傳感器與測試技術(shù)課件第三章測試系統(tǒng)特性1

1、第一篇 工程測試技術(shù)基礎(chǔ),第3章 測試系統(tǒng)的特性,1.建立測試系統(tǒng)的概念 2.掌握描述測試系統(tǒng)靜態(tài)特性的方法 3.掌握描述測試系統(tǒng)動態(tài)特性的方法 4.掌握實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不失真測試的條件,3.1 測試系統(tǒng)與線性系統(tǒng),測試系統(tǒng)是指由傳感器、信號調(diào)理電路、信號處理電路、記錄顯示設(shè)備組成并具有獲取某種信息之功能的整體。,簡單測試系統(tǒng)(光電池、溫度計(jì)),復(fù)雜測試系統(tǒng)(軸承缺陷檢測),測試系統(tǒng)的輸出信號能夠真實(shí)地反映被測物理量(輸入信號)的變化過程，不使信號發(fā)生畸變，即實(shí)現(xiàn)不失真測試。,1、測試系統(tǒng)基本要求,系統(tǒng)的傳遞（傳輸）特性：系統(tǒng)的輸出與輸入量之間的變換或運(yùn)算關(guān)系。,系統(tǒng)分析的三類問題：,3)如果輸入和系

2、統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。(預(yù)測),1)當(dāng)輸入、輸出是可測量的(已知)，則可推斷系統(tǒng)的傳輸特性。(系統(tǒng)辨識),2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測量，則可推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。 (反求),輸入、輸出與系統(tǒng)傳輸特性之間的關(guān)系：,卷積的物理意義:,1）將輸入信號x(t)分解為許多寬度為的窄脈沖面積之和，t=n時(shí)的第n個(gè)窄脈沖的高度為x(n)，在趨近于零的情況下，窄脈沖變?yōu)閱挝粵_激信號，沖激強(qiáng)度可以看作是窄脈沖的面積。,h(t)單位沖激響應(yīng),2）在t=n時(shí)刻，窄脈沖引起的響應(yīng)為: x(n) h(t-n),3）各脈沖引起的響應(yīng)之和即為輸出y(t)疊加性,1）具有單值的、確定的輸入輸出關(guān)系。對

3、于每一輸入量都應(yīng)該只有單一的輸出量與之對應(yīng)。知道其中一個(gè)量就可以確定另一個(gè)量。其中以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。,理想的測試系統(tǒng)傳輸特性：,2)系統(tǒng)的特性不隨時(shí)間的推移發(fā)生改變。,最佳的測試系統(tǒng)具有線性時(shí)不變特性。,許多實(shí)際測試系統(tǒng)無法在較大工作范圍內(nèi)滿足線性時(shí)不變要求，但在有效測量范圍內(nèi)近似滿足線性時(shí)不變傳輸特性要求也可。 本書所討論的測試系統(tǒng)限于線性時(shí)不變系統(tǒng)。,一般在工程中使用的測試裝置都看作線性時(shí)不變系統(tǒng),2、線性系統(tǒng)及其特性,系統(tǒng)輸入x(t)和輸出y(t)間的關(guān)系可以用常系數(shù)線性微分方程來描述：,常系數(shù)線性微分方程中的系數(shù)為常數(shù)，所描述的是線性時(shí)不變系統(tǒng)。,線性系統(tǒng)的主要性質(zhì)：,a)疊

4、加特性 系統(tǒng)對各輸入之和的輸出等于各單個(gè)輸入的輸出之和，即 若 x1(t) y1(t)，x2(t) y2(t) 則 x1(t)x2(t) y1(t)y2(t),線性時(shí)不變系統(tǒng)的各輸入分量所引起的輸出互不影響，即一個(gè)輸入的存在并不影響另一個(gè)輸入的響應(yīng)。,b)比例特性 常數(shù)倍輸入所得的輸出等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍，即: 若 x(t) y(t) 則 kx(t) ky(t),疊加特性和比例特性可統(tǒng)一表示為 若 x1(t) y1(t)，x2(t) y2(t) 則 x1(t)x2(t) y1(t)y2(t),c)微分特性 系統(tǒng)對原輸入信號的微分等于原輸出信號的微分，即 若 x(t) y(t) 則x(t)

5、 y(t),d)積分特性 當(dāng)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)對原輸入信號的積分等于原輸出信號的積分，即 若 x(t) y(t) 則x(t)dt y(t)dt,e)頻率保持性 若系統(tǒng)的輸入為某一頻率的諧波信號，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將為同一頻率的諧波信號，即 若 x(t)=Acos(t+x) 則 y(t)=Bcos(t+y),線性系統(tǒng)的主要特性，特別是符合疊加原理和頻率保持性，在測試工作中具有重要作用。,3、測試系統(tǒng)傳輸特性的分類,靜態(tài)特性（ Static characteristics ）：即輸入量和輸出量不隨時(shí)間變化或變化緩慢時(shí)，輸出與輸入之間的關(guān)系，可用代數(shù)方程表示。 動態(tài)特性（ Dynamic characteristics ）：即輸入量和輸出量隨時(shí)間迅速變化時(shí)，輸出與輸入之間的關(guān)系，可用微分方程表示。,對于靜態(tài)測量的測試系統(tǒng)，一般只需衡量其靜態(tài)特性、負(fù)載效應(yīng)和抗干擾