测试技术——0.pptx

§2.1概述测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。无论复杂程度如何，均可把测量装置作为一个系统来看待。把测试系统的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)三者之间关系的问题。一、对测试装置的基本要求二、线性系统及其主要性质（1）比例性（2）叠加性（3）频率保持性推广性质：（1）微分特性系统对输入微分的响应等同于原输入响应的微分。（2）积分特性若系统的初始状态为0，系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。例1：叠加原理说明：对于线性系统，一个输入的存在并不影响另一个输入的响应。各输入所产生的响应是互不影响的。例2：在实际测试中，测试得到的信号常会受到其他信号噪声的干扰，这时根据频率保持性可以认定测得信号中只有与输入信号相同频率成分才真正是由该输入引起的输出，其他成分都是干扰。实际测试系统线性近似在静态测量中，定常线性系统的输入—输出微分方程此式表达了理想状态下作为线性系统的测试装置应有输入输出关系——线性关系。以这种关系为基础的性能指标，就是静态特性。一、线性度二、灵敏度，分辨力三、回程误差（滞后或变差）四、稳定度和漂移一、线性度1、平均法平均法确定拟和直线的实质是：选择合适的参数，使实测曲线与拟和直线偏差的代数和为零即：二、灵敏度S例注意：三、回程误差（迟滞）四、分辨率§2.3测试装置的动态特性一、传递函数微积分性质：在零初始条件下(开始测试之前，、及各阶微分为零)，若㈡传递函数传递函数的特点：（1）传递函数与具体的输入及输出无关，它只表达了系统的传输特性。（2）传递函数只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构。（3）传递函数分母中最高幂次代表系统微分方程的阶数。二、频率响应函数对线性系统的常系数微分方程两边同时进行傅立叶变换，由傅里叶变换的微积分性质可得（二）幅相频特性和图像描述我们把稳态输出信号与输入信号的幅值比叫做该系统的幅频特性，记为。稳态输出与稳态输入的相位差叫该系统的相频特性。记为。1、将，分别作图，即是幅频特性曲线和相频特性曲线。（三）用频率响应函数来描述系统的最大优点：它可以通过实验来求取。实验求解频率响应函数如下：依次用不同频率的简谐信号去激励被测系统，同时测出输入和输出的幅值及其相位差。这样对每一个频率，就有一组幅值比和相位差，全部的幅值比和相位差即可构成系统的频率响应函数。三、脉冲响应函数四、单位阶跃和单位斜坡函数（2）单位斜坡信号及其响应五、测试装置对典型输入的响应上式就成为一阶微分方程写成通式就是这种能以一阶常系数微分方程联系输入输出关系的装置就叫做一阶系统。2、传递函数微分方程两边同时进行拉式变换，得其中，.对灵敏度作归一化处理即,则上式可化为注意：τ具有时间量纲，称为“时间常数”或“动态响应时间”。此外，由于一阶常系数线性微分方程使用的广泛性。上式所示的传递函数，只有值视具体对象而有所不同。比如，3、频率响应函数、幅相频特性传递函数为以jω代替s，即可求出其频率响应函数4、图形描述注意：（1）当ωτ<<1时，A(ω)→1;当ωτ>>1时，H(ω)=1/(jωτ),则，此时测试装置可以看作积分器5、一阶系统对典型输入的响应（1）单位脉冲响应一阶系统对单位脉冲信号的响应，其拉氏变换为：用时域表达为：（2）单位阶跃响应一阶系统在单位阶跃激励下，当t=4τ时，一阶系统输入与输出的取值差异已经小于1.8%，且随着t的增大，输出输入的差异渐至消失，也就是说，输出终究会追上输入，稳态输出误差为零。所以对于一阶系统来说，时间常数τ越小越好。若则例用热电阻温度计测量热源的温度，将该温度计从室温突然放入一定温度的热源时相当于输入一阶跃信号已知一阶系统热电阻温度计的时间常数为，经过10后测得的温度是否真实地反映输入情况？偏离最终示值的误差为这说明测试时间过短，输出值还不能不失真地反映输入情况，必须增加测试时间或选用更小时间常数的测试装置。(4)单位正弦响应式中（二）二阶系统对典型输入的响应1、实例以振荡回路为例来进行分析因为，所以一般式2、二阶系统的传递函数式中，即作归一化处理后，写成等式两边取拉氏变换，由拉氏变换的微分性质，则令——系统的固有频率；——系统的阻尼率。3、二阶系统的频率响应函数以代替，即得二阶系统的频率响应函数4、特性曲线由图可见，二阶系统的频率特性受两个参数、ξ的共同影响。（1）二阶系统是一个振荡环节。输入信号的频率等⑶特别值得注意的是左右时①从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，并且它的水平段最长。这意味着测试装置对这段频率范围内任意频率信号，包括的直流信号的缩放能力是相同的，测试装置不会因信号频率的变化而输出较大或较小的幅值。②相频特性曲线几乎是一斜直线。这意味着各输出信号的滞后相角与其相应的频率成正比。5、二阶系统对典型输入的响应二阶系统对单位脉冲、单位