第二章测试装置的基本特性 第一节概述 系统 x() 输入X() Y(s) 输出 h(0 H(S 真值 值 图2-1 检测装置可整体的表示为具有传输特性h(t)的单一环节,把输入信号 x(t)转换为输出信号y(t)。已知x(t)、y(t)及h()之中的两项,求另一项, 组成两种工作方式: 1.已知x(t)、y(t),求h(。校准过程,即确定检测装置的传输特性。 2.已知h(t)、y(t),求x(t)。检测过程,用检测装置获取信息
第二章 测试装置的基本特性 第一节 概述 检测装置可整体的 表示为具有传输特性h(t) 的单一环节，把输入信号 x(t) 转换为输出信号 y(t) 。已知 x(t) 、y(t) 及 h(t)之中的两项，求另一项， 组成两种工作方式 ： 1. 已知 x(t) 、y(t) ，求 h(t) 。校准过程，即确定检测装置的传输特性。 2. 已知 h(t) 、y(t) ，求 x(t) 。检测过程，用检测装置获取信息。 1 输 出 示 值 图2-1 输 入 真 值 系统 y(t) Y(s) x(t) X(s) h (t) H (s)
.对测试装置的基本要求 理想的检测装置应能准确无误的反映被测物理量,具有单值的、确定的输 入-输出关系,测量装置的准确度(精确度)是指该装置给出接近于被测量值真 值的示值的能力,测量装置的准确程度采用误差来描述 (误差是绝对的,准确是相对的) 测量误差=测量装置示值一被测量的真值 真值:一般指国际计量局的基准。 实际值:比测量装置高一等级计量标准所复现的量值。 约定真值:经修正的实际值的算术平均值 总误差=系统误差+随机误差+粗大误差 系统误差:有确定规律的误差。 随机误差:随机出现,具有统计规律的误差。 粗大误差:偶然出现的大值误差
一．对测试装置的基本要求 2 测量误差=测量装置示值— 被测量的真值 真值：一般指国际计量局的基准。 实际值：比测量装置高一等级计量标准所复现的量值。 约定真值：经修正的实际值的算术平均值。 总误差=系统误差+随机误差+粗大误差 系统误差：有确定规律的误差。 随机误差：随机出现，具有统计规律的误差。 粗大误差：偶然出现的大值误差。 理想的检测装置应能准确无误的反映被测物理量，具有单值的、确定的输 入---输出关系，测量装置的准确度(精确度)是指该装置给出接近于被测量值真 值的示值的能力，测量装置的准确程度采用误差来描述。 （ 误差是绝对的，准确是相对的 ）
误差的表示方法 1.绝对误差:示值与真值之差,误差与真值有相同的量纲。 2.相对误差:绝对误差/真值 3.引用误差:量程内最大绝对误差/量程范围 多数仪表采用引用误差值表示准确度等级 例子 4.信躁比 信噪比 信号功率 干扰(噪声)功率 般情况下信噪比是灵敏度的上限 记为SNR并用分贝(dB)表示 SNR=10lg x(2 式中N,N分别是信号和噪声的功率 也可表示为 Swr=20 19-3 (2-8) 式中V,V分别是信号和噪声的电压 例子
例子 误差的表示方法 1. 绝对误差：示值与 真值之差，误差与 真值有相同的量纲。 2. 相对误差：绝对误差 / 真值 3. 引用误差：量程内最大绝对误差 / 量程范围 多数仪表采用引用误差值表示准确度等级 4. 信躁比 信号功率 干扰(噪声)功率 信噪比 = 记为SNR,并用分贝（dB）表示 n s N N SNR =10lg (2-7) 式中 Ns , Nn 分别是信号和噪声的功率 也可表示为 n s V V SNR = 20lg (2-8) 式中 Vs , Vn 分别是信号和噪声的电压 例子 一般情况下信噪比是灵敏度的上限
二.线性系统及其主要性质 检测装置尽量设计成定常数线性系统,以获得理想的检测特性。 定义:线性系统一系统的输入x()和输出y()之间可用常系数线性微分方程 来描述该系统叫时不变线性系统(定常数线性系统)。 用(2-1)式表示: d y(t) d"y(t dy(t) +an-I …+a1 +aoy(t) dt d x(t) tb x() 2 式中t时间自变量;anan1a12a02bm,bm1b,b均为常数 严格说,很多物理系统是时变的,例如弹性体材料的弹性模量,电子元件电容,电阻等均受到环境温 度的影响。但在工业中常以足够精确度认为多数常见物理系统的参数是时不变的,即把一些时变线性 系统当作时不变线性系统处理。 4
二．线性系统及其主要性质 定义：线性系统—系统的输入 x(t) 和输出 y(t) 之间可用常系数线性微分方程 来描述该系统叫时不变线性系统（定常数线性系统）。 用（2-1）式表示： ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 0 1 1 a y t dt dy t a dt d y t a dt d y t a n n n n n n + + + + − − − ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 0 1 1 b x t dt dx t b dt d x t b dt d x t b m m m m m = m + + + + − − − (2-1) 式中 t —时间自变量; 1 1 0 1 1 0 a ,a , a ,a ,b ,b , b ,b n n m m − − 均为常数 严格说，很多物理系统是时变的，例如弹性体材料的弹性模量，电子元件电容，电阻等均受到环境温 度的影响。但在工业中常以足够精确度认为多数常见物理系统的参数是时不变的 ，即把一些时变线性 系统当作时不变线性系统处理。 4 检测装置尽量设计成定常数线性系统，以获得理想的检测特性
(1)符合叠加原理 若x()→>y() 少x()±x2()→y1()土y2( x1(1)→y(1) 2-2) 作用在线性系统的各输入所产生的输出是互不影响的,多输入 同时加在系统上所产生的总效果相当于各个单个输入效果的叠加。 叠加特性是检测装置应具备的基本属性,也是其他特性的依据。 (2)比例特性(均匀性) 对于任意常数a必有a()→ay() (2-3) (3)系统对输入导数的响应等于对原响应的导数。即 dx(t)、ay(t) (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,即 ∫x(o)t→y(t (2-5
（1）符合叠加原理 若 x(t) → y(t) ( ) ( ) 1 1 x t → y t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1 2 x t x t → y t y t (2-2) 作用在线性系统的各输入所产生的输出是互不影响的，多输入 同时加在系统上所产生的总效果相当于各个单个输入效果的叠加。 叠加特性是检测装置应具备的基本属性，也是其他特性的依据。 （2）比例特性（均匀性） 对于 任意常数a 必有 ax t ay t ( ) ( ) → (2-3) （3）系统对输入导数的响应等于对原响应 的导数。即 dt dy t dt dx(t) ( ) → (2-4) （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，即 → 0 0 0 0 ( ) ( ) t t x t dt y t dt (2-5) 5