第2章_测试装置的基本特性.

《第2章_测试装置的基本特性.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章_测试装置的基本特性.（62页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第4讲：测试装置基本特性(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 本章学习要求：本章学习要求：1.1.建立测试装置的概念建立测试装置的概念 2.2.掌握测量装置的静、动态特性及标定方法掌握测量装置的静、动态特性及标定方法 （传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数）（传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数）3.3.掌握一阶和二阶系统的特性掌握一阶和二阶系统的特性4.4.了解测试装置特性对任意输入的影响了解测试装置特性对任意输入的影响 5.5.掌握实现不失真测试的条件掌握实现不失真测试的条件6.6.了解测试装置特性的测量方法了解测试装置特性的测量方法7.7.了解测量装置抗干扰与负载效应

2、了解测量装置抗干扰与负载效应第4讲：测试装置基本特性(1) 测试装置测试装置是是测量装置测量装置、标定装置标定装置和和激励装置激励装置总称。总称。 第一节第一节 概述概述 系系统统失失真？真？简单测试装置简单测试装置( (红外体温红外体温) )复杂测试装置复杂测试装置( (振动测量振动测量) )第4讲：测试装置基本特性(1)复杂测试装置复杂测试装置( (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测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1) 无论测量装置如何复杂，可以把它作为一个系统来看无论测量装置如何复杂，可以把它作为一个系统来看待

3、。这样，问题待。这样，问题简化为简化为处理处理输入量输入量x(t)、系统传输特性、系统传输特性h(t)和和输出输出y(t)三者之间的关系三者之间的关系。x(t )h( t )y( t )研究测试装置的目的研究测试装置的目的 为实现某种物理量的测量而选择或设计测量装置时，为实现某种物理量的测量而选择或设计测量装置时，就必须考虑该装置能否准确获得被测量的量值及其变化，就必须考虑该装置能否准确获得被测量的量值及其变化，即即实现准确测量实现准确测量，而是否能够实现准确测量，则取决于，而是否能够实现准确测量，则取决于测测量装置的特性量装置的特性。测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)3

4、)3)如果如果输入和系统特性输入和系统特性已知已知，则可以推断和估计系统的，则可以推断和估计系统的输输出量出量。( (预测预测) ) 系统分析中的三类问题：系统分析中的三类问题：1)1)当当输入、输出输入、输出是可测量的是可测量的( (已知已知) )，可以通过它们推断系，可以通过它们推断系统的统的传输特性传输特性。( (系统辨识系统辨识) )2)2)当当系统特性系统特性已知已知，输出输出可测量可测量，可以通过它们推断导致，可以通过它们推断导致该输出的输入量。该输出的输入量。 ( (反求反求) )x(t)h(t)y(t)测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)测量装测量装置特性置

5、特性静态特性、动态特性、静态特性、动态特性、负载特性、抗干扰性等负载特性、抗干扰性等特性是统一的，相互关联特性是统一的，相互关联考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，动态特动态特性就成为非线性方程性就成为非线性方程，动态特性难以清晰描述。，动态特性难以清晰描述。最基本的动态特性：最基本的动态特性：忽略非线性或参数的时变特性忽略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。只从线性系统的角度研究测量系统。测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)测量装置基本要求：测量装置基本要求： 理想的：单值的、确定的输入输出理想的：单值的、确定的

6、输入输出关系。关系。其中以输出和输入成其中以输出和输入成线性关系线性关系最佳。最佳。 xy线性线性xy线性线性xy非线性非线性测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)1. 测量装置的静态特性测量装置的静态特性被测量不随时间变化或变化缓慢时被测量不随时间变化或变化缓慢时，输出量与，输出量与输入量之间的关系成为输入量之间的关系成为静态特性静态特性，可以用代数，可以用代数方程表示。方程表示。 通过通过 静态标定静态标定 确定确定只改变一个输入量，而其他所有可能输入量只改变一个输入量，而其他所有可能输入量严格保持不变严格保持不变，测量对应的输出量，得到测量装置测量对应的输出量，得到测量

7、装置输入与输出输入与输出之间的关系。之间的关系。测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)确定其他各种可能输入与输出的关系确定其他各种可能输入与输出的关系用来用来估计环境条件的变化与干扰输入对测量过程估计环境条件的变化与干扰输入对测量过程的影响或估计由此产生的的影响或估计由此产生的测量误差测量误差。静态测量误差静态测量误差与多种因素有关，包括测量与多种因素有关，包括测量装置装置本身本身和和人为人为的因素，本章只讨论测量的因素，本章只讨论测量装置装置本身本身的测量误差。的测量误差。测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)测量装置测量装置静态特性静态特性被测量输入被测

8、量输入被测量输出被测量输出输入输入An环境变化或干扰输入的影响环境变化或干扰输入的影响输入输入An单独作用单独作用下的输出下的输出输入输入A1单独作用下的输出单独作用下的输出输入输入A1环境变化或干扰输入的影响环境变化或干扰输入的影响环境变化或干扰输入的影响环境变化或干扰输入的影响输入输入A2输入输入A2单独作用下的输出单独作用下的输出.图图2-1 静态标定过程（教材第静态标定过程（教材第43页）页）测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)要标定的要标定的测量装置测量装置输入（被测量）输入（被测量）输出输出标准仪器标准仪器标准仪器标准仪器标准仪器标准仪器标准仪器标准仪器输入变量

9、输入变量-1 输入变量输入变量-2图图2-2 测量装置的静态标定测量装置的静态标定（教材第（教材第43页）页） 在静态标定的过程中，只改变一个被标定的量，其他量在静态标定的过程中，只改变一个被标定的量，其他量只能只能近似保持不变近似保持不变，严格保持不变是不可能的，严格保持不变是不可能的用精密仪器用精密仪器测量输入量（被测量）和被标定测量装置的输出的同时测量输入量（被测量）和被标定测量装置的输出的同时，还，还要要用用精密仪器测量若干环境变量或干扰变量输入和输出精密仪器测量若干环境变量或干扰变量输入和输出，如如图图2-2所示。所示。一个设计、制造良好的测量装置一个设计、制造良好的测量装置受环境变

10、化与干扰的影响应该很受环境变化与干扰的影响应该很小小测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)2. 标准和标准传递标准和标准传递 如果要得到有意义的标定结果，如果要得到有意义的标定结果，输出与输入变量的测量输出与输入变量的测量必须是精确的，用来定量这些变量的仪器（或传感器）和技必须是精确的，用来定量这些变量的仪器（或传感器）和技术统称为术统称为标准标准。测量精度测量精度是测量值接近是测量值接近真值真值的的程度程度如何建立如何建立真值真值？定义定义为用为用精度最高精度最高的的最最终标准终标准得到的测量值得到的测量值实际上可能无法使用实际上可能无法使用最终标最终标准准来测量该变量来测

11、量该变量可以使用中间的传递标准可以使用中间的传递标准逐级朔源逐级朔源如图如图2-3所示所示（教材第（教材第44）测试装置概述测试装置概述 第4讲：测试装置基本特性(1)被测量随时间迅速变化被测量随时间迅速变化，输出与输入量的关系为，输出与输入量的关系为动态特性动态特性。3. 测量装置的动态特性测量装置的动态特性系统参数不变系统参数不变，忽略系统的非线性因素忽略系统的非线性因素，用线性微分方程，用线性微分方程描述，描述，.动态特性动态特性：可由物理原理的理论分析和参数的试验估计可由物理原理的理论分析和参数的试验估计得到，也可由系统的试验方法得到。得到，也可由系统的试验方法得到。适合于简单的测量装