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测试系统基本特性资料重点

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测试技术基础答案 第二章 测试装置的基本特性

测试技术基础答案 第二章 测试装置的基本特性

第二章 测试装置的基本特性一、知识要点及要求(1)了解测试装置的基本要求，掌握线性系统的主要性质；(2)掌握测试装置的静态特性，如线性度、灵敏度、回程误差和漂移等；(3)掌握测试装置的动态特性，如传递函数、频率响应函数、单位脉冲响应函数； (4)掌握一、二阶测试装置的动态特性及其测试。

二、重点内容及难点(一) 测试装置的基本要求1、测试装置又称为测试系统，既可指众多环节组成的复杂测试装置，也可指测试装置中的各组成环节。

2、测试装置的基本要求：(1)线性的，即输出与输入成线性关系。

但实际测试装置只能在一定工作范围和一定误差允许范围内满足该要求。

(2)定常的(时不变的)，即系统的传输特性是不随时间变化的。

但工程实际中，常把一些时变的线性系统当作时不变的线性系统。

3、线性系统的主要性质 (1)叠加原理：若)()()()(2211t y t x t y t x −→−−→−，则)()()()(2121t y t y t x t x ±−→−±(2)频率保持性：若输入为某一频率的简谐信号，则系统的稳态输出也是同频率的简谐信号。

*符合叠加原理和频率保持性，在测试工作中具有十分重要的作用。

因为，在第一章中已经指出，信号的频域函数实际上是用信号的各频率成分的叠加来描述的。

所以，根据叠加原理和频率保持性这两个性质，在研究复杂输入信号所引起的输出时，就可以转换到频域中去研究。

(二)不失真测试的条件 1、静态不失真条件在静态测量时，理想的定常线性系统Sx x a b y ==0，S 为灵敏度。

2、动态不失真条件在动态测量时，理想的定常线性系统)()(00t t x A t y -=，A 0为灵敏度，t 0为时间延迟。

(三)测试装置的静态特性静态特性：就是在静态测量时描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。

(1)线性度：指测试装置输出与输入之间保持线性比例关系的程度。

(2)灵敏度：指测试装置输出与输入之间的比例因子，即测试装置对输入量变化的反应能力。

动态测试技术_测试基本特性

动态测试技术_测试基本特性
机械结构力学及控制国家重点实验室 18
动态测试技术：测试系统的基本特性
4.2 测试系统的动态特性
动态特性的数学模型
测试系统动态特性用数学模型来描述，传递函数，频响 函数，脉冲响应函数。 传递函数——动态特性的复频域描述； 频率响应函数——动态特性的频域描述； 脉冲响应函数——动态特性的时域描述。
机械结构力学及控制国家重点实验室
动态测试技术：测试系统的基本特性
4.1 测试系统的静态特性
静态特性指标：线性度
机械结构力学及控制国家重点实验室
10
动态测试技术：测试系统的基本特性
4.1 测试系统的静态特性
静态特性指标：迟滞（回程误差）
传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出 与输入曲线不重合时称为迟滞（回程误差）。描述输出同输 入变化方向有关的特性。 迟滞大小一般由实验方法测得。迟滞误差一般以满量 程输出的百分数表示。
nm
r
an s a0 an ( s 2 ini s ) s p
2 ni
i 1 i
则
qi H ( s) i 1 s pi
r
nr

i 1
2
ai s i 2 s 2 2 ini s ni
即任何阶次可以分解为数个一阶系统和二阶系统的组合
机械结构力学及控制国家重点实验室 16
动态测试技术：测试系统的基本特性
4.1 测试系统的静态特性
静态特性指标
量程：一个测试系统可测量的变量的范围称测量范围。
重复性：在测试条件不变的情况下， 测试系统按同一方向 做全量程的多次重复的测量，静态特性曲线不一 致，用重复性表示。
R
R max

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

练习
0
( t ) 0 . 5 cos 10 t 0 . 2 cos( 100 t 45 ) 求周期信号 x
通过传递函数为
1 H (s ) 0 .005 s 1
的装置后得到的稳态响应?
一阶系统在典型输入下的响应
• 脉冲响应
x(t) (t) 其拉氏变换：X(s) 1 1 t / 一阶系统的响应： y(t) e
2 2 4 2
a r c t a n ( ) a r c t a5 . 2 3 1 0 ) 9 1 9 5 0
4 o
练习
一温度传感器为一阶系统，其时 间常数τ=0.001s，求当测量频率 f=100Hz信号时的幅值误差和相位误差。
1
1 () 1
2
≤0.05
1 ( ) ≤ 2 1 0 . 1 0 8 0 . 9 5
0 .00052
1 1 1 1 1 1 1 0 . 9 8 6 8 1 . 3 2 % ( )1 ( 2 f )1 ( 2 5 0 5 . 2 3 1 0 )1
n
n 2
1 4
22 2 n n
1
2
2 n ( ) arctg 2 1 n
二阶系统的幅相频特性
1) 、ω/ω A(ω) 近似水平直线， φ(ω) =-180º 4)、当 ω=ω 时， A(ω)=1/(2ξ) ， φ(ω) =-90º ， 。 n>2 n， 幅值剧增，共振。
m m 1
频率响应函数是传递函数的特例。
Y ( j ) X ( j ) H ( j )
传递函数H(s)是在复数域中描述和考察系统的 特性；频率响应函数H(ω)是在频域中描述和 考察系统特性。

(完整版)测试装置的基本特性

(完整版)测试装置的基本特性

第二章测试装置的基本特性本章学习要求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为实现某种量的测量而选择或设计测量装置时，就必须考虑这些测量装置能否准确获取被测量的量值及其变化，即实现准确测量，而是否能够实现准确测量，则取决于测量装置的特性。

这些特性包括静态与动态特性、负载特性、抗干扰性等。

这种划分只是为了研究上的方便，事实上测量装置的特性是统一的，各种特性之间是相互关联的。

系统动态特性的性质往往与某些静态特性有关。

例如，若考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，则动态特性方程就称为非线性方程。

显然，从难于求解的非线性方程很难得到系统动态特性的清晰描述。

因此，在研究测量系统动态特性时，往往忽略上述非线性或参数的时变特性，只从线性系统的角度研究测量系统最基本的动态特性。

2.1 测试系统概论测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。

当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。

简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。

本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。

玻璃管温度计轴承故障检测仪图2.1-1在测量工作中，一般把研究对象和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。

常见系统分析分为如下三种情况：1)当输入、输出能够测量时(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。

－系统反求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。

－系统预测图2.1-2 系统、输入和输出2.1.1 对测试系统的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。

测试技术

测试技术
动态传递特性的频域描述
幅频特性与相频特性 一般情况下，H(ω)是复函数，可写成
H ( ) A( )e
Y0 ( ) A( ) H ( ) X ( ) X 0 ( ) Y ( )
j ( )
幅频特性
( ) y ( ) x ( )
相频特性
3.3 测试系统的动态传递特性
第2章 信号分析基础
2.1 信号的分类及其基本参数
什么是信号？ • 信号是信息的表现形式与传送载体。它可代表实际的物理 量或数学上的函数或序列，通过它们能传达消息或信息。 •各种传输信号的方法：烽火、鼓声、旗语、电信号 •信号按物理属性分：电信号和非电信号,它们可以相互转换。 •电信号传输优点：容易产生，便于控制，易于处理。





R yx ）＝ y(t ) x(t )dt y(t ) x(t )dt （


R（）＝ x(t ) x(t )dt x(t ) x(t )dt



其中：
互相关函数
如果 x(t ) 与 y(t )是能量有限信号，则他们的互相关函数的定义为：


T
lim
X T ( j ) T
2
d
X T ( j)是周期信号 XT (t ) 的傅立叶变换
lim 称 P() T X T ( j ) T
2
为 x(t )的功率谱。
相关定理： 功率有限信号的功率谱函数与自相关函数构成一 对傅立叶变换对： P( ) F[ R( )] 其中： R( ) F 1[ P()]
38
4.1 调制与解调
一般正（余）弦调制可分为幅值调制、频率调制、 相位调制三种，简称为 调幅（AM）：载波信号(中高频)幅值随测试信号 （低频缓变）变化。 调频（FM）：…… 调相（PM）：……

测试系统的基本特性

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。

测试系统动态特性

测试系统动态特性

高效数据处理
采用高效的数据处理算法和架构，确保测试数据的准确性和实时性。
提高测试系统的稳定性
冗余设计
关键部件采用冗余设计，提高系统的可靠性和稳定性。
自适应调整
根据测试过程中的实际情况，自动调整系统的参数和性能， 确保测试结果的准确性。
故障诊断与恢复
具备故障诊断和恢复功能，能够在系统出现故障时快速定位 并恢复。
降低测试系统的噪声
噪声抑制技术
采用先进的噪声抑制技术，降低测试系统内部和外部噪声的影响。
滤波算法
应用合适的滤波算法对测试数据进行处理，去除噪声干扰，提高测 试结果的准确性。
环境控制
对测试环境进行严格的控制，减少环境因素对测试结果的干扰。
06 结论
研究成果总结
测试系统的动态特性对于确 保其稳定性和可靠性至关重
激振试验的优点在于可以人为控制激励信号的频率、幅值和波形等参数， 以便于对系统的不同动态特性进深入研究。
激振试验的局限性在于它只能模拟特定条件下的动态特性，无法完全模拟 实际运行中的复杂情况。
振动台试验
01
振动台试验是一种利用振动台 模拟实际运行中的振动环境， 对测试对象进行振动试验的方 法。
02
测试系统动态特性
目 录
• 引言 • 测试系统动态特性概述 • 测试系统动态特性分析方法 • 测试系统动态特性测试技术 • 测试系统动态特性优化与改进 • 结论
01 引言
目的和背景
确定测试系统的性能指标
通过对测试系统的动态特性进行评估，可以了解测试系统的性能指标，如响应时间、稳定性、可 靠性等。
动态特性对于故障诊断和预测具有重要意义
通过对测试系统的动态特性进行分析，可以及时发现系统潜在的问题和故障，并对其进行诊断和预测。 这对于预防故障发生、减少系统维护成本和提高系统可靠性具有重要意义。

测试基础

测试基础

电 阻 式 传 感 器
•
应变计
测试 技术
半导体应变计
电 阻 式 传 感 器
• 体型 • 薄膜型
• 扩散型
• 优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的 元件. • 缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。
测试 技术
案例：电子称
德国HBM电阻应变式传感器
原理 将物品重量通过悬臂梁转化结 构变形再通过应变片转化为电 量输出。
测试 技术
3常用传感器
(1) 传感器(Sensor)定义
传感器是能感受规定的被测量、并按照一定的规律 转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和 转换元件组成(GB766-87)。 目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从 狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信 号的器件或装置。
测试 技术
(3) 传感器的性能要求
• • • • •
足够的容量 匹配性好，转换灵敏度高 精度适当，稳定性高 反应速度快，工作可靠性高 适应性和适用性强
测试 技术
(4) 常用的传感器
1）电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器
l R A
•按工作的原理可分为:
电阻应变式 变阻器式 热敏式 光敏式 电敏式
测试 技术
分类
+
电 容 式 传 感 器
a) 极距变化型;
+ +
S A0
b)面积变化型:角位移型,平面线位移型,柱面线位移型.
c) 介质变化型
测试 技术
3） 电感式传感器
电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量 转化为电感量的一种装置。 分类:
电感式传感器 自感型 可变磁阻型

测试系统的动态特性

测试系统的动态特性
– 传递函数
Y S K b0
X
a0
– K：静态灵敏度
• 零阶系统的输出和输入同步变化，不产生任何的失真和延迟， 因此是一种理想的测试系统，如位移电位器、电子示波器等。
一阶系统 (First-order System)
• 一阶仪表
– 数学表述
a1
dy dt
a0
y
b0 x
– 传递函数
Y s K
可以证明，正弦函数的拉氏变换与单边正弦信号
的付里叶变换相等，即
sintestdt sinte jtdt
0
0
X (S) X (),(t 0)
Y (s) A()[Y1() Y2 (s)]
H (s)
Y (s) X (s)
A(
)
Y1
( )
X
Y2 (s)
(
s)
A(
)
Y1( )
X (s)
n
A( ) H ( j )
k
1
n
2
2
4
2
n
2
( )
ar
c
tan
2
1
n
n
2
1
二阶系统的特点：
1）当ω ωn时，
A«(ωωn)时→，0，A(即ω)系→统1；具当有ω低»通
特性。
2） ωn和ζ是影响系统动态特性的参 数振”。。在ω＝ωn附近系统将出现“共
y(t) x(t) h(t)
Y (S) H (S)X (S)
Y ( ) H ( j ) X ( )
•利用拉普拉斯变换、傅立叶变换的卷积定理，可 以将卷积计算转化为复数域、频率域的乘法运算， 从而简化计算。
二、系统对脉冲输入的响应：

测试系统的特性概述

测试系统的特性概述

通常的工程测试问题总是处理输入量x（t）、系统的传输或转换特性 h（t）和输出量y（t）三者之间的关系，如图所示。
输入
x(t) X (s)
系统
h(t) H (s)
y(t) Y (s)
输出
系统、输入和输出的关系
理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入输出关系。对于每一个 输入量，系统都有一个单一的输出量与之一一对应，知道其中一个量就可 以确定另一个量，并且以输出和输入呈线性关系为最佳。
若系数 an ,an1, ,a1 ,a0 和 bm ,bm1 , ,b1 ,b0 均为常数，该方程
就是常系数线性微分方程，所描述的是时不变（常系数）线性系统。若系 数是时变的，即 均为时间t的函数，则称为时变系统。
若以 x(t) y(t)表示测试系统中输入与输出的对应关系，则时不变线
性系统具有以下主要性质：
叠加性
[x1(t) x2 (t)] [ y1(t) y2 (t)]
比例性
cx(t) cy(t)
线
性
系 统 性
微分性
dx(t) dy(t)
dt
dt
质
积分性
t
t
0 x(t)dt 0 y(t)dt
频率保持性
x0 sint y0 sin(t )
传感器与测试技术
传感器与测试技术
第2章 测试系统的特性
2.1 • 概述 2.2 • 测试系统的静态特性 2.3 • 测试系统的动态特性
测试系统的特性概述
典型的测试系统主要由传感器、信号调理电路、数据处理设备以及 显示仪表等部分组成。需要指出的是，当测试目的、要求不同时，测试 系统的差别很大。
1.1 测试系统的基本要求
1.2 线性系统及其主要性质

第3讲 测试系统及其基本特性(动态2)

第3讲 测试系统及其基本特性(动态2)

1 幅频特性： A(ω ) = 1 + (ωτ ) 2 相频特性：ϕ (ω ) = − arctan ωτ
由上两式可知系统的对数幅频特性与对数相频特性分别为： 对数幅频特性： 低频渐近线为 ： 高频渐近线为： 对数相频特性：
L(ω ) = −20 log 1 + (ωτ ) 2
0dB -20dB/dec
K
∞
式中，KΔτ=t，t<kΔτ时，h(t - kΔτ)=0。 当Δτ→0时，
0.8)ωn，ζ = 0.65 ~ 0.7。此时，ϕ (ω)与ω /ωn近似成
线性关系，系统响应速度较快且误差较小。
最佳阻尼比： ζ = 0.707 工程实际中一般要求 ζ = 0.4 ~ 0.8
二阶系统的幅值误差：
A(ω ) − A0 × 100% γ= A0 ⎡ ⎤ 1 ⎢ = − 1⎥ × 100% ⎢ ⎥ 2 2 2 ⎣ 1 − (ω ωn ) + (2ζω ωn ) ⎦
[
]
1.5.4 测试装置对任意输入的响应
系统对任意输入的响应 任何输入信号x(t)都可用众多相邻接的、持续时间为Δτ 的矩形波信号来逼近。若Δτ足够小（比测量系统任意时间 常数，任意振荡周期都小），则该矩形波信号可以视为强 度为x(τ)Δτ的脉冲信号，所有脉冲的和记为：
∑ [x(kΔτ )Δτ ]δ (t − kΔτ )
F (t )
受力分析
dt
dy( t ) d 2 y( t ) F (t ) − C − Ky ( t ) = m dt dt 2
A0ω n22 Y ( s) G ( ( t)) = C dy( t )= Ky( t ) = m d y( t ) s F − F ( s) − 2 s + 2ζω n sdt 2ω n 2 + dt

第3章：测试系统的基本特性

第3章：测试系统的基本特性

3.3 测试系统的动态特性 实验：悬臂梁固有频率测量
3.3 测试系统的动态特性 案例:桥梁固频测量
原理：在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进 行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。
3.3 测试系统的动态特性
2、阶跃响应函数
若系统输入信号为单位阶跃信号，即x(t)=u(t)， 则X(s)=1/s，此时Y(s)=H(s)/s
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)
3.1 概述
二、对测试装置的基本要求
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。
线性 y
线性 y
非线性y
3.3 测试系统的动态特性
一、描述动态特性的方法
测试系统动态特性描述了输出y和输入x之间的关系 ➢在时域内常用微分方程表示；
a2
d
2 y(t) dt 2

a1
dy(t) dt

a0
y(t)

x(t)
参数a0、 a1和a2由系统结构与参数决定， x(t)是输入，y(t)是输出。
➢在频域内可用传递函数或频率响应函数表示。
➢若输入为正弦信号，则稳态输出亦为同频率正弦信号 （频率保持性）； ➢输出信号幅值和相位角通常不等于输入信号的幅值和 相位角，其变化均是输入信号频率的函数，并通过
幅频特性A(ω) ：反映输出与输入的幅值之比； 相频特性φ(ω)：反映输出与输入的相位差；
绝大多数的信号均可以进行傅里叶分解，因此。。。
特征：测量滞后
阶跃响应
频率特性

MSA-测量系统分析-GRR资料

MSA-测量系统分析-GRR资料
- 测量标准（方法、软件、操作）?
内容
一、 测量系统的定义 二、 认识误差 三、 GR&R 四、 稳定性 五、 不确定度 六、 测量系统分析
1、什么是误差
由于测量系统的输出值用于做出关于产品和过程的决 策，所有变差源的累积影响通常为测量系统误差，或 有时称为“误差”。
测量系统误差可以分成五种类型：偏倚、重复性、再现性、稳 定性和线性。
3、如何“减小”误差？
- 多次测量取平均值 - 多人测量取平均值 - 使用更“高级”的测量设备 - 改进测量方法 - 使用辅助工具 - 向更高级别的标准看齐 - 培训 - 测量环境的要求 - 改进被测工件，方便测量
……
—避免失误 —“立场”问题
—设备的能力 —方法 —方法 —方法（规范） —人的能力 —环境因素 —被测对象
思考题 2
如果让你来评估本公司的一套测量系统（板测或终 测的自动测试），你会选择以下哪些指标：
A. FOR B. CpK C. NFF D. GRR
测量系统： 是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、
标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的 集合；用来获得测量结果的整个过程。
根据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程， 它产生数值（数据）作为输出。这样看待测量系统是有 用的，因为这可以使用权我们运用那些早已在统计过程 控制领域证明了有效性的所有概念、原理和工具。
√ 对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间） 或方法的误差
√ 通常指AＶ(Appraiser Variant)- 评价人变差
√ 系统间（条件）变差
√ ASTM E456-96 包括重复性、实验室、环境及评价人 影响
2、重复性与再现性的差异
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RC
duc (t) dt
uc
(t)
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
线性系统的输入——输出之间的关系 ：
an
d n yt
dt n a n1
d n1 y t
dt n1
a1
dyt
dt a 0
yt
3-1
bm
d m xt
dt m bm1
d m1 x t
dt m1
b1
dx t
2. 可微分特性
如有x(t) →y(t),则有
dxt dyt
dt
dt
积分特性
如有x(t) →y(t),则当系统初始状态为零时，有
t
0
xt
dt
t
0
y
t
dt
3 同频性
如有x(t) →y(t)，若x(t)=x0ejωt, 则y(t)=y0ej(ωt+φ)。 证明：按叠加性有
2 xt 2 yt
其中，ω为某一已知频率。
根据微分特性有 d 2 xt dy 2 t
dt 2
dt 2
两式相加有
2
xt
d
2 xt
dt 2
2
y
t
dy 2 dt
t
2
由于x(t)=x0ejωt,则
因此
d
2 xt
dt 2
j
2
x0
e
jt
2 x 0 e jt
2 xt
2 xt d 2 xt 0
dt 2
2 yt d 2 yt 0
A.线性度越好 越高
B.迟滞越小 C.重复性越好
D.分辨力
第三章
测量装置的基本特性
• 3.1 概述（线性定常系统及其性质） • 3 .2 测量装置的静态特性 （自学） • 3 .3 测量装置的动态特性 • 3 .4 测试系统在典型输入下的动态特性 • 3.5 测试系统在典型输入下的动态特性 • 3.6 动态标定（动态特性参数测试）
dt 2
解此方程可得唯一的解为
y t y 0 e j t
其中φ为初相角。
重要结论：
线性系统具有频率保持特性的含义是输入信号的 频率成分通过线性系统后仍保持原有的频率成分。
如果输入是很好的正弦函数，输出却包含其他频率 成分，就可以断定其他频率成分绝不是输入引起的
• 它们或由外界干扰引起， • 或由装置内部噪声引起， • 或输入太大使装置进入非线性区， • 或该装置中有明显的非线性环节。
第三章
• 1. 掌握测试系统的组成； • 2.了解测试系统与输入、输出的关系及其在典型输入
下的响应； • 3. 掌握描述测试系统的静态特性的各指标的含义； • 4. 掌握描述测试系统的动态特性方法； • 5.掌握实现不失真测试的条件； • 6.了解测量误差的基本概念。
第三章
• 介绍线性系统的基本性质，描述线性系统的静 态特性和动态特性，说明主要的静、动态特性 参数测量方法，提出了不失真测量的条件，介 绍了测量误差的基础知识。
dt n1
a1
dyt
dt a 0
yt
bm
d m xt
dt m bm1
d m1 x t
dt m1
b1
dx t
dt
b
0
x
t
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
x(t) h(t) y(t)
线性定常系统的描述：
利用物理定律建立数学模型 建立系统的微分方程 求系统的传递函数 求系统的频率响应特性
3 测试系统的基本特性
• 思考题:
1. 什么叫静态测量?
2. 测试系统的静态特性指标有哪些？
3. 如何获得测试系统的静态技术指标？
4. 测试系统中，输入量与输出量之间一般是一一对应关系。( √ )
5. 传感器的灵敏度与量程成反比。( × )
6. 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的( D )
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)
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
x(t)
h(t)
y(t)
• 当系统的输入和输出之间的关系可用常系数线性微分 方程式来描述时，则称该系统为定常线性系统或时不 变线性系统。
an
d n yt
dt n a n1
d n1 y t
dt
b0
x
t
x(t)为系统输入；y(t)为系统输出；
An, …a0,bm, …b0为系统的系统的物理参数，若均为常 数，方程便是常系数微分方程，所描述的系统便是线性 定常系统或线性时不变系统。
系统的阶次由输出量最高微分阶次n决定。
线性定常系统的基本性质
1. 叠加性
如有x1(t) →y1(t), x2(t) →y2(t);则有 c1x1(t)+c2 x2(t) →c1y1(t)+ c2 y2(t) 3-2
• 测试系统频率响应特性的分析，奈奎斯特图、 波德图与系统结构特征的关系。测量系统对单 位阶跃信号的响应
第三章
• ◆ Endress+Hauser（恩德斯+豪斯公司） • ->显示记录仪。 • ◆ GOULD INSTRUMENT SYSTEMS,INC.（美国歌德仪器系统公司） • ->显示记录仪。 • ◆ 丹麦 BK • ->于1999年与美国恩德福克公司（ENDEVCO）实现合并，此举将使
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
RLC电路，如果输入电压是随时间变化的 ur (，t) 其输
出是随时间变化的电压 uc (t)
则输入和输出之间的微分方程：
L di(t) Ri(t) 1
dt
C
i(t)dt ur (t),
i(t) C duc (t) dt
ur
(t)
LC
d 2uc (t) dt 2
• 测试系统的组成
第三章
• 测试系统举例
第三章
把外界对系统的作用称之为系统的输入或激励，而将系统对输 入的反应称为系统的输出或响应。
x(t) h(t) y(t)
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)
3.2 测量装置的静态特性
静态测量：测量时，测试装置的输入输出信号不随时间变化。 静态响应特性：静态测量时，测试装置表现出的响应特性。 静态响应特性参数：灵敏度、非线性度、回程误差等。 评定方法：采用静态测量的方法求取输入-输出关系曲线，作为
两家公司成为世界上独一无二的声学，冲击和振动测量设备及传感器 的最大制造商。 • ◆ 本特利内华达公司 • ->从事有关旋转机械状态监测及故障诊断方面的研究和仪器、仪表监 测系统等硬件/软件产品的开发与生产
• 测试系统的组成
• 测试装置是执行测试任务的仪器和设备的总称。小到 传感器，大到测试系统。

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