鉴别力阈、分辨力　当测试装置的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应的变化△y时，则定义: S=△y/△x ⒉测试系统静态响应特性把引起测量装置输出值产生一个可察觉变化的最小被测量变化值称为鉴别力阈（也称为灵敏阈或灵敏限）。它用来描述装置对输入微小变化的响应能力。分辨力是指指示装置有效地辨别紧密相邻量值的能力。3、回程误差 测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为 回程误差=(hmax/A)×100%4、稳定度、漂移稳定度是指测量装置在规定条件下保持其测量特性恒定不变的能力。通常在不指明影响量时，稳定度指装置不受时间变化影响的能力。漂移是指测量特性随时间的慢变化。h(t)x(t)y(t)2.3 测试系统的动态响应特性 二.测试系统的基本特征 在对动态物理量进行测试时，测试装置的输出变化是否能真实地反映输入变化，则取决于测试装置的动态响应特性。 用特定的输入信号作用于测量系统，测量输出 (已知)，由此推断系统的传输特性。 (系统辨识)传递函数的定义：x(t)、y(t)及其各阶导数的初始值为零，系统输出信号的拉普拉斯变换(拉氏变换)与输入信号的拉氏变换之比