工程测试技术 广东工业大学机电工程学院 第三章测试装置的基本特性 测量装置的基本特性决定了测量的准确性 静态特性 基本 动态特性 特性 负载特性 抗干扰特性
广东工业大学机电工程学院 测量装置的基本特性决定了测量的准确性 第三章 测试装置的基本特性 静态特性 动态特性 负载特性 抗干扰特性 基本 特性 工程测试技术
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 3.1概述 3.1.1基本特性 1.静态特性 1)定义:在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不 变线性系统的接近程度。 2)静态特性的获得是通过静态标定来确定。 3)静态标定:在一个输入(被测量) 变化、其他可能的输入 严格保持不变的情况下进行的实验过程。 标定与校验:测试系统的特性通过标定来确定;测试系统 在使用过程中还要定期对其特性进行校验
广东工业大学机电工程学院 3.1.1 基本特性 1. 静态特性 2) 静态特性的获得是通过静态标定来确定。 1)定义:在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不 变线性系统的接近程度。 3) 静态标定:在一个输入(被测量)变化、其他可能的输入 严格保持不变的情况下进行的实验过程。 • 标定与校验:测试系统的特性通过标定来确定;测试系统 在使用过程中还要定期对其特性进行校验 。 3.1 概述 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 2.标准和标准传递 用来定量被测变量的仪器和技术称为标准。 标准在各级测量仪器中传递。 3.动态特性 被测量即输入量随时间快速变化时,测量装置的输出与 输入之间动态关系的数学描述。 (1)微分方程 a,+aoy(t)=box(t) (2)传递函数 H(s)=Y(s)/X(s) 3)频响函数 H(@)=Y(@)/X(o) (4)单位脉冲响应函数 H(t)=h(t)*δ(t)
广东工业大学机电工程学院 被测量即输入量随时间快速变化时,测量装置的输出与 输入之间动态关系的数学描述。 (1) 微分方程 3. 动态特性 (2) 传递函数 (3) 频响函数 (4) 单位脉冲响应函数H(s) Y(s)/ X(s) a a yt b xt d t d y t 1 0 0 H Y X ( ) ( ) / ( ) H(t) h(t)* (t) 2. 标准和标准传递 用来定量被测变量的仪器和技术称为标准。 标准在各级测量仪器中传递。 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 4.负载特性/负载效应 测量装置接触被测物体时,要从被测物体中吸收能量或 产生干扰,使被测量偏离原有的量值,从而不可能实现理 想的测量。 5.抗干扰性 抵抗外在信号干扰的能力。外在信号有电磁场、声、光、 温度、振动等干扰
广东工业大学机电工程学院 测量装置接触被测物体时,要从被测物体中吸收能量或 产生干扰,使被测量偏离原有的量值,从而不可能实现理 想的测量。 4. 负载特性/负载效应 5.抗干扰性 抵抗外在信号干扰的能力。外在信号有电磁场、声、光、 温度、振动等干扰。 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 3.1.2对测试装置(系统)的基本要求 1.系统 由若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有特定 功能的整体. 测试装置/系统:执行测试任务的传感器、仪器和设备的 总称. 简单测试系统(光电池) 复杂测试系统轴承缺陷检测)
广东工业大学机电工程学院 1. 系统 由若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有特定 功能的整体. 测试装置/系统:执行测试任务的传感器、仪器和设备的 总称. 3.1.2 对测试装置(系统)的基本要求 复杂测试系统(轴承缺陷检测) 简单测试系统(光电池) V 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 2.系统分析的内容 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()、系统传输特性()和输出y()三者之 间的关系。 x() h() y() 系统分析中的三类问题: 1)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。(系统辨识) 2)当系统特性已知,输出可测量,可以通过它们推断导 致该输出的输入量。(反求) 3)如果输入和系统特性已知,则可以推断和估计系统的 输出量。(预测)
广东工业大学机电工程学院 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。 3)如果输入和系统特性已知,则可以推断和估计系统的 输出量。 (预测) 系统分析中的三类问题: 1)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。 (系统辨识) 2)当系统特性已知,输出可测量,可以通过它们推断导 致该输出的输入量。 (反求) x(t) h(t) y(t) 2. 系统分析的内容 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 3.对测试系统基本要求 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入一输出关 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 y t 线性 y 非线性yt
广东工业大学机电工程学院 3. 对测试系统基本要求 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 线性 y x 线性 y x 非线性 y 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 4.线性系统 1)定义 系统输入x()和输出y()间的关系可以用常系数线性微分 方程来描述 ay((t)+a)(t)++y(1)(t)+ay(0)(t)=bax()(t)+b1)(t)+bx(1)(t)+b(0)(t) 般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 2)线性系统性质 (1)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()→y1(),x2(t)→y2(t) 则 x1()x2(t)→y1(t)±y2(t)
广东工业大学机电工程学院 1)定义 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 4. 线性系统 一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 2)线性系统性质 (1)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) 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 (2)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() →y() kx(t)→ky(t) (3)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()→y() x'()→y'() (4)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() x(t)dt→y(t)dt
广东工业大学机电工程学院 (2)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 kx(t) → ky(t) (3)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) (4)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 第三章 测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 (5)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)=Ac0s(Ot+φx) 则 y(t)=Bcos(@t+py) 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
广东工业大学机电工程学院 (5) 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。 第三章 测试装置的基本特性