2测试装置的基本特性

第二章 测试装置的基本特性 测试是具有实验性质的测量,是从客观事物取得有关信息的过程。 本章知识要点及要求 1、掌握线性系统及其主要特性。 2、掌握测试装置的动态特性及静态特性。 3、掌握一、二阶测试装置的频率响应特性。 4、掌握测试装置的不失真测试条件。 第一节 概述

一、 重点内容 1、测试装置的基本要求 测试装置的基本特性主要讨论测试装置及其输入、输出的关系。理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入——输出关系。即,对应于某一输入量,都只有单一的输出量与之对应 。知道其中的一个量就可以确定另一个量。

2、线性系统及其主要性质 线性系统的输入)(tx与输出)(ty之间的关系可用下面的常系数线性微分方程来描述时,则称该系统为时不变线性系统,也称定常线性系统。式中t为时间自变量,na、1na、…、1a、0a和nb、1nb、…、1b、0b均为常数。 )()()()()()()()(0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdbtyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn 线性时不变系统的主要性质: 1)叠加原理特性 若tytxtytx2211 则 tytytxtx2121 2)比例特性 若tytx 则 taytax 3)系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数

dttdydttdx 4) 如系统的初始状态均为零,则系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。

dttydttxtt0000 5)频率保持性

二、 测试和测试装置的若干术语(自学) 1、测量、计量和测试 测量:是指以确定被测对象量值为目的的全部操作。 计量:是指实现单位统一和量值准确可靠的测量。 测试:具有试验性质的测量。

被测量认为是恒定的。静态测量:指测量期间量所进行的测量。时值及其随时间变化的动态测量:确定量的瞬

2、测量装置的误差和准确度 测量装置的误差:测量装置的示值和被测量的真值之间的差值称为测量装置的误差。 实际值:只指满足规定准确度的可用来代替真值使用的量值。 测量装置的准确度:表示测量装置给出接近于被测量真值的示值的能力,反映测量装置的总误差,包括系统误差和随机误差。

引用误差:测量装置的示值绝对误差与引用值之比,并以百分数表示。 例:一万用表电压量程为0~150V,当其示值为100V时,电压实际值为,求该表的引用误差。

%4.0%1001504.99100 3、量程和测量范围 量程:测量装置示值范围上、下限之差。 测量范围:指使该装置的误差处于允许极限内,它所能测量的被测量的范围。 4、信噪比:信号功率与干扰(噪声)功率之比。

nsN

NSNRlg10

sN、nN为信号和噪声的功率。

nsV

VSNRlg20

5、动态范围:指装置不受噪声影响而能获得不失真输出的测量上限值maxy和下限值miny之比。

minmaxlg20yyDR (以dB为单位) 四、测量装置的特性

静态特性动态特性

作业P54 2—1 第二节 测试装置的静态特性 引言:1、理想测试装置的静态特性 Sxxaby00

S——灵敏度,线性度 2、实际测试装置的静态特性 xxSxSSxSxSxSy)(232133221 测试装置的静态特性就是在静态测量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。描述测试装置静态特性的主要指标有:

一、线行度是指测量装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度。作为技术指标则采用线性误差来表示,即用在装置标称输出范围A内,校准曲线与拟合直线的最大偏差B来表示。也可用相对误差来表示,如

线性误差=%100AB 拟合直线的方法 ① 端基法 ② 最小二乘法(也称独立直线) 二. 灵敏度、鉴别力阈、分辨力 1、灵敏度S 当装置的输入x有一个变化量x,引起输出y发生相应的变化为y,则定义灵敏度为:

dxdyxyS

对理想的定常线性系统,灵敏度: 常数00abxyxyS 2、鉴别力阈:把引见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成为鉴别力阈。

3、分辨力 指指示装置有效地辨别紧密相邻量值的能力。数字装置的分辨力为最后位数的一个字。

模拟装置的分辨力为指示标尺分度值的一半。 三.回程误差 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h称为回程误差。

四.稳定度和漂移 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。 漂移:测量装置的测量特性随时间的慢变化,称为漂移。 第三节 测试装置的动态特性的数学描述

动态特性是指输入随时间变化时,测试装置输入与输出间的关系。 一、传递函数)(sH 传递函数是测试装置动特性的复频域描述,它表达了系统的传递特性。 01101111bdttdxbdttxdbadttdyadttydadttydammnnnnnn

sGsXsHsYh

01110111aSaSaSabSbSbSbsHnnnnmmmm

传递函数)(sH性质: ①)(sH与tx及系统的初始状态无关,只表达了系统的传输特性。 ②)(sH不拘泥于系统的物理结构。 ③)(sH描述系统传输、转换特性真实量纲的变换关系。 ④)(sH中的分母取决于系统的结构。 二.频率响应函数)()()(jeAH 它是测试装置动态特性的频域描述,它描述了系统的简谐输入和其稳态输出的关系。

㈠ 、幅频特性、相频特性和频率响应函数 tYtytXtxsinsin

00

AXYA00------幅频特性 

---------------相频特性

)()()(jeAH——频率响应函数 ㈡、)(H的求法: 01110111aSaSaSabSbSbSbsHnnnnmmmm

将js代入上式得: 01110111ajajajabjbjbjbHnnnnmmmm





其频率响应最大优点可以通过实验获得: ① 不同i,测得iX0,iY0和相位差i全部的iiA和ii,便可表达系统的频率响应函数。

② 在初始条件为零的情况下,测tx,XtyFT,YXYH ③ 频率响应函数是描述系统的简谐输入和其稳态输出的关系。 ㈢、幅、相频特性和其图象描述。 1、相频特性幅频特性~~A 2、jQPH 

虚频特性实频特性~~QP

3、PQ~奈魁斯特图(Nyquist图) 图中原点所画出的矢量向径,其长度和横轴夹角分别是该频率点A和。 三、脉冲响应函数 SHsXsHsYtLsXttx

1

thty

——脉冲响应函数

四、阶、二阶系统特性 ㈠、一阶系统:输入、输出关系用一阶微分方程来描述。 例:以RC系统为例,求系统的传递函数

txtydtdyRC

RC

txtydtdy

实际上,一般形式的一阶微分方程: 

txabtydtdytxbtyadttdya00001



Sab00

S——灵敏度

令S=1,成为归一化处理: txtydttdy

11ssH

11jH





arctgA21

1

讨论:1、1,1A,适合测量缓变或低频的被测量。 2、1,707.0A,45,可用实验法求。 3、一系统的伯德图可用一条折线来近似描述,1为转折频率,该处为最大偏差dB3。

练习:求周期信号45100cos2.010cos5.0tttx通过周期传递函数

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《测试技术基础》期末试题及答案 ..

《测试技术基础》期末试题及答案 ..

第一章 信号及其描述(一)填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息,而信息总是蕴涵在某些物理量之中,并依靠它们来传输的。

这些物理量就是 信号 ,其中目前应用最广泛的是电信号。

2、 信号的时域描述,以 时间 为独立变量;而信号的频域描述,以 频率 为独立变量。

3、 周期信号的频谱具有三个特点:离散的 ,谐波型 , 收敛性 。

4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。

5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ,方差2x σ;。

6、 对信号的双边谱而言,实频谱(幅频谱)总是 偶 对称,虚频谱(相频谱)总是 奇 对称。

(二)判断对错题(用√或×表示)1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。

( v )2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。

( v )3、 非周期信号的频谱一定是连续的。

( x )4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。

( x )5、 随机信号的频域描述为功率谱。

( v )(三)简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。

2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ,均方值2x ψ,和概率密度函数p(x)。

3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。

4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。

5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。

第二章 测试装置的基本特性(一)填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ,输入信号2sin )(t t x =,则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ,幅值=y √2/2 ,相位=φ -45 。

2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。

测试技术与信号处理课后答案

测试技术与信号处理课后答案

测试技术与信号处理课后答案机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础,熊诗波 黄长艺主编,机械工业出版社,2006年9月第3版第二次印刷。

第一章 信号的分类与描述1-1 求周期方波(见图1-4)的傅里叶级数(复指数函数形式),划出|c n |–ω和φn –ω图,并与表1-1对比。

解答:在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩积分区间取(-T/2,T/2)000000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )L T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的傅里叶级数为 001()(1cos )jn tjn t n n n Ax t c ejn e n∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ,=0, 1, 2, 3, n ±±±L 。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩L ππ图1-4 周期方波21,3,,(1cos)00,2,4,6,nAnAc n nnn⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩LLπππ1,3,5,2arctan1,3,5,200,2,4,6,nInnRπncπφncn⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩LLL没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

1-2 求正弦信号0()sinx t xωt=的绝对均值xμ和均方根值rms x。

解答:00002200000224211()d sin d sin d cosT TT Txx x x x μx t t xωt tωt tωtT T T TωTωπ====-==⎰⎰⎰rmsx====1-3 求指数函数()(0,0)atx t Ae a t-=>≥的频谱。

机械工程测试技术基础课后习题答案

机械工程测试技术基础课后习题答案

《机械工程测试技术基础》课后答案章节测试题第1章 信号及其描述(一)填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息,而信息总是蕴涵在某些物理量之中,并依靠它们来传输的。

这些物理量就是 ,其中目前应用最广泛的是电信号。

2、 信号的时域描述,以 为独立变量;而信号的频域描述,以 为独立变量。

3、 周期信号的频谱具有三个特点: , , 。

4、 非周期信号包括 信号和 信号。

5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。

6、 对信号的双边谱而言,实频谱(幅频谱)总是 对称,虚频谱(相频谱)总是 对称。

(二)判断对错题(用√或×表示)1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。

( )2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。

( )3、 非周期信号的频谱一定是连续的。

( )4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。

( )5、 随机信号的频域描述为功率谱。

( )(三)简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。

2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ,均方值2x ψ,和概率密度函数p(x)。

3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。

4、求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。

5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。

第二章 测试装置的基本特性(一)填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ,输入信号2sin )(t t x =,则输出信号)(t y 的频率为=ω ,幅值=y ,相位=φ 。

2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。

第2讲 测试系统及其基本特性(静态、动态1)

第2讲 测试系统及其基本特性(静态、动态1)
γ m = Δx / x m × 100%
仪表的准确度等级和基本误差
例:某指针式电压表的精度为 2.5级,用它来测量电压时可能产 生的满度相对误差为2.5% 。
例:某指针式万用 表的面板如图所 示,问:用它来测 量直流、交流 (~)电压时,可 能产生的满度相对 误差分别为多少?
例:用指针式万用表 的10V量程测量一只 1.5V干电池的电压, 示值如图所示,问: 选择该量程合理吗?
(m/s)、物位、液位h(m) m/s)、
机械量 (第4、5、6、7、10章) 10章
• 直线位移x(m)、角位移α、速度、加速度a
( m/s2) 、转速n(r/min)、应变 ε (μm/m )、力矩 m/s2) r/min)、 T(Nm)、振动、噪声、质量(重量)m(kg、t) Nm)、 kg、
3、测量误差及分类
绝对误差:
Δ=Ax-A0
(1-1)
某采购员分别在三家商店购买100kg大 米、10kg苹果、1kg巧克力,发现均缺少约 0.5kg,但该采购员对卖巧克力的商店意见 最大,是何原因?
相对误差及精度等级
几个重要公式: γ A = Δx / A × 100%
γ x = Δx / x × 100%
测量范围
x
实际总是用定度曲线的拟合直线的斜率作为该装置的灵敏 度。
Δy S= Δx
灵敏度的单位取决于输入、输出量的单位 Ⅰ 当输入输出量纲不同时,灵敏度是有量纲的 量; Ⅱ 当输入输出量纲相同时,灵敏度是无量纲的 量。此时的灵敏度也称为“放大倍数”或“放大比”。
例 位移传感器,位移变化1mm时,输出电压变化为 300mV,求系统的灵敏度。
几何量(第10章) 10章
• 长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬

第二章测试系统的基本特性动态特性

第二章测试系统的基本特性动态特性

第2章 测试系统的基本特性
2. 频率响应函数 (Frequency response function)
以 s j 代入H(s)得:
H
(
j)
Y( X(
j) j)
bm ( an (
j)m j)n
bm1( j)m1 b1( j) b0 an1( j)n1 a1( j) a0
频率响应函数是传递函数的特例。
工程测试与信号处理
第2章 测试系统的基本特性
测试系统的动态特性
动态特性:输入量随时间作快速变化时,测试系统
的输出随输入而变化的关系。
输入(重量)
输出(弹簧位移)
在对动态物理量弹簧进行测试时,测试系统的输
出变化x(t是) 否能真(线实性地比例反特映性)输入变化y(,t) 则取决于测 试系统的动态(a)响线应性弹特簧性的比。例特性
华中科技大学武昌分校自动化系
12

工程测试与信号处理
第2章 测试系统的基本特性
频率H响( j应函) 数 1 1 j H它( j的) 幅 j频1、j相1 频11特(1性1)的2(为j 1):2(
1 H((S))2
)2
1
S
1
它A的(幅)频=、H(相j频 )特性的为:1 A()= H(j) 1 1 ()2
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工程测试与信号处理
第2章 测试系统的基本特性
例 用一个一阶系统作100Hz正弦信号测量。(1)如果
要求限制振幅误差在-5%以内,则时间常数 应取多
少?(2)若用具有该时间常数的同一系统作50Hz信号的 测试,此时的振幅误差和相角差各是多少?
A1 A0 1 A( )
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机械工程测试技术_课后习题及答案

机械工程测试技术_课后习题及答案

机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础,熊诗波 黄长艺主编,机械工业出版社,2006年9月第3版第二次印刷。

绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。

解答:教材P4~5,二、法定计量单位。

0-2 如何保证量值的准确和一致? 解答:(参考教材P4~6,二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定) 1、对计量单位做出严格的定义; 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备; 3、必须保存有基准计量器具,包括国家基准、副基准、工作基准等。

3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准,将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。

0-3 何谓测量误差?通常测量误差是如何分类表示的? 解答:(教材P8~10,八、测量误差)0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。

①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答: ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰ 0-5 何谓测量不确定度?国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么? 解答: (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计,亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。

(2)要点:见教材P11。

0-6为什么选用电表时,不但要考虑它的准确度,而且要考虑它的量程?为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用?用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压,请问哪一个测量准确度高? 解答: (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的(例如,精度等级为0.2级的电表,其引用误差为0.2%),而 引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程),所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。

机械工程测试技术基础第三版课后习题答案解析

机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础,熊诗波 黄长艺主编,机械工业出版社,2006年9月第3版第二次印刷。

绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。

解答:教材P4~5,二、法定计量单位。

0-2 如何保证量值的准确和一致? 解答:(参考教材P4~6,二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定) 1、对计量单位做出严格的定义;2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备;3、必须保存有基准计量器具,包括国家基准、副基准、工作基准等。

3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准,将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。

0-3 何谓测量误差?通常测量误差是如何分类表示的? 解答:(教材P8~10,八、测量误差)0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。

①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm 2解答: ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰0-5 何谓测量不确定度?国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么? 解答:(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计,亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。

(2)要点:见教材P11。

0-6为什么选用电表时,不但要考虑它的准确度,而且要考虑它的量程?为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用?用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压,请问哪一个测量准确度高? 解答:(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的(例如,精度等级为0.2级的电表,其引用误差为0.2%),而 引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程),所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。

测试系统的基本特性


测试系统
输出Y(t)
输入:x(t) x0e jt
an
d n y(t) dtn

a n1
d n1 y ( t ) d t n1

a1
dy(t) dt

a0 y(t)
输出:y(t) y0e j(t)

bm
d m x(t) dtm
bm 1
d m 1 x ( t ) d t m 1
含零点温漂和灵敏度温漂是测量系统在温度变化时其特性的变化灵敏度漂移力传感器温度传感器测试单元输入x输出y测试单元输出阻抗输入阻抗负载测试环节相互之间的影响输入阻抗与输出阻抗对于组成测量系统的各环节尤为重要希望前级输出信号无损失地向后级传送必须满足
第三章
测量系统的基本特性
本章内容
1. 测量系统的数学描述 2. 线性定常系统基本特性 3. 测量系统的静态特性 4. 测量系统的动态特性 5. 动态测量误差及补偿
d y(t) dt
t0 x ( t ) d t t0 y ( t ) d t
0
0
初始条件为零
2、线性定常系统的基本特性
2.3同频性:频率不变(频率保持性)
频率相同!
o 若输入为某一频率的简谐(正弦或余弦)信号
x(t) Ax cos( t x)
x(t) x0e jt
o 则系统的输出必是、也只是同频率的简谐信号
多次变动时,其输出值不一致的程度。 y
o 重复性误差定义为(引用误差):
Y
R
rR
.100% A
o ΔR是一种随机误差,根据标准差计算 0
R kˆ / n
△R-最大偏差
o K为置信因子,K=3时置信度为99.73%。 o 重复性误差决定测量结果的可信度。

(精编)机械工程测量与试验技术课后习题答案

(精编)机械工程测量与试验技术课后习题答案绪论0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。

解答:教材P4~5,二、法定计量单位。

0-2如何保证量值的准确和一致?解答:(参考教材P4~6,二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定)1、对计量单位做出严格的定义;2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备;3、必须保存有基准计量器具,包括国家基准、副基准、工作基准等。

3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准,将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。

0-3何谓测量误差?通常测量误差是如何分类表示的?解答:(教材P8~10,八、测量误差)0-4请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。

①1.0182544V±7.8μV②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm2解答:①②③0-5何谓测量不确定度?国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么?解答:(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计,亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。

(2)要点:见教材P11。

0-6为什么选用电表时,不但要考虑它的准确度,而且要考虑它的量程?为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用?用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压,请问哪一个测量准确度高?解答:(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的(例如,精度等级为0.2级的电表,其引用误差为0.2%),而引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程),所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。

量程越大,引起的绝对误差越大,所以在选用电表时,不但要考虑它的准确度,而且要考虑它的量程。

(2)从(1)中可知,电表测量所带来的绝对误差=精度等级×量程/100,即电表所带来的绝对误差是一定的,这样,当被测量值越大,测量结果的相对误差就越小,测量准确度就越高,所以用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用。

第二章测试系统的基本特性[1]

第二章测试系统的基本特性第一节概述测试的目的是为了准确了解被测物理量,而研究测试系统特性的目的则是为了能使系统尽可能准确真实地反映被测物理量,且为测试系统性能的评价提出一个标准。

1.测试系统能完成对某一物理量进行测取的装置,它即可以是一个单一环节组成的装置,如传感器,又可以是一个由多个功能环节组成的系统,如应变测量中的“传感器-应变仪-记录仪”。

2.对测试系统的基本要求工程测试的基本传输关系如图示,所要寻求的是输入x(t),输出y(t),系统传输性三者的关系,即1)由已知的系统的输入和输出量,求系统的传递特性。

2)由已知的输入量和系统的传递特性,推求系统的输出量。

3)由已知系统的传递特性和输出量,来推知系统的输入量。

为使上述三种问题能由已知方便的确定未知,为此提出,对于一个测试来说,应具有的基本特性是:单值的、确定的输入-输出关系,即对应于每一个输入量都应只有单一的输出量与之对应,能满足上述要求的系统一般是线性系统。

3.测试系统的特性的描述对测试系统特性的描述通常有静态特性、动态特性、负载特性、抗干扰特性。

4.线性系统简介二、线性系统及其主要性质当系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可用常系数线性微分方程(2-1)来描述时,则称该系统为定常线性系统。

线性系统有如下性质(以x(t) y(t)表示系统的输入、输出关系):1)叠加性表明作用于线性系统的各个输人所产生的输出互不影响,这样当分析众多输人同时加在系统上所产生的总效果时,可以先分别分析单个输入(假定其他输入不存往)的效果,然后将这些效果叠加起来以表示总的效果。

2)比例特性若 x(t)→y(t)则3)微分性质 系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数,即4)积分性质 系统对输入积分的响应等于对原输入响应的积分,即5)频率保持性 若输入为某一频率的间谐信号,则系统的稳态输出必是、也只是同频率的间谐信号。

由于按线性系统的比例特性,对于某一已知频率ω有又根据线性系统的微分特性,有应用叠加原理,有现令输人为某一单一频率的简谐信号,记作t j e X t x ω0)(=,那么其二阶导数应为由此,得相应的输出也应为于是输出y(t)的唯一的可能解只能是线性系统的这些主要特性,特别是叠加性和频率保持性,在测试工作中具有重要的作用。

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