2测试装置的基本特性

第二章测试装置的基本特性

测试是具有实验性质的测量，是从客观事物取得有关信息的过程。

本章知识要点及要求

1、掌握线性系统及其主要特性。

2、掌握测试装置的动态特性及静态特性。

3、掌握一、二阶测试装置的频率响应特性。

4、掌握测试装置的不失真测试条件。

第一节概述

一、重点内容

1、测试装置的基本要求测试装置的基本特性主要讨论测试装置及其输入、输出的关系。理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入——输出关系。即，对应于某一输入量，都只有单一的输出量与之对应。知道其中的一个量就可以确定另一个量。

2、线性系统及其主要性质

线性系统的输入x(t)与输出y(t)之间的关系可用下面的常系数线性微分方程来描述

时，则称该系统为时不变线性系统，也称定常线性系统。式中t为时间自变量，a n、a n 1、…、

a1 、a 0 和b n 、b n 1、…、

b1 、b

0均为常数。

a n d n y(t)

dt n

b

d m x(t)

m dt m a n 1

d n 1y(t)

dt n 1

d m 1x(t)

m 1 mi

dt

a

dy(t)

1dt

b1 b o x(t)

dt

a°y(t)

线性时不变系统的主要性质:

1) 叠加原理特性

若X i t y i t x2t y21

X i t X2 y i t y2

2) 比例特性

若xt yt

ax t ay t

3

）

系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数

dx t dy t

dt

dt

4）如系统的初始状态均为零，则系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。

t

0 0 xt dt

t

y t dt

5）频率保持性

测试和测试装置的若干术语（自学）

1、测量、计量和测试

测量：是指以确定被测对象量值为目的的全部操作。

计量：是指实现单位统一和量值准确可靠的测量。

测试：具有试验性质的测量。

动态测量：确定量的瞬 时值及其随时间变化的 量所进行的测量。 静态测量：指测量期间 被测量认为是恒定的。

2、测量装置的误差和准确度

测量装置的误差：测量装置的示值和被测量的真值之间的差值称为测量装置的误差。

实际值：只指满足规定准确度的可用来代替真值使用的量值。

测量装置的准确度：表示测量装置给出接近于被测量真值的示值的能力， 反映测量装置

的总误差，包括系统误差和随机误差。

引用误差：测量装置的示值绝对误差与引用值之比，并以百分数表示。

例：一万用表电压量程为 0~150V ，当其示值为100V 时，电压实际值为，求该表的引

用误差。

3、量程和测量范围

100 99.4

150

100% 0.4%

量程：测量装置示值范围上、下限之差。

测量范围：指使该装置的误差处于允许极限内，它所能测量的被测量的范围。

4、信噪比：信号功率与干扰（噪声）功率之比。

SNR

N s 10lg s

N n

N s

、N

n为信号和噪声的功率。

SNR20lg

V

s

V n

5、动态范围：指装置不受噪声影响而能获得不失真输出的测量上限值

y min之比。

y max和下限值

DR20lg y max

y min

（以dB为单位）

四、测量装置的特性

动态特性

静态特性

作业P54 2—1

第二节测试装置的静态特性

引言：1、理想测试装置的静态特性

S ――灵敏度，线性度

2、实际测试装置的静态特性

2

3

y S i x S 2X

S 3X

测试装置的静态特性 就是在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定

常线性系统的接近程度。描述测试装置静态特性的主要指标有：

、线行度是指测量装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度。作为技 术指标则采用线性误差来表示，即用在装置标称输出范围 A 内，校准曲线与拟合

拟合直线的方法

①端基法

②最小二乘法（也称独立直线）

灵敏度、鉴别力阈、分辨力

1、灵敏度S 当装置的输入X 有一个变化量X ,引起输出y

发生相应的变 化为y

，则定义灵敏度为:

S 丄巴

Sx

a 。

2

(S i S 2X S 3X

)x

直线的最大偏差B 来表示。

B

100%

线性误差二A

x dx

对理想的定常线性系统，灵敏度:

S b o常数

x x a0

2、鉴别力阈：把引见测量装置输出值产生一个可察觉变化的最小被测量变

化值成为鉴别力阈

3、分辨力

指指示装置有效地辨别紧密相邻量值的能力。数字装置的分辨力为最后位数的一个字。

模拟装置的分辨力为指示标尺分度值的一半。

三•回程误差当输入量由小增大和由大减小时，对于同一输入量所得到的

两个输出量却往往存在着差值，把在全测量范围内，最大的差值h称为回程误差'

四.稳定度和漂移