测试的技术基础大学PPT课件

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1、1-11-1测试系统的组成及其主要性能指标测试系统的组成及其主要性能指标一、测试系统的组成一、测试系统的组成被测对象被测对象传感器传感器测量电路测量电路输出装置输出装置荷载系统荷载系统测量系统测量系统 显示记录显示记录信息输出信息输出 转换转换 传递传递 输出输出http:/ 理 试 件A/D 转 换计 算 机反馈回路一、测试系统的组成一、测试系统的组成荷载系统：荷载系统：液压、重力、气压、杠杆、弹簧液压、重力、气压、杠杆、弹簧测量系统：传感器、中间变换、测量电路测量系统：传感器、中间变换、测量电路传感器传感器又称为一次仪表，其余部分称为二次、三次仪表。又称为一次仪表，其余部分称为二次、三次仪

2、表。测量电路测量电路：使用较多的是电桥电路和放大电路，此外，还：使用较多的是电桥电路和放大电路，此外，还有有滤波、整流，积分、微分电路、放大器滤波、整流，积分、微分电路、放大器等。等。最简单情况，测量电路就是传感器和测量仪器之间的导线。最简单情况，测量电路就是传感器和测量仪器之间的导线。 信号处理系统：对输出信号的处理信号处理系统：对输出信号的处理显示和记录系统显示和记录系统显示记录器和分析处理仪显示记录器和分析处理仪多被多被计算机计算机取代。取代。二、测试系统的主要性能指标二、测试系统的主要性能指标1 1 精度和误差：精度和误差： 绝对误差绝对误差相对误差相对误差引用误差引用误差oxAx00

3、AAxxmoyXAx二、二、 测试系统的主要性能指标测试系统的主要性能指标2 2 稳定性：稳定性：l稳定度：稳定度：时间上的稳定性时间上的稳定性表示方法：表示方法：s s1.3mV/8h1.3mV/8h； s s0.30.3/d/dl环境环境影响影响：u u0.02mA/10% 0.02mA/10% ； r r0.30.3/3 3 测量范围：测量范围：量程量程超载、工作频率范围超载、工作频率范围4 4 分辨率：分辨率：能测量的最小变化量能测量的最小变化量零点和零点和90%90%满量程满量程5 5 传递特性：传递特性：输入量与输出量的对应关系。输入量与输出量的对应关系。静态传递特性静态传递特性动

4、态传递特性动态传递特性1-21-2线性系统及其主要性质线性系统及其主要性质1 1 线性时不变系统线性时不变系统lX X Y Y ，X1X1 Y1 Y1， X2X2 Y2 Y2l线形系统的方程线形系统的方程)()()()()()()()(01110111txbtxbtxbtxbtyatyatyatyammmmnnnn输入输入x x（t)t)输出输出y y（t)t)系统系统h h（x)x)1-21-2线性系统及其主要性质线性系统及其主要性质2 2 线性系统的主要特性线性系统的主要特性l叠加性叠加性：X1+X2 X1+X2 Y1+Y2 Y1+Y2l齐次性（比例性）齐次性（比例性）：cX cX cY

5、cYl微分特性微分特性： X X Y X Y X Y Yl积分特性积分特性：X X Y Y l频率保持特性频率保持特性：幅值、频率、相位差：幅值、频率、相位差x(t)x(t) Asin(t+) y(t)Asin(t+) y(t)Bsin(t+ )Bsin(t+ )ttdttydttx00)()(1-21-2线性系统及其主要性质线性系统及其主要性质例题例题对某线性装置输入简谐信号对某线性装置输入简谐信号x(t)x(t)Asin(t+)Asin(t+)，若输出为，若输出为y(t)y(t)Bsin(t+ )Bsin(t+ )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用数学语言描述，请对幅值等各对应量作定性比

6、较，并用数学语言描述它们之间的关系。它们之间的关系。解：解： B=kAB=kA（齐次性）（齐次性）=（保频）（保频）=-C =-C （保频）（保频）1-21-2线性系统及其主要性质线性系统及其主要性质例题例题 滑动变阻器可以实现位移测试，能否进行速度和加速度测试？磁电式滑动变阻器可以实现位移测试，能否进行速度和加速度测试？磁电式传感器能够测移动速度，能否测位移和加速度？传感器能够测移动速度，能否测位移和加速度？答：答：利用微分特性和积分特性实现。利用微分特性和积分特性实现。上次课复习上次课复习1 1 测试系统的组成测试系统的组成荷载系统、荷载系统、测量系统、测量系统、信号处理系统、显示和记录系

7、统信号处理系统、显示和记录系统2 2 测试系统的主要性能指标测试系统的主要性能指标精度和误差、稳定性、测量范围、分辨率、传递特性精度和误差、稳定性、测量范围、分辨率、传递特性3 3 线形系统线形系统)()()()()()()()(01110111txbtxbtxbtxbtyatyatyatyammmmnnnn4 4 线形系统的主要性质线形系统的主要性质叠加性、齐次性、微分特性、积分特性、频率保持特性叠加性、齐次性、微分特性、积分特性、频率保持特性 1-31-3测试系统的静态传递特性及其主要参数测试系统的静态传递特性及其主要参数一、静态方程和标定曲线一、静态方程和标定曲线静态方程静态方程标定曲线

8、标定曲线Sxxbay00)()()()()()()()(01110111txbtxbtxbtxbtyatyatyatyammmmnnnnyx 1-31-3测试系统的静态传递特性及其主要参数测试系统的静态传递特性及其主要参数2 2 测试系统的主要静态特性参数测试系统的主要静态特性参数(1)(1)灵敏度灵敏度xys)(00constbaxysxy表示方法表示方法 S = 2/mm 1-31-3测试系统的静态传递特性及其主要参数测试系统的静态传递特性及其主要参数2 2 测试系统的主要静态特性参数测试系统的主要静态特性参数(2)(2)（非）线性度（直线度）（非）线性度（直线度）定义：测量系统的标定曲线

9、定义：测量系统的标定曲线( (由试验确由试验确定的实际工作曲线定的实际工作曲线) )对理论拟合直线的对理论拟合直线的接近程度接近程度非线性度非线性度%100ABf均方差最小的直线均方差最小的直线一般要求小于一般要求小于3 3 1-31-3测试系统的静态传递特性及其主要参数测试系统的静态传递特性及其主要参数2 2 测试系统的主要静态特性参数测试系统的主要静态特性参数(3)(3)回程误差（迟滞性）回程误差（迟滞性）%100maxAhf系统滞后现象和不工作区引起系统滞后现象和不工作区引起 1-31-3测试系统的静态传递特性及其主要参数测试系统的静态传递特性及其主要参数2 2 测试系统的主要静态特性参

10、数测试系统的主要静态特性参数（4 4）环境影响与对应措施）环境影响与对应措施l温度、湿度、气压、电源电压、接温度、湿度、气压、电源电压、接地条件、绝缘电阻地条件、绝缘电阻l灵敏度漂移灵敏度漂移l零点漂移零点漂移l减少环境影响的措施：减少环境影响的措施：隔离、补偿、增益反馈、计算机隔离、补偿、增益反馈、计算机修正补偿修正补偿 1-31-3测试系统的静态传递特性及其主要参数测试系统的静态传递特性及其主要参数例题：例题：某次压力测量时，磁电式传感器的灵敏度某次压力测量时，磁电式传感器的灵敏度S=90.0vS=90.0vMPaMPa，将它与增，将它与增益为益为0.005V0.005Vvv的电压放大器相

11、连，输出到灵敏度为的的电压放大器相连，输出到灵敏度为的20mm20mmv v笔式笔式记录仪。记录仪。求系统的总灵敏度。求系统的总灵敏度。当当P=5.0MPaP=5.0MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量时，记录笔在记录纸上的偏移量? ?解：解： K= K1K= K1K2 K2 K3 K3=90v=90vMpaMpa0.005V0.005V v v 20mm 20mm v v=9mm =9mm Mpa Mpa W= K W= K P = 9mm P = 9mm Mpa Mpa 5.0MPa=45mm5.0MPa=45mm1-41-4测试系统的动态传递特性及其测定测试系统的动态传递特性及其测定1 动