东南大学：《检测技术》课程教学资源（PPT课件）第二章 测试系统的基本特性

第二章测试装置的基本特性2.1概述2.2测试系统特性静态特性测试系统特性动态特性2.3氵2.4测量装置对任意输入的响应2.5实现不失真测量的条件测量装置动态特性的测量2.6 2.7负载效应2.8测量装置的抗干扰

2.1 概述 2.2 测试系统特性静态特性 2.3 测试系统特性动态特性 2.4 测量装置对任意输入的响应 2.5 实现不失真测量的条件 2.6 测量装置动态特性的测量 2.7 负载效应 2.8 测量装置的抗干扰 第二章 测试装置的基本特性 ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼

2.1概述1.测试系统定义：为完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的物理装置构成的总体。y(t) = kx(t)y(t)AM输入(重量)输出（弹簧位移）弹簧(线性比例特性）x(t)y(t)x(t弹簧称

2.1 概述 定义：为完成某种物理量的测量而由具有某一种 或多种变换特性的物理装置构成的总体。 y t kx t ( ) ( ) = 输入(重量) 输出(弹簧位移) x(t) y(t) (a) 线性弹簧的比例特性 弹簧 (线性比例特性) 输入(激励) 输出(响应) x(t) y(t) (b) 一般系统与输入/输出的关系 测试系统 (对信号的传递特性) y(t) x(t) 1. 测试系统 弹簧称

轧辑机机械振针金属薄板钢板厚度的机械测量法低频透射式传感器原理用电涡流传感器测量板的厚度用差动变压器传感器测量板的厚度

钢板厚度的机械测量法 用电涡流传感器测量板的厚度 用差动变压器传感器测量板的厚度 ~

100c系统失真36.8°000水银温度计简单测试系统（红外体温）（接触体温）DetectorFilter(s)TransducerPreamplifierOutputAveragerT复杂测试系统（振动测量

简单测试系统(红外体温) 复杂测试系统(振动测量) 系统失真 水银温度计 (接触体温)

测试系统的传递特性：由测试装置自身的物理结构所决定的测试系统对信号传递变换的影响特性。测试系统输入(激励)输出(响应)(对信号的传递特性)x(t)J(t)测试系统与输入/输出量之间的关系

测试系统的传递特性:由测试装置自身的物理结构所 决定的测试系统对信号传递变换的影响特性。 测试系统与输入/输出量之间的关系 输入(重量) 输出(弹簧位移) x(t) y(t) (a) 线性弹簧的比例特性 弹簧 (线性比例特性) 输入(激励) 输出(响应) x(t) y(t) (b) 一般系统与输入/输出的关系 测试系统 (对信号的传递特性)

输入(激励)测试系统输出(响应)（对信号的传递特性）x(t)y(t)测试系统与输入/输出量之间的关系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)由此根据测试要达到的要求正确合理选用仪器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）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)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) 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) 由此根据测试要达到的要求正确合理选用仪器。 测试系统与输入/输出量之间的关系 输入(重量) 输出(弹簧位移) x(t) y(t) (a) 线性弹簧的比例特性 弹簧 (线性比例特性) 输入(激励) 输出(响应) x(t) y(t) (b) 一般系统与输入/输出的关系 测试系统 (对信号的传递特性)

2.测量装置的静态特性测量装置的静态特性是通过某种意义的静态标定过程来确定的。静态标定过程如图所示静态特性被测量输出被测量输入输入A1A单独作用下的输出A单独作用下的输出输入A2测量装置A,单独作用下的输出输入Am环境变化或干扰输入的影响环境变化或干扰输入的影响:环境变化或干扰输入的影响

7 2.测量装置的静态特性 测量装置的静态特性是通过某种意义的静态标定过程 来确定的。静态标定过程如图所示

3.标准和标准传递用来定量变量的仪器和技术统称为标准。标准传递如图所示，被标定砖码标准磁码（传递标准）国家计量院标最终标准ENO准码质量标定一标准础码（传递标准）实验室标准压力传感器地方计量部门实-验室标准压力传活塞式压感器标定力标定器传递标准甲-182被标定压实验室标准比较器：双通道A/D转换、灵敏度、线性度计算力传感器压力传感器O实验室标准t:测量前实验用压力计标定标定器-最高压力=70MPa压力传感器实验室标定精度增加要标定的测量装置o实验用压力计被标定压力传感器6127B11

3. 标准和标准传递 用来定量变量的仪器和技术统称为标准。标准传递如图所示

4.测量装置的动态特性当被测量即输入量随时间快速变化时，测量输入与相应输出之间动态关系的数学描述5.测量装置的负载特性前置放大测量装置或测量系统：是由传感器、测量电路、信号调理、直到数据存储或显示等环节组成。当传感器安装到被测物体上或进入被测介质：要从物体与介质中吸收能量或产生干扰，使被测物理量偏离原有的数值，从而不可能实现理想的测量，这种现象称为负载效应6.测量装置的抗干扰性测量装置在测量过程中要受到各种干扰：包括电源干扰环境干扰和信道干扰

4. 测量装置的动态特性 5. 测量装置的负载特性 当被测量即输入量随时间快速变化时，测量输入 与相应输出之间动态关系的数学描述。 测量装置或测量系统：是由传感器、测量电路、前置放大、 信号调理、直到数据存储或显示等环节组成。 当传感器安装到被测物体上或进入被测介质：要从物体与 介质中吸收能量或产生干扰，使被测物理量偏离原有的数 值，从而不可能实现理想的测量，这种现象称为负载效应。 6.测量装置的抗干扰性 测量装置在测量过程中要受到各种干扰：包括电源干扰、 环境干扰和信道干扰

理想测试系统线性时不变系统理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入一输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。非线性线性线性Jt)J(t) +J(t)O.OOoOOOOCox(t)x(t)x(t).OCO

理想测试系统——线性时不变系统 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出 关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。 知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入 成线性关系最佳。 x(t) y(t) 线性 y(t) 线性 x(t) 非线性 y(t) x(t)