测试系统基本特性资料重点
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• 测试系统频率响应特性的分析，奈奎斯特图、 波德图与系统结构特征的关系。测量系统对单 位阶跃信号的响应
第三章
• ◆ Endress+Hauser（恩德斯+豪斯公司） • ->显示记录仪。 • ◆ GOULD INSTRUMENT SYSTEMS,INC.（美国歌德仪器系统公司） • ->显示记录仪。 • ◆ 丹麦 BK • ->于1999年与美国恩德福克公司（ENDEVCO）实现合并，此举将使
dt 2Hale Waihona Puke Baidu
解此方程可得唯一的解为
y t y 0 e j t
其中φ为初相角。
重要结论：
线性系统具有频率保持特性的含义是输入信号的 频率成分通过线性系统后仍保持原有的频率成分。
如果输入是很好的正弦函数，输出却包含其他频率 成分，就可以断定其他频率成分绝不是输入引起的
• 它们或由外界干扰引起， • 或由装置内部噪声引起， • 或输入太大使装置进入非线性区， • 或该装置中有明显的非线性环节。
3.2 测量装置的静态特性
静态测量：测量时，测试装置的输入输出信号不随时间变化。 静态响应特性：静态测量时，测试装置表现出的响应特性。 静态响应特性参数：灵敏度、非线性度、回程误差等。 评定方法：采用静态测量的方法求取输入-输出关系曲线，作为
• 测试系统的组成
第三章
• 测试系统举例
第三章
把外界对系统的作用称之为系统的输入或激励，而将系统对输 入的反应称为系统的输出或响应。
x(t) h(t) y(t)
系统分析中的三类问题： 1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它 们推断系统的传输特性。(系统辨识) 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们 推断导致该输出的输入量。 (反求)
A.线性度越好 越高
B.迟滞越小 C.重复性越好
D.分辨力
第三章
测量装置的基本特性
• 3.1 概述（线性定常系统及其性质） • 3 .2 测量装置的静态特性 （自学） • 3 .3 测量装置的动态特性 • 3 .4 测试系统在典型输入下的动态特性 • 3.5 测试系统在典型输入下的动态特性 • 3.6 动态标定（动态特性参数测试）
2. 可微分特性
如有x(t) →y(t),则有
dxt dyt
dt
dt
积分特性
如有x(t) →y(t),则当系统初始状态为零时，有
t
0
xt
dt
t
0
y
t
dt
3 同频性
如有x(t) →y(t)，若x(t)=x0ejωt, 则y(t)=y0ej(ωt+φ)。 证明：按叠加性有
2 xt 2 yt
两家公司成为世界上独一无二的声学，冲击和振动测量设备及传感器 的最大制造商。 • ◆ 本特利内华达公司 • ->从事有关旋转机械状态监测及故障诊断方面的研究和仪器、仪表监 测系统等硬件/软件产品的开发与生产
• 测试系统的组成
• 测试装置是执行测试任务的仪器和设备的总称。小到 传感器，大到测试系统。
dt n1
a1
dyt
dt a 0
yt
bm
d m xt
dt m bm1
d m1 x t
dt m1
b1
dx t
dt
b
0
x
t
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
x(t) h(t) y(t)
线性定常系统的描述：
利用物理定律建立数学模型 建立系统的微分方程 求系统的传递函数 求系统的频率响应特性
第三章
• 1. 掌握测试系统的组成； • 2.了解测试系统与输入、输出的关系及其在典型输入
下的响应； • 3. 掌握描述测试系统的静态特性的各指标的含义； • 4. 掌握描述测试系统的动态特性方法； • 5.掌握实现不失真测试的条件； • 6.了解测量误差的基本概念。
第三章
• 介绍线性系统的基本性质，描述线性系统的静 态特性和动态特性，说明主要的静、动态特性 参数测量方法，提出了不失真测量的条件，介 绍了测量误差的基础知识。
dt
b0
x
t
x(t)为系统输入；y(t)为系统输出；
An, …a0,bm, …b0为系统的系统的物理参数，若均为常 数，方程便是常系数微分方程，所描述的系统便是线性 定常系统或线性时不变系统。
系统的阶次由输出量最高微分阶次n决定。
线性定常系统的基本性质
1. 叠加性
如有x1(t) →y1(t), x2(t) →y2(t);则有 c1x1(t)+c2 x2(t) →c1y1(t)+ c2 y2(t) 3-2
其中，ω为某一已知频率。
根据微分特性有 d 2 xt dy 2 t
dt 2
dt 2
两式相加有
2
xt
d
2 xt
dt 2
2
y
t
dy 2 dt
t
2
由于x(t)=x0ejωt,则
因此
d
2 xt
dt 2
j
2
x0
e
jt
2 x 0 e jt
2 xt
2 xt d 2 xt 0
dt 2
2 yt d 2 yt 0
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
RLC电路，如果输入电压是随时间变化的 ur (，t) 其输
出是随时间变化的电压 uc (t)
则输入和输出之间的微分方程：
L di(t) Ri(t) 1
dt
C
i(t)dt ur (t),
i(t) C duc (t) dt
ur
(t)
LC
d 2uc (t) dt 2
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计 系统的输出量。(预测)
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
x(t)
h(t)
y(t)
• 当系统的输入和输出之间的关系可用常系数线性微分 方程式来描述时，则称该系统为定常线性系统或时不 变线性系统。
an
d n yt
dt n a n1
d n1 y t
RC
duc (t) dt
uc
(t)
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
线性系统的输入——输出之间的关系 ：
an
d n yt
dt n a n1
d n1 y t
dt n1
a1
dyt
dt a 0
yt
3-1
bm
d m xt
dt m bm1
d m1 x t
dt m1
b1
dx t
3 测试系统的基本特性
• 思考题:
1. 什么叫静态测量?
2. 测试系统的静态特性指标有哪些？
3. 如何获得测试系统的静态技术指标？
4. 测试系统中，输入量与输出量之间一般是一一对应关系。( √ )
5. 传感器的灵敏度与量程成反比。( × )
6. 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的( D )
第三章
• ◆ Endress+Hauser（恩德斯+豪斯公司） • ->显示记录仪。 • ◆ GOULD INSTRUMENT SYSTEMS,INC.（美国歌德仪器系统公司） • ->显示记录仪。 • ◆ 丹麦 BK • ->于1999年与美国恩德福克公司（ENDEVCO）实现合并，此举将使
dt 2Hale Waihona Puke Baidu
解此方程可得唯一的解为
y t y 0 e j t
其中φ为初相角。
重要结论：
线性系统具有频率保持特性的含义是输入信号的 频率成分通过线性系统后仍保持原有的频率成分。
如果输入是很好的正弦函数，输出却包含其他频率 成分，就可以断定其他频率成分绝不是输入引起的
• 它们或由外界干扰引起， • 或由装置内部噪声引起， • 或输入太大使装置进入非线性区， • 或该装置中有明显的非线性环节。
3.2 测量装置的静态特性
静态测量：测量时，测试装置的输入输出信号不随时间变化。 静态响应特性：静态测量时，测试装置表现出的响应特性。 静态响应特性参数：灵敏度、非线性度、回程误差等。 评定方法：采用静态测量的方法求取输入-输出关系曲线，作为
• 测试系统的组成
第三章
• 测试系统举例
第三章
把外界对系统的作用称之为系统的输入或激励，而将系统对输 入的反应称为系统的输出或响应。
x(t) h(t) y(t)
系统分析中的三类问题： 1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它 们推断系统的传输特性。(系统辨识) 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们 推断导致该输出的输入量。 (反求)
A.线性度越好 越高
B.迟滞越小 C.重复性越好
D.分辨力
第三章
测量装置的基本特性
• 3.1 概述（线性定常系统及其性质） • 3 .2 测量装置的静态特性 （自学） • 3 .3 测量装置的动态特性 • 3 .4 测试系统在典型输入下的动态特性 • 3.5 测试系统在典型输入下的动态特性 • 3.6 动态标定（动态特性参数测试）
2. 可微分特性
如有x(t) →y(t),则有
dxt dyt
dt
dt
积分特性
如有x(t) →y(t),则当系统初始状态为零时，有
t
0
xt
dt
t
0
y
t
dt
3 同频性
如有x(t) →y(t)，若x(t)=x0ejωt, 则y(t)=y0ej(ωt+φ)。 证明：按叠加性有
2 xt 2 yt
两家公司成为世界上独一无二的声学，冲击和振动测量设备及传感器 的最大制造商。 • ◆ 本特利内华达公司 • ->从事有关旋转机械状态监测及故障诊断方面的研究和仪器、仪表监 测系统等硬件/软件产品的开发与生产
• 测试系统的组成
• 测试装置是执行测试任务的仪器和设备的总称。小到 传感器，大到测试系统。
dt n1
a1
dyt
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yt
bm
d m xt
dt m bm1
d m1 x t
dt m1
b1
dx t
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x
t
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
x(t) h(t) y(t)
线性定常系统的描述：
利用物理定律建立数学模型 建立系统的微分方程 求系统的传递函数 求系统的频率响应特性
第三章
• 1. 掌握测试系统的组成； • 2.了解测试系统与输入、输出的关系及其在典型输入
下的响应； • 3. 掌握描述测试系统的静态特性的各指标的含义； • 4. 掌握描述测试系统的动态特性方法； • 5.掌握实现不失真测试的条件； • 6.了解测量误差的基本概念。
第三章
• 介绍线性系统的基本性质，描述线性系统的静 态特性和动态特性，说明主要的静、动态特性 参数测量方法，提出了不失真测量的条件，介 绍了测量误差的基础知识。
dt
b0
x
t
x(t)为系统输入；y(t)为系统输出；
An, …a0,bm, …b0为系统的系统的物理参数，若均为常 数，方程便是常系数微分方程，所描述的系统便是线性 定常系统或线性时不变系统。
系统的阶次由输出量最高微分阶次n决定。
线性定常系统的基本性质
1. 叠加性
如有x1(t) →y1(t), x2(t) →y2(t);则有 c1x1(t)+c2 x2(t) →c1y1(t)+ c2 y2(t) 3-2
其中，ω为某一已知频率。
根据微分特性有 d 2 xt dy 2 t
dt 2
dt 2
两式相加有
2
xt
d
2 xt
dt 2
2
y
t
dy 2 dt
t
2
由于x(t)=x0ejωt,则
因此
d
2 xt
dt 2
j
2
x0
e
jt
2 x 0 e jt
2 xt
2 xt d 2 xt 0
dt 2
2 yt d 2 yt 0
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
RLC电路，如果输入电压是随时间变化的 ur (，t) 其输
出是随时间变化的电压 uc (t)
则输入和输出之间的微分方程：
L di(t) Ri(t) 1
dt
C
i(t)dt ur (t),
i(t) C duc (t) dt
ur
(t)
LC
d 2uc (t) dt 2
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计 系统的输出量。(预测)
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
x(t)
h(t)
y(t)
• 当系统的输入和输出之间的关系可用常系数线性微分 方程式来描述时，则称该系统为定常线性系统或时不 变线性系统。
an
d n yt
dt n a n1
d n1 y t
RC
duc (t) dt
uc
(t)
3.1 概述（线性定常系统及其性质）
线性系统的输入——输出之间的关系 ：
an
d n yt
dt n a n1
d n1 y t
dt n1
a1
dyt
dt a 0
yt
3-1
bm
d m xt
dt m bm1
d m1 x t
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b1
dx t
3 测试系统的基本特性
• 思考题:
1. 什么叫静态测量?
2. 测试系统的静态特性指标有哪些？
3. 如何获得测试系统的静态技术指标？
4. 测试系统中，输入量与输出量之间一般是一一对应关系。( √ )
5. 传感器的灵敏度与量程成反比。( × )
6. 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的( D )