XXXX西電自動(dòng)測(cè)試技術(shù)講稿測(cè)試系統(tǒng)的組成和特性

自動(dòng)測(cè)試技術(shù)

西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院測(cè)控工程與儀器系賀華AutomaticTestTechnology老師聯(lián)系方式

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西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院

課程背景老師的幾個(gè)小心愿:

教育的

終極目的

是什么

？

課程背景

教育的終極目的

是讓學(xué)生未來(lái)活得

尊嚴(yán)而幸福

課程背景老師的幾個(gè)小心愿:

這種尊嚴(yán)而幸福的生活包括健康的身心、健全的人格、積極的人生態(tài)度、自我實(shí)現(xiàn)的自覺(jué)自信和深度的幸福感等等。

這些來(lái)源于家庭和學(xué)校的教育，又來(lái)源于各個(gè)個(gè)體不同的自我實(shí)現(xiàn)。

學(xué)校是培養(yǎng)人的，培養(yǎng)人格健全，能自食其力的人，并不是成名成家者的搖籃。

課程背景老師的幾個(gè)小心愿:

教育的意義不在于傳授，而在于喚醒和鼓舞！

——德國(guó)著名的教育家

第斯多惠

課程背景老師的幾個(gè)小心愿:

教育的意義不在于傳授，而在于喚醒和鼓舞！

——德國(guó)著名的教育家第斯多惠自動(dòng)測(cè)試技術(shù)

西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院測(cè)控工程與儀器系賀華AutomaticTestTechnology自動(dòng)測(cè)試技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)與任務(wù):

測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)技術(shù)類(lèi)課程中的專(zhuān)業(yè)必修課，是為了提高學(xué)生在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和智能化儀器儀表設(shè)計(jì)方面的能力而設(shè)置的。課程主要介紹了常用的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生熟悉和掌握構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)常用的設(shè)計(jì)方法，具備較全面的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)能力。為今后從事測(cè)控技術(shù)和智能化儀器儀表方面的銷(xiāo)售、運(yùn)維和研發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。

課程背景教學(xué)目標(biāo)本課課程與其他課課程的聯(lián)系與與分工:自動(dòng)測(cè)試技術(shù)術(shù)課程綜合性性、應(yīng)用性強(qiáng)強(qiáng)，是測(cè)控技技術(shù)與儀器專(zhuān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)主主干課程之一一，涉及到C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)計(jì)、數(shù)字電路路與邏輯設(shè)計(jì)計(jì)、微機(jī)原理理與接口技術(shù)術(shù)、單片機(jī)原原理與程序設(shè)設(shè)計(jì)、電子測(cè)測(cè)量技術(shù)等基基礎(chǔ)課專(zhuān)業(yè)課課的相關(guān)知識(shí)識(shí)，要求在先先修課程中要要能基本具備備數(shù)字電路的的設(shè)計(jì)、微機(jī)機(jī)原理、單片片機(jī)原理與程程序設(shè)計(jì)等能能力。后續(xù)課程：本課程也為““虛擬儀器設(shè)設(shè)計(jì)”課程的的學(xué)習(xí)建立基基本概念。課程背景教材：課程背景課程背景課程背景課程背景課程背景課程背景課程背景參考書(shū)：課程背景參考書(shū)：課程背景參考書(shū)：課程背景第1章概論論自動(dòng)測(cè)試技術(shù)術(shù)1.1測(cè)試系統(tǒng)的組組成和特性1.2基本測(cè)試技術(shù)術(shù)的分類(lèi)1.3測(cè)試技術(shù)的自自動(dòng)化1.4自動(dòng)測(cè)試技術(shù)術(shù)的發(fā)展1.5自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)的特點(diǎn)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)術(shù)第1章概論論1.1測(cè)試系統(tǒng)的組組成和特征一、測(cè)試的概概念測(cè)試：泛指生產(chǎn)和科科學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)經(jīng)常進(jìn)行的滿足一定準(zhǔn)確確度要求的試驗(yàn)性測(cè)量過(guò)程。人們通過(guò)測(cè)試試可以取得研研究對(duì)象的有有關(guān)信息，能能夠正確地了了解被測(cè)物理理對(duì)象的量值值或特性。測(cè)試技術(shù)：研究和探索對(duì)對(duì)各種被測(cè)對(duì)對(duì)象實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)驗(yàn)性測(cè)量過(guò)程程的途徑和方方法。事實(shí)上，凡是是需要研究某某種客觀事物物和現(xiàn)象時(shí)，，在要希望弄弄清被研究對(duì)對(duì)象的狀態(tài)、、變化和特性性并對(duì)其進(jìn)行行一定的定量量描述和定性性說(shuō)明時(shí)都離離不開(kāi)測(cè)試技技術(shù)。二、測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)的組成一個(gè)典型的傳傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)一般由哪幾幾部分組成？？一個(gè)典型的傳傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)常由實(shí)驗(yàn)裝裝置、測(cè)試部部件、數(shù)據(jù)處處理和輸出設(shè)設(shè)備等幾部分分組成。測(cè)量部分（激勵(lì)裝置））（結(jié)果表達(dá)））我們的測(cè)試工工作就是要根根據(jù)不同的測(cè)測(cè)試對(duì)象，選選擇適當(dāng)?shù)膫鱾鞲衅?，設(shè)計(jì)計(jì)或選擇有效效而準(zhǔn)確的中中間變換電路路、測(cè)量?jī)x器器和信號(hào)處理理部件，以最最方便、科學(xué)學(xué)的形式把測(cè)測(cè)試結(jié)果顯示示出來(lái)。三、測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)的特性描述述測(cè)試系統(tǒng)特性性描述分系統(tǒng)統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)、系統(tǒng)的靜態(tài)特性和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性三個(gè)方面。一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)的性能常用用以下幾種質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)來(lái)描描述：（１）準(zhǔn)確度。測(cè)試系統(tǒng)的的準(zhǔn)確度（或或稱(chēng)精度）用用來(lái)表示測(cè)試試結(jié)果值與被被測(cè)量真值的的一致程度，，它的定義方方法與電子測(cè)測(cè)量是一致的的。準(zhǔn)確度往往往可用測(cè)量量誤差的大小小來(lái)表示。（２）分辨率。指測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)能檢測(cè)到的的輸入信號(hào)的的最小變化的的能力，可用用數(shù)值量或靈靈敏量程的百百分?jǐn)?shù)來(lái)表示示。（３）測(cè)試范圍。指系統(tǒng)中測(cè)測(cè)量電路或儀儀器能夠正常常工作的被測(cè)測(cè)量的量值范范圍。在討論論測(cè)試范圍時(shí)時(shí)必須注意系系統(tǒng)的工作頻頻率范圍。1、測(cè)試系統(tǒng)的的質(zhì)量指標(biāo)如果測(cè)量時(shí)，，測(cè)試裝置的的輸入、輸出出信號(hào)不隨時(shí)時(shí)間而變化，，則稱(chēng)為靜態(tài)測(cè)試。靜態(tài)測(cè)試時(shí)，，測(cè)試裝置表表現(xiàn)出的響應(yīng)應(yīng)特性稱(chēng)為靜靜態(tài)響應(yīng)特性性。在靜態(tài)測(cè)試中中，系統(tǒng)的輸輸入輸出關(guān)系系與時(shí)間無(wú)關(guān)關(guān)。理想系統(tǒng)統(tǒng)的靜態(tài)特性性可用如下表表達(dá)式表示：：y=ax+b（0-1）由于系統(tǒng)實(shí)際際情況并非如如（0-1）式表示的那那樣理想，因因此系統(tǒng)的靜靜態(tài)特性可以以用直線性、、靈敏度、滯滯后量（差））等參數(shù)來(lái)描描述。2、測(cè)試系統(tǒng)的的靜態(tài)特性描描述（１）直線性它一般指系統(tǒng)統(tǒng)的輸入輸出出關(guān)系接近理理想線性關(guān)系系的程度。理想的測(cè)試系系統(tǒng)應(yīng)該具有有單值的、確確定的輸入－－輸出關(guān)系。。對(duì)于每一輸輸入量都應(yīng)該該只有單一的的輸出量與之之對(duì)應(yīng)。知道道其中一個(gè)量量就可以確定定另一個(gè)量。。其中以輸出出和輸入成線性關(guān)系最佳。xy線性xy線性xy非線性非線性度：標(biāo)定曲線與擬擬合直線的偏偏離程度就是是非線性度。。若在標(biāo)稱(chēng)（（全量程）輸輸出范圍A內(nèi)，標(biāo)定曲線線偏離擬合直直線的最大偏偏差為B，則定義非線線性度為非線性度=B/A×100%有時(shí)也叫線性性度。擬合直直線該如何確確定，無(wú)統(tǒng)一一的標(biāo)準(zhǔn)。較常用的是最最小二乘法。。yxB①用測(cè)試系統(tǒng)的的輸入與輸出出信號(hào)的變化化之比來(lái)表示示。（２）靈敏度它用來(lái)表示測(cè)測(cè)試系統(tǒng)的輸輸入輸出之間間量值比例的的對(duì)應(yīng)關(guān)系。。常用兩種表表示方法：例如，某溫度度測(cè)試系統(tǒng)，，每當(dāng)被測(cè)溫溫度變化1℃時(shí)，系統(tǒng)輸出出電壓變化100mV，則可知系統(tǒng)統(tǒng)的靈敏度為100mV／℃。靈敏度(s)＝輸出信號(hào)變變化量／輸入入信號(hào)變化量量(0-2)例如，用示波波器觀測(cè)信號(hào)號(hào)時(shí)，輸入信信號(hào)為3.2V,在示波器屏幕幕上顯示的波波形偏轉(zhuǎn)了6.4div,這時(shí)示波器的的偏轉(zhuǎn)靈敏度度為0.5V/div。在這種情況況下，測(cè)試另另一個(gè)信號(hào)，，顯示了5div，按0.5V/div靈敏度計(jì)，就就可估算出該該信號(hào)為2.5V。這種定義方方法所得結(jié)果果與第一種恰恰好是互為倒倒數(shù)，因此有有時(shí)也稱(chēng)為““傳輸因數(shù)””（r）。由于它與與電流表靈敏敏度的估算方方法是一致的的，將它稱(chēng)為為“測(cè)試靈敏敏度”比較容容易理解，用用起來(lái)也方便便，人們也就就直呼它為儀儀器的測(cè)試靈靈敏度了。②有時(shí)為了理解解方便，靈敏敏度也可用測(cè)測(cè)試系統(tǒng)或儀儀表的輸出指指示刻度每變變化一分度所所對(duì)應(yīng)的輸入入信號(hào)變化量量來(lái)表示。靈敏度（s）＝輸輸入信信號(hào)的的變化化量／／輸出出指示示刻度度的變變化量量（（0-3）靈敏度度的量量綱由由輸入入和輸輸出的的量綱綱決定定。應(yīng)該注注意的的是，，裝置置的靈靈敏度度越高高，就就越容容易受受外界界干擾擾的影影響，，即裝裝置的的穩(wěn)定定性越越差。。滯后量量也稱(chēng)稱(chēng)滯后后差，，表示示系統(tǒng)統(tǒng)的輸輸入信信號(hào)有有正反反方向向變化化時(shí)，，測(cè)試試系統(tǒng)統(tǒng)的輸輸出呈呈現(xiàn)的的非重重合結(jié)結(jié)果誤誤差。。在整個(gè)個(gè)測(cè)試試范圍圍內(nèi)，，當(dāng)系系統(tǒng)輸輸入發(fā)發(fā)生相相反方方向變變化時(shí)時(shí)，在在同一一個(gè)輸輸入點(diǎn)點(diǎn)上輸輸出非非重合合的最最大差差值稱(chēng)稱(chēng)為系系統(tǒng)的的滯后后量。。（3）滯后量量yxhmaxA傳感器器的滯滯后誤誤差表明傳傳感器器在正正（輸輸入量量增大大）、、反（（輸入入量減減?。┬谐坛唐陂g間輸出出-輸入曲曲線不不重合合的程程序，，也就就是說(shuō)說(shuō)，對(duì)對(duì)應(yīng)于于同一一大小小的輸輸入信信號(hào)，，傳感感器正正、反反行程程的輸輸出信信號(hào)大大小不不相等等。滯后誤誤差是是傳感感器、、測(cè)量量裝置置和儀儀器的的一個(gè)個(gè)性能能指標(biāo)標(biāo)，它它反映映了傳傳感器器的機(jī)機(jī)械部部分和和結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料方面面不可可避免免的弱弱點(diǎn)，，如軸軸承摩摩擦、、灰塵塵積塞塞、間間隙不不適當(dāng)當(dāng)、螺螺釘松松動(dòng)、、元件件磨蝕蝕或碎碎裂以以及材材料的的內(nèi)摩摩擦。。滯后誤誤差大大小一一般由由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)確定定。。靈敏閥閥（閾閾）：：又稱(chēng)為為死區(qū)區(qū)，用用來(lái)衡衡量測(cè)測(cè)量起起始點(diǎn)點(diǎn)不靈靈敏的的程度度。穩(wěn)定性性：是指在在一定定工作作條件件下，，當(dāng)輸輸入量量不變變時(shí)，，輸出出量隨隨時(shí)間間變化化的程程度。?？煽啃孕裕菏桥c測(cè)測(cè)試裝裝置無(wú)無(wú)故障障工作作時(shí)間間長(zhǎng)短短有關(guān)關(guān)的一一種描描述。。（4）靜態(tài)響響應(yīng)特特性的的其他他描述述3、測(cè)試試系統(tǒng)統(tǒng)的動(dòng)動(dòng)態(tài)特特性描描述在對(duì)動(dòng)動(dòng)態(tài)物物理量量（如如機(jī)械械振動(dòng)動(dòng)的波波形））進(jìn)行行測(cè)試試時(shí)，，測(cè)試試裝置置的輸輸出變變化是是否能能真實(shí)實(shí)地反反映輸輸入變變化，，取決決于測(cè)測(cè)試裝裝置的的動(dòng)態(tài)態(tài)響應(yīng)應(yīng)特性性。系統(tǒng)的的動(dòng)態(tài)態(tài)響應(yīng)應(yīng)特性性一般通通過(guò)描描述系系統(tǒng)傳傳遞函函數(shù)、、頻率率響應(yīng)應(yīng)函數(shù)數(shù)等數(shù)數(shù)學(xué)模模型來(lái)來(lái)進(jìn)行行研究究。系統(tǒng)的的動(dòng)態(tài)態(tài)特性性反映映了系系統(tǒng)對(duì)對(duì)被測(cè)測(cè)時(shí)間間信號(hào)號(hào)的響響應(yīng)能能力，一般般用系系統(tǒng)的的傳遞遞函數(shù)數(shù)來(lái)表表示。。H（s）=(bmsm+b