静态测试系统的评价指标

1.静态测试系统的评价指标

灵敏度：输入量的变化)(t x ∆所引起的输出量变化)(t y ∆的大小。 放大倍数E=

)()(t x t y ∆∆ 分辨率：指试验系统能测量到的最小输入量变化的值Δx

重复性：指用同一试验系统在相同的试验条件下对同一被测量进行多次测量，其各次测试结果的接近程度，随机误差大，测试结果的重复性就差

回程误差：在测试过程中，经常会出现正向输入（输入由小到大）所得到的输出规律与反向输入（输入由大到小）系统的输出规律不一致，二者之间的差值称为回程误差 线性度：指定曲线偏离理想直线的程度%100max ⨯∆=s

L yF L δ (m ax L ∆-指定曲线与理想直线的最大偏差

s yF -测试系统量程)

漂移：零点漂移和灵敏度漂移 （1）零点漂移：由温度变化及元器件性能不稳定引起

（2）灵敏度漂移：灵敏度越高，测量范围越小，稳定性则较差，漂移明显

2.传感器部分所涉及到的各种效应（电阻应变片式，电容式，电感式，压电式，磁电式，光电式，热电式传感器）

（1）电阻应变片式传感器包括：电阻应变片，弹性元件。弹性元件决定传感器量程及灵敏度。 应用：拉压力的测量，转矩的测量 电阻应变：金属丝的电阻变化率

R dR 与纵向应变率成正比，这就是金属丝的应变效应 （2）电容式传感器

电容：C=d A

⋅⋅0r εε（A 极板有效面积 r ε介电系数 0ε介电常数 d 极板间距）

应用：电容式加速度传感器；电容式倾角传感器

（3）电感式传感器包括：自感式和互感式

电感：利用电磁感应原理将被测的非电感量转换为电感量的变化

（4）压电式传感器包括：电压放大型压电式传感器，电荷放大型压电式传感器。适用于动态测量，汽车振动，发动机爆燃的测量

特点：灵敏度小，不适合远距离传送

压电效应：某些功能材料当对其沿一定方向施压时，晶体不仅会产生机械应变，其内部还会产生极化现象，从而在材料的相对表面上产生异性电荷而形成磁场，当外力移去后，晶体重新恢复到不带电状态

（5）磁电式传感器：

动圈式和动铁式磁电传感器（线速度型，转速型）

磁阻式磁电传感器，多用于汽车上转速型传感器

磁电：当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就产生电动势，其大小与磁通量的变化有关

（6）光电式传感器

应用：光电转速传感器，透光式烟度计，汽车前照灯检测仪

内光电效应：在光照作用下，物体的导电性能发生变化的现象

外光电效应：在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象

光伏效应：在光照作用下，某些物质可产生一定方向的电动势的现象

（7）热电式传感器（温度传感器）

a.接触测量：热电偶式，热敏电阻式

优点：大小和形状可按需要进行配置，使用方便；测量范围大；测量数据易于实现远距离传输 应用：汽车烤漆房温度控制

b.非接触测量：红外测温仪

热电：利用某些材料或元件的物理性能与温度相关的特性来工作的

3.幅值调制与解调，频率调制与解调，哪一种的抗干扰能力好，为什么？

调制：将低频信号转换为变频信号的过程

解调：经调制的变频信号用高频放大器进行放大后，再将其恢复为原缓变信号

幅值调制：当被控制量是高频振荡波的幅值时，称为幅值调制

频率调制：当被控制量是高频振荡波的频率时，称为频率调制

相位调制：当被控制量是高频振荡波的相位时，称为相位调制

外界的干扰通常不能改变信号的频率，因此频率调制与解调的抗干扰能力强，便于远距离传输

4.信号模拟滤波，滤波器的评价指标，如何实现带通与带阻滤波

滤波：工程上将信号的分离与筛选称为滤波

滤波器：

a ，低通滤波器，只让频率低于某一设定频率

2f 的信号通过 b ，高通滤波器，只让频率高于某一设定频率

1f 的信号通过 c ，带通滤波器，只让频率在（

1f ，2f ）之间的信号通过 d ，带阻滤波器，只让频率在（

1f ，2f ）之外的信号通过 评价指标：

a ，纹波度，波动的幅度

b ，截止频率

c ，带宽，上下截止频率的范围12c c f f B -= 是滤波器分频能力的指标

d ，倍频程选择性，在截止频率外滤波器幅频特性衰减越快，倍频程选择性越好

e ，滤波器因子，理想滤波器λ=1，实际λ=1~5

如何实现带通与带阻滤波：将低通滤波器和高通滤波器串联

为带阻滤波器

为带通滤波器

带通和带阻滤波器结构相同，只需调整时间常数1τ和2τ的大小，即可实现两者相互转化

5.窗函数与泄漏

窗函数的引入不会改变动态信号的处理结果

泄漏：原来集中在一个频率上的功率，由于副辨的存在被分散到一个较宽的频带上。

泄漏是可以消除的，泄漏是信号处理过程中的误差而降低了精度

减少和抑制泄漏的办法：（1）选用合适的窗函数（2）平滑处理

6.栅栏效应与频率细化 分辨带宽N f t N T f s

=∆==∆11 采样间隔s f t 1

=∆ 增加采样点数N ，提高分辨率

细化技术：采样频率c s f f 2≥信号截止频率

7.测试系统的时间常数τ，相对阻尼系数ξ，系统固有频率ω对测试结果的影响

当系统的固有频率ω增加时，响应的幅值逐渐减小，相位差逐渐增加

系统时间常数τ越大，系统工作的范围越窄

相对阻尼系数ξ=0时，当1=n

ωω，系统产生共振，幅值显著增加 当1≥ξ时，输出幅值A(ω)<1,不再出现共振

8.A/D 转换器位数与采样速率的关系

位数越高，采样速率越低

9.电桥在工程测试中的几大作用

（1）对测试信号进行补偿，消除外界因素影响

（2）实现差动式测量

（3）很好的幅值调制设备

10.电客式传感器的典型应用

广泛应用于测量位移，压力，振动，噪声，倾角

特点：具有体积小功耗低，精度高，性能稳定及所需驱动力小

（1）电容式加速度传感器：当传感器受到振动时，质量块便上下振动，两差动连接的电容器1C ,2C 便向外输出与振动加速度相对应的电容量L

（2）电容式倾角传感器：上极板→金属平板 下极板→球形极板 中间→不导电介质

传感器倾斜时两极板被不导电特制液体介质浸泡面积变化，介电常数r ε变化，输出电容C 随倾角α变化