测试第二章(1)测试装置的基本特性ppt

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1、第二章第二章 测试装置的基本特性测试装置的基本特性 机械工程测试技术基础机械工程测试技术基础本章学习要求：本章学习要求：1.1.建立测试系统的概念建立测试系统的概念 2.2.掌握测量装置静态特性及其参数掌握测量装置静态特性及其参数 3.3.掌握测量装置动态特性及其描述方法掌握测量装置动态特性及其描述方法 4.4.掌握实现不失真测量的条件掌握实现不失真测量的条件5.5.了解测试系统特性的测量方法了解测试系统特性的测量方法6.6.建立负载效应和系统抗干扰的概念建立负载效应和系统抗干扰的概念第二章第二章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器测试系统是执行测试任务

2、的传感器、仪器和设备的总称。和设备的总称。 2.1 2.1 概述概述 简单测试系统简单测试系统(光电池光电池)V第二章第二章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性 复杂测试系统复杂测试系统( (轴承缺陷检测轴承缺陷检测) ) 加速度计加速度计 带通滤波器带通滤波器 包络检波器包络检波器一般测量系统可由下列框图表示：一般测量系统可由下列框图表示： 上图表示上图表示输入信号输入信号 x (t)x (t)送入此组件后经过规定送入此组件后经过规定的传输特性的传输特性h(t)转变为转变为输出信号输出信号 y (t)y (t)。其中。其中h(t)为由为由此组件的物理性能决定的数学运算法则。此组件的物理性能

3、决定的数学运算法则。对比例放对比例放大环节大环节h(t)可写成可写成k（电子或机械装置的放大系数）（电子或机械装置的放大系数）2.1 2.1 概述概述第二章第二章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性 一般的工程测试问题总是处理输入量一般的工程测试问题总是处理输入量x(t)、系统、系统的传递特性的传递特性h(t)和输出量和输出量y(t)三者之间的关系。三者之间的关系。 x(t)、y(t)是可以观察的量，则通过是可以观察的量，则通过x(t)、y(t)可推可推断测量系统的传递特性或转换特性；断测量系统的传递特性或转换特性； (系统辨识系统辨识) h(t)已知，已知，y(t)可测，则可通过可测，则可

4、通过h(t)、y(t)推断导推断导致该输出的相应输入量致该输出的相应输入量x(t)，这是工程测试中最常，这是工程测试中最常见的问题；见的问题； (测试测试) 若若x(t)、h(t)已知，则可推断或估计系统的输出已知，则可推断或估计系统的输出量。量。 (预测预测) 2.1 2.1 概述概述 第二章第二章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性 理想的测量系统应该理想的测量系统应该稳定的稳定的、具有具有确定的确定的单单输入输入单单输出关系输出关系。其中以。其中以输出和输入成线性关系输出和输入成线性关系为最佳。为最佳。 在静态测量中，测量系统的这种线性关系虽说总是在静态测量中，测量系统的这种线性关系虽

5、说总是所希望的，但不是必须的，因为所希望的，但不是必须的，因为在静态测量中可用曲在静态测量中可用曲线校正或输出补偿技术作非线性校正线校正或输出补偿技术作非线性校正； 在动态测量中，测量工作本身应该力求是线性系统，在动态测量中，测量工作本身应该力求是线性系统，这不仅因为目前只有对线性系统才能作比较完善的数这不仅因为目前只有对线性系统才能作比较完善的数学处理与分析，而且也因为在动态测试中作非线性校学处理与分析，而且也因为在动态测试中作非线性校正目前还相当困难。正目前还相当困难。 1 1、测试系统基本要求、测试系统基本要求 第二章第二章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性 2.1 2.1 概述概述

6、 2、线性系统性质：、线性系统性质：a)a)叠加性叠加性 系统对各输入之和的输出等于各单个输入的系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和，即输出之和，即 若若 x1(t) y1(t)，x2(t) y2(t) 则则 x1(t)x2(t) y1(t)y2(t) b)b)比例性比例性 常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即常数倍，即: : 若若 x(t) y(t) x(t) y(t) 则则 kx(t) ky(t) kx(t) ky(t) c)c)微分性微分性 系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，

7、即分，即 若若 x(t) y(t) x(t) y(t) 则则 x(t) y(t) x(t) y(t) d)d)积分性积分性 当初始条件为零时，系统对原输入信号的积当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即分等于原输出信号的积分，即 若若 x(t) y(t) x(t) y(t) 则则 x(t)dt y(t)dt x(t)dt y(t)dt 2.1 2.1 概述概述 e)e)频率保持性频率保持性 系统输出信号的频率与输入信号的频率保持系统输出信号的频率与输入信号的频率保持一致。一致。 若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系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

8、同一频率的谐波信号，即统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 若若 x(t)=Acos(t+x) x(t)=Acos(t+x) 则则 y(t)=Bcos(t+y)y(t)=Bcos(t+y) 线性系统的这些主要特性，特别是符合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，在测量工作中具有叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。重要作用。 2.1 2.1 概述概述 11-1.3-4#欲使测量结果具有普遍的科学意义，测欲使测量结果具有普遍的科学意义，测量系统应当是经过检验的。量系统应当是经过检验的。（见图（见图2-32-3） 标定：标定：用已知的标准来校正仪器或测量用已知的标准来

9、校正仪器或测量系统的过程称为标定。系统的过程称为标定。 按输入到测量系统中的已知量是静态量按输入到测量系统中的已知量是静态量还是动态量，标定分还是动态量，标定分静态标定静态标定和和动态标定动态标定。 2.2 2.2 测量系统的静态标定与静态特性测量系统的静态标定与静态特性2.2.1 测量系统的静态标定测量系统的静态标定第二章第二章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性 静态标定：静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励响应关系的实验操作。得出测量系

10、统的激励响应关系的实验操作。 要求：要求：标定时，一般应在全量程范围内均匀地取定标定时，一般应在全量程范围内均匀地取定5 5个或个或5 5个以上的标定点（包括零点）个以上的标定点（包括零点）正行程：正行程：从零点开始，由低至高，逐次输入预定的从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值此称标定的正行程。标定值此称标定的正行程。反行程：反行程：再倒序依次输入预定的标定值，直至返回再倒序依次输入预定的标定值，直至返回零点，此称反行程。零点，此称反行程。2.2.1 测量系统的静态标定测量系统的静态标定第二章第二章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性 确定仪器或测量系统的输入输出关系，赋予确定仪器或测

11、量系统的输入输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；仪器或测量系统分度值；确定仪器或测量系统的确定仪器或测量系统的静态特性指标静态特性指标；消除消除系统误差系统误差，提高仪器或测量系统的，提高仪器或测量系统的正确度。正确度。 静态标定的主要作用静态标定的主要作用2.2.1 测量系统的静态标定测量系统的静态标定2.2.2 2.2.2 测量系统的静态特性测量系统的静态特性 测量系统的静态特性：测量系统的静态特性：在静态条件下，测量系在静态条件下，测量系统的响应值统的响应值yi和激励值和激励值xi之间的一一对应关系，称之间的一一对应关系，称为测量系统的静态特性。为测量系统的静态特性。 静态特性表示方法：