第二章测试系统的特性 2-1测试系统概述 、由传感器、信号调理器和记录显示器组成的系统一般称为测试系统,如图 →|传感器 信号调理器→记录显示器 2、通常把测试系统中能够完成一定功能的部件成为测试装置。衡量一个测试系 统的性能,可根据其输入特性、输出特性和传递特性进行评价。 (1)输入特性:指输入信号的性质、输入范围、输入阻抗。输入信号是电量 还是非电量;输入范围决定了输入信号的上下限;输入阻抗的大小决定了输入能 (2)输岀特性:包括输岀信号的性质、输岀范围和输岀阻抗等。 (3)传递特性:指测试装置输出量与输入量之间的关系。 3、系统特性的划分: 静态特性:当被测量不随时间变化或变化缓慢时,输岀量与输入量之间的关系成 为静态特性,可以用代数方程表示。 动态特性:当被测量随时间迅速变化时,输出量与输入量之间的关系称为动态特 性,可以用微分方程表示
第二章 测试系统的特性 2-1测试系统概述 1、由传感器、信号调理器和记录显示器组成的系统一般称为测试系统，如图 2、通常把测试系统中能够完成一定功能的部件成为测试装置。衡量一个测试系 统的性能，可根据其输入特性、输出特性和传递特性进行评价。 （1）输入特性：指输入信号的性质、输入范围、输入阻抗。输入信号是电量 还是非电量；输入范围决定了输入信号的上下限；输入阻抗的大小决定了输入能 量。 （2） 输出特性：包括输出信号的性质、输出范围和输出阻抗等。 （3）传递特性：指测试装置输出量与输入量之间的关系。 3、系统特性的划分： 静态特性：当被测量不随时间变化或变化缓慢时，输出量与输入量之间的关系成 为静态特性，可以用代数方程表示。 动态特性：当被测量随时间迅速变化时，输出量与输入量之间的关系称为动态特 性，可以用微分方程表示。 传感器 信号调理器 记录显示器
2-2测试系统的静态特性 静态特性指标 、灵敏度:灵敏度是指测试装置在静态测量时,输出增量Δy与输 入增量Δx之比,即 S=△y/△x 线性装置的灵敏度S为常数,是输入与输出关系直线的斜率,斜 率越大,其灵敏度就越高。非线性装置的灵敏度S是一个变量,即Ⅹ y关系曲线的斜率,输入量不同,灵敏度就不同,通常用拟合直 线的斜率表示装置的平均灵敏度 灵敏度的量纲由输入和输出的量纲决定。若输出和输入的量纲 相同,则称放大倍数 应该注意的是,装置的灵敏度越高,就越容易受外界干扰的影 响,即装置的稳定性越差
2-2测试系统的静态特性 一、静态特性指标 1、灵敏度：灵敏度是指测试装置在静态测量时，输出增量Δy与输 入增量Δx之比，即 S＝Δy/Δx 线性装置的灵敏度S为常数，是输入与输出关系直线的斜率，斜 率越大，其灵敏度就越高。非线性装置的灵敏度S是一个变量，即X －y关系曲线的斜率，输入量不同，灵敏度就不同，通常用拟合直 线的斜率表示装置的平均灵敏度。 灵敏度的量纲由输入和输出的量纲决定。若输出和输入的量纲 相同，则称放大倍数。 应该注意的是，装置的灵敏度越高，就越容易受外界干扰的影 响，即装置的稳定性越差
2、线性度:理想的测试装置静态特性曲线是条直线,但实际上大 多数测试装置的静态特性曲线是非线性的。实际特性曲线与参考直 线偏离的程度称为线性度,用线性误差表示为 δL=△Lm/A×100 应当注意,量程越小,线性化带来的误差越小,因此要求线性 化误差小的场合可以采取分段线性化。 A
2、线性度：理想的测试装置静态特性曲线是条直线，但实际上大 多数测试装置的静态特性曲线是非线性的。实际特性曲线与参考直 线偏离的程度称为线性度，用线性误差表示为 δL＝ΔLm/A×100％ 应当注意，量程越小，线性化带来的误差越小，因此要求线性 化误差小的场 合可以采取分段线性化。 ym y x A △Lm 0 xm
3、回差:在输入量增加和减少的过程中,对于同一输入量会得到大小不等的输 出量,在全部测量范围内,这个差别的最大值与标称输出范围之比称回差。即δh =hm/ym×100% 回差是由运动部件之间的摩擦、间隙、变形材料的内摩擦及磁性材料的磁滞 现象等引起的。 ym Xm 4、漂移:指输入量不变时,经过一定的时间后输出量产生的变化。由于温度变 化而产生的漂移称温漂 5、分辨力:指仪器可能检测出的输入信号最小变化量。分辨力除以满量程称分 辨率
3、回差：在输入量增加和减少的过程中，对于同一输入量会得到大小不等的输 出量，在全部测量范围内，这个差别的最大值与标称输出范围之比称回差。即δh ＝hm/ym×100％ 回差是由运动部件之间的摩擦、间隙、变形材料的内摩擦及磁性材料的磁滞 现象等引起的。 ym y hm xm x 0 4、漂移：指输入量不变时，经过一定的时间后输出量产生的变化。由于温度变 化而产生的漂移称温漂。 5、分辨力：指仪器可能检测出的输入信号最小变化量。分辨力除以满量程称分 辨率
2-3测试系统的动态特性 、线性系统得主要特性 线性系统微分方程的一般形式为 any)(t)+anyn1(t)+.+ay((t)+ay(t)=bnXm)(t)+bm:1x(m 式 云若这些系数:b是与测试装置结构参数有关的系数。 )++bx() an, an-1.a0 为常数,该方程就是常系数微分方程,所描述的是时不变线性 常系数线性系统有如下主要特性: (1)叠加特性。指同时加在测量系统的两个输入量之和所引起的输出,它等于该两 个输入量分别作用时所得输出量之和,即若 x()-y11)x21)→少y2() 则x11±x2(1)7→Eyl1)±y2()7 这就是说加于常系数线性系统的各输入分量所引起的输出是互不影响的。因 此,分析常系数线性系统在复杂输入作用下的总输出时,可以先将输入分解成许 多简单的输入分量,求出每个简单输入分量得输出,在对这些输出求和
2-3测试系统的动态特性 一、线性系统得主要特性 线性系统微分方程的一般形式为： an y (n)(t)+an-1 y (n-1)(t)+…+a1 y (1)(t)+a0 y (0)(t)=bmx (m)(t)+bm-1 x (m- 1)(t)+…+b1 x (1)(t)+b0 x (0)(t) 式中：an，an-1…a0和bm，bm-1…b0是与测试装置结构参数有关的系数。 若这些系数为常数，该方程就是常系数微分方程，所描述的是时不变线性 系统。 常系数线性系统有如下主要特性： ⑴ 叠加特性。指同时加在测量系统的两个输入量之和所引起的输出，它等于该两 个输入量分别作用时所得输出量之和，即若 x1(t)→y1(t) x2(t)→y2(t) 则 ［x1(t) ± x2(t)］→［y1(t) ± y2(t)］ 这就是说加于常系数线性系统的各输入分量所引起的输出是互不影响的。因 此，分析常系数线性系统在复杂输入作用下的总输出时，可以先将输入分解成许 多简单的输入分量，求出每个简单输入分量得输出，在对这些输出求和