测量装置的基本特性.ppt

第三章 测量装置的基本特性
3.1 概述
2.测试装置的基本特性
(1)叠加原理
若
x1(t) → y1(t)
x2(t) → y2(t)
则
［x1(t) x2(t)］→ y1(t) y2(t)
（2-2）
即：当几个输入同时作用于线性系统时，则其响应等于各
个输入单独作用于该系统的响应之和。
(2)比例特性
若a为任意常数,必有
不随时间而变化的常数。
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3.1 概述
2.测试装置的基本特性
（2）线性系统的主要性质 若以 x(t)→y(t)表示定常线性系统输入与输出的对应 关系，则定常线性系统具有以下主要性质： 叠加原理 比例特性 积分特性 微分特性 频率保持特性
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3.1 概述
3.测试装置的性能要求
静态特性 动态特性 负载效应 抗干扰特性
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第三章 测量装置的基本特性
3.2 静态装置的静态特性
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3.2 测试装置的静态特性
1. 线性度（线性误差）
x(t)已知，y(t)可观，据此来研究系统的特性h(t) ，或对系 统的运行状态，特性的变化等作出判断，这是更为复杂的系 统辨识问题。
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3.1 概述
2.测试装置的基本特性
（1）线性系统的概念
当系统的输入 x(t) 和输出y(t) 之间的关系可用常系数线性微分方程 式（2-1）来描述时，则称该系统为定常线性系统或时不变线性系统。
(3)积分特性
ax(t) → ay (t)
(2-3)
若线性系统的初始状态为零（即当输入为零时，其响应也为零）。则对 输入积分的响应等于对该输入响应的积分，即
t
t
0 x(t)dt 0 y(t)dt
(2 - 4)
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3.1 概述
2.测试装置的基本特性
(4)微分特性 线性系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数，即
是指测量装置输出与输入之间保持常值比例关系的程度。或校准曲 线接近拟合直线的程度。 校准曲线：在静态测量的情况下，用实验来确定被测
量的实际值与测量装置示值之间的函数关 系的过程称为静态校准。所得关系曲线称 为校准曲线。
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3.2 测试装置的静态特性
第三章 测量装置的基本特性
• 线性误差：若在装置标称输出范围A 内，标定曲线偏离拟合直线 的最大偏差为B 则定义线性误差为：
an
d n y(t) dt n
an1
d n1 y(t) dt n1
a1
dy(t) dt
a0 y(t)
bm
d m x(t) dt m
bm1
d m1x(t) dt m1
b1
dx(t) dt
b0 x(t)
(2 -1)
式中：t为时间自变量；系数an,an-1,…，a1,a0和bm－1, … , b1 b0 均为
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3.1 概述
3.测试装置的基本特性
（1）工程测试中的三类问题
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x(t)
h(t)
y(t)
若h(t)已知，y(t)可观，依h(t)和y(t)来推断输入x(t) ，这 是 最常见的测量问题。目的是获取测试对象的某种量值。
h(t)已知，x(t)是规定的已知量，观测输出y(t)是否是由特性 所规定理论的结果，相差多少？是否被规定的误差所允许？ 这是常见的测试装置的标定、校准。（计量问题）
复杂测试系统的组成
轴承振动信号测试系统
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3.1概述
2.基本要求：
第三章 测量装置的基本特性
理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入输出关系。
即对应每一个输入量，都应只有单一的输出量与之对应。
知道其中的一个量，就可确定另一个量。
对动态测试:测试装置的输出y(t)和输入x(t)必须保持线性关
dx(t) dy(t)
dt
dt
(5)频率保持特性
(2- 5)
若线性系统的输入为某一频率的简谐信号，则其稳态响应必是、也只能是 同一频率的简谐信号。 即
若输入：x(t) Acost 则 输出：y(t) B cos(ωt )
或
x(t) x0e jt
则输出 ：y(t) y0e j(ωt )
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灵敏度的量纲取决于输入－输出的量纲。当输入与输出的量 纲相 同时，则灵敏度是一个无量纲的数，常称之为“放大倍数”。
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3.1 概述
机械工程测Hale Waihona Puke Baidu与试验技术
第三章 测量装置的基本特性
3.1 概述
1.基本概念
测试系统:是执行测试任务的传感器、仪器和设备 的总称。 测试装置: 既指由众多环节组成的复杂测试系统， 又指测试系统
中的某一环节，如：传感器、放大器、各种中间变换器、 记录器等。
线性误差=B/A×100%
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3.2 测试装置的静态特性
2. 灵敏度 输出的变化量与输入变化量的比值。
当测试装置的输入有一个增量Δx，引起输出产生相应增量
Δy，则定义灵敏度S为
S=△y/△x
（2-12）
显然，对理想的定常线性系统，其灵敏度为
S=△y/△x = y/x = b0/a0 = 常数
系，或在规定的使用条件下保持近似的线性关系。即
y(t)＝S x(t) 或 y(t)＝a+ S x(t)
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3.1 概述
3.测试装置的基本特性
是指当信号的性态（静态或动态）确定后，描述输出与输入之间 关系的输出函数 y(t)=f[x(t)] 的特性。
测试装置的基本特性是在规定的使用条件下测试装置本身所固有 的，由系统的输出函数体现出来，与信号的具体形式无关。
第三章 测试装置的基本特性
2017.5
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第二章 知识回顾
静 动 态 （ 实 验 ） 数 据 的 分 类
连续信号、离散信号 重点：定义、特点
第三章 测量装置的基本特性
P24
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第三章 测试装置的基本特性 本章主要内容
第三章 测量装置的基本特性
• 3.1 概述 • 3.2 测试装置的静态特性 • 3.3 测试装置的动态特性 • 3.4 测试装置对典型输入的响应 • 3.5 实现不失真测试的条件 • 3.6 负载效应