自動測試技術講稿第一1講課講稿

自動測試技術講稿第一1

1.1測試系統(tǒng)的組成和特性

1.2基本測試技術的分類

1.3測試技術的自動化

1.4自動測試技術的發(fā)展

1.5自動測試系統(tǒng)的特點自動測試技術1.1測試系統(tǒng)的組成和特征一、測試的概念

測試：泛指生產和科學實驗中經(jīng)常進行的滿足一定準確度要求的試驗性測量過程。

人們通過測試可以取得研究對象的有關信息，能夠正確地了解被測物理對象的量值或特性。

測試技術：研究和探索對各種被測對象實現(xiàn)試驗性測量過程的途徑和方法。

事實上，凡是需要研究某種客觀事物和現(xiàn)象時，在要希望弄清被研究對象的狀態(tài)、變化和特性并對其進行一定的定量描述和定性說明時都離不開測試技術。

二、測試系統(tǒng)的組成

一個典型的傳統(tǒng)測試系統(tǒng)常由實驗裝置、測試部件、數(shù)據(jù)處理和輸出設備等幾部分組成。

我們的測試工作就是要根據(jù)不同的測試對象，選擇適當?shù)膫鞲衅?，設計或選擇有效而準確的中間變換電路、測量儀器和信號處理部件，以最方便、科學的形式把測試結果顯示出來。

三、測試系統(tǒng)的特性描述

測試系統(tǒng)特性描述分系統(tǒng)質量指標、系統(tǒng)的靜態(tài)特性和系統(tǒng)動態(tài)特性三個方面。一個測試系統(tǒng)的性能常用以下幾種質量指標來描述：（１）準確度。測試系統(tǒng)的準確度（或稱精度）用來表示測試結果值與被測量真值的一致程度，它的定義方法與電子測量是一致的。準確度往往可用測量誤差的大小來表示。（２）分辨率。指測試系統(tǒng)能檢測到的輸入信號的最小變化的能力，可用數(shù)值量或靈敏量程的百分數(shù)來表示。（３）測試范圍。指系統(tǒng)中測量電路或儀器能夠正常工作的被測量的量值范圍。在討論測試范圍時必須注意系統(tǒng)的工作頻率范圍。1、測試系統(tǒng)的質量指標如果測量時，測試裝置的輸入、輸出信號不隨時間而變化，則稱為靜態(tài)測試。靜態(tài)測試時，測試裝置表現(xiàn)出的響應特性稱為靜態(tài)響應特性。在靜態(tài)測試中，系統(tǒng)的輸入輸出關系與時間無關。理想系統(tǒng)的靜態(tài)特性可用如下表達式表示：y=ax+b（0-1）由于系統(tǒng)實際情況并非如（0-1）式表示的那樣理想，因此系統(tǒng)的靜態(tài)特性可以用直線性、靈敏度、滯后量（差）三種參數(shù)來描述。2、測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性描述

（１）直線性它一般指系統(tǒng)的輸入輸出關系接近理想線性關系的程度。理想的測試系統(tǒng)應該具有單值的、確定的輸入－輸出關系。對于每一輸入量都應該只有單一的輸出量與之對應。知道其中一個量就可以確定另一個量。其中以輸出和輸入成線性關系最佳。xy線性xy線性xy非線性非線性度：標定曲線與擬合直線的偏離程度就是非線性度。若在標稱（全量程）輸出范圍A內，標定曲線偏離擬合直線的最大偏差為B，則定義非線性度為

非線性度=B/A×100%擬合直線該如何確定，目前國內外還無統(tǒng)一的標準。較常用的是最小二乘法。

yxB①用測試系統(tǒng)的輸入與輸出信號的變化之比來表示。（２）靈敏度它用來表示測試系統(tǒng)的輸入輸出之間量值比例的對應關系。常用兩種表示方法：例如，某溫度測試系統(tǒng)，每當被測溫度變化1℃時，系統(tǒng)輸出電壓變化100mV，則可知系統(tǒng)的靈敏度為100mV／℃。靈敏度(s)＝輸出信號變化量／輸入信號變化量(0-2)例如，用示波器觀測信號時，輸入信號為3.2V,在示波器屏幕上顯示的波形偏轉了6.4div,這時示波器的偏轉靈敏度為0.5V/div。在這種情況下，測試另一個信號，顯示了5div，按0.5V/div靈敏度計，就可估算出該信號為2.5V。這種定義方法所得結果與第一種恰好是互為倒數(shù)，因此有時也稱為“傳輸因數(shù)”（r）。由于它與電流表靈敏度的估算方法是一致的，將它稱為“測試靈敏度”比較容易理解，用起來也方便，人們也就直呼它為儀器的測試靈敏度了。②有時為了理解方便，靈敏度也可用測試系統(tǒng)或儀表的輸出指示刻度每變化一分度所對應的輸入信號變化量來表示。靈敏度（s）＝輸入信號的變化量／輸出指示刻度的變化量（0-3）靈敏度的量綱由輸入和輸出的量綱決定。應該注意的是，裝置的靈敏度越高，就越容易受外界干擾的影響，即裝置的穩(wěn)定性越差。常用兩種表示方法：滯后量也稱滯后差，表示系統(tǒng)的輸入信號有正反方向變化時，測試系統(tǒng)的輸出呈現(xiàn)的非重合結果誤差。在整個測試范圍內，當系統(tǒng)輸入發(fā)生相反方向變化時，在同一個輸入點上輸出非重合的最大差值稱為系統(tǒng)的滯后量。

（3）滯后量yxhmaxA傳感器的滯后誤差表明傳感器在正（輸入量增大）、反（輸入量減小）行程期間輸出-輸入曲線不重合的程序，也就是說，對應于同一大小的輸入信號，傳感器正、反行程的輸出信號大小不相等。滯后誤差是傳感器的一個性能指標，它反映了傳感器的機械部分和結構材料方面不可避免的弱點，如軸承摩擦、灰塵積塞、間隙不適當、螺釘松動、元件磨蝕或碎裂以及材料的內摩擦。滯后誤差大小一般由實驗確定。（3）滯后量靈敏閥：又稱為死區(qū)，用來衡量測量起始點不靈敏的程度。穩(wěn)定性：是指在一定工作條件下，當輸入量不變時，輸出量隨時間變化的程度?？煽啃裕菏桥c測試裝置無故障工作時間長短有關的一種描述。（4）靜態(tài)響應特性的其他描述3、測試系統(tǒng)的動態(tài)特性描述

在對動態(tài)物理量（如機械振動的波形）進行測試時，測試裝置的輸出變化是否能真實地反映輸入變化，取決于測試裝置的動態(tài)響應特性。系統(tǒng)的動態(tài)響應特性一般通過描述系統(tǒng)傳遞函數(shù)、頻率響應函數(shù)等數(shù)學模型來進行研究。

系統(tǒng)的動態(tài)特性反映了系統(tǒng)對被測時間信號的響應能力，一般用系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來表示。

H（s）=(bmsm+bm-1sm-1+…+b1s1+b0)/(ansn+an-1sn-1+…+a1s1+a0)在實際中，穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)特性常用幅頻特性（即波特圖）來表示，而對暫態(tài)系統(tǒng)則要用系統(tǒng)的暫態(tài)響應函數(shù)來表示。常見的多為一階或二階系統(tǒng)。1.2基本測試技術的分類

一、頻域測試（穩(wěn)態(tài)測試）

頻域測試是從頻率組成和頻率響應特性的角度來分析被測信號或系統(tǒng)特征的。

對一個具體的測試過程來講，被測對象不同，測試方法也各不相同。歸納起來基本測試技術可分頻域測試、時域測試、數(shù)據(jù)域測試和統(tǒng)計域測試四類。

在這種情況下，可以不考慮時間因素，整個測試過程與時間無關，也即這種測試過程是在被測對象處于穩(wěn)態(tài)的情況下進行的。由此，頻域測試又稱為穩(wěn)態(tài)測試。常見的頻域測試有網(wǎng)絡分析和信號頻譜分析兩種情況。

網(wǎng)絡分析用于研究一個被測系統(tǒng)的頻率響應特性，以便判別該系統(tǒng)的性能。常用正弦信號作為激勵測試信號，在所關心的頻率范圍內測出被測網(wǎng)絡的頻率響應特性。根據(jù)測試結果，再分析它與測試信號的關系，求得被測網(wǎng)絡系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。在自動網(wǎng)絡分析儀中還可根據(jù)傳遞函數(shù)的幅頻相頻特性進一步推算出最大傳遞系數(shù)、中心頻率、-3dB帶寬、-20dB帶寬、阻帶抑制比以及群延遲時間及其波動等網(wǎng)絡參數(shù)。

信號的頻譜分析是頻域測試的另一個內容。它用于研究被測信號的頻率組成和它的分布，從而可以判斷被測信號的性質或態(tài)勢。實現(xiàn)信號頻譜分析的方法有多濾波器實時分析法和超外差式掃頻頻譜分析法兩種。在自動頻譜分析儀中常采用后一種方法。二、時域測試（脈沖測試、瞬態(tài)測試

）

時域測試也稱脈沖測試，用于實現(xiàn)對信號波形的觀測和對系統(tǒng)瞬態(tài)特性的研究，觀測被測信號的時間變化過程。因此，時域測試也可稱作瞬態(tài)測試。常見的時域測試儀器有示波器、波形記錄儀、存貯示波器等。

事實上，時域測試和頻域測試是研究同一過程的兩種方法，它們是可以互譯的。在現(xiàn)代自動測試儀器中，可以通過一定的算法直接將時域測試結果推演出頻譜分析的結論來。

三、統(tǒng)計域測試

在近代測試技術中，許多研究對象具有不確定性，常稱隨機信號，統(tǒng)計測試是研究這種隨機信號的重要方法。它包括以下三個方面：

(1)對各種不確定信號的統(tǒng)計特性進行測量。

(2)用具有特定統(tǒng)計規(guī)律的隨機信號作測試激勵信號，通過對系統(tǒng)響應的統(tǒng)計測試，實現(xiàn)對被測系統(tǒng)的統(tǒng)計特性研究

。

(3)用于實現(xiàn)對被噪聲污染的信號進行精確的檢測

。

我們知道，描述隨機過程統(tǒng)計特性的主要參數(shù)有以下幾種：

實際統(tǒng)計測試過程中求平均的時間總是有限的，因此只能測得以上參數(shù)的估算值，會給測試結果帶來誤差。而且，由于測試對象是隨機的，故統(tǒng)計特性的估值誤差也是隨機的。按統(tǒng)計誤差理論分析，如果被測隨機過程是正態(tài)分布的，則在所有可能的測試結果中有68％的測量誤差將小于一個σ值；95％的測量誤差總是小于2σ。顯然，測量次數(shù)愈多，隨機誤差就愈小。

隨機測試技術所用激勵信號有兩種形式，在進行系統(tǒng)的動態(tài)測試或對系統(tǒng)工作性能進行估測時，常用白噪聲作測試信號。

統(tǒng)計測試還可用偽隨機信號作測試信號。它是一組由計算機直接產生的二進制數(shù)字序列，具有與隨機信號一樣的頻譜和高斯概率分布特性，只要將統(tǒng)計測試的時間間隔取值為測試信號周期的整數(shù)倍，則測試結果不會出現(xiàn)統(tǒng)計誤差。因此它在近代測試技術中被廣泛采用。四、數(shù)據(jù)域測試

在數(shù)字技術和計算機技術設備中都是以數(shù)字信號來傳遞和處理信息的。在它們的設計、調試以及一旦出現(xiàn)故障而必須開機檢查時，人們所感興趣和關心的是如何獲取各種必要的數(shù)字信息(地址信息、數(shù)據(jù)信息和各種控制信息)，希望在觀測這些信息的同時能完成故障的診斷和判別。

由于數(shù)字系統(tǒng)中的信號具有以下特征：

(1)數(shù)字信號幾乎都是多位傳輸且