广东工业大学：《测试技术与信号分析》课程教学资源（课件讲稿）第二部分 测试技术（1/2）测试系统特性、常用传感器

w 第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 第二部分 测试技术 2.1测试系统特性 2.2常用传感器 2.3常见物理量的测量 2.4计算机测试系统与虚拟仪器

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 第二部分 测试技术 2.1 测试系统特性 2.2 常用传感器 2.3 常见物理量的测量 2.4 计算机测试系统与虚拟仪器

: 第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.1测试系统特性 本节学习要求： 1.建立测试系统的概念 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.1 测试系统特性 本节学习要求： 1.建立测试系统的概念 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.1.1系统和测试系统 系统：由若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有 特定功能的整体 测试系统：执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。 简单测试系统（光电池） 复杂测试系统（轴承缺陷检测） N

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 系统：由若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有 特定功能的整体 测试系统：执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。 2.1.1 系统和测试系统 复杂测试系统 (轴承缺陷检测 ) 简单测试系统 (光电池 ) V

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统来看待。问 题简化为处理输入量x()、系统传输特性h()和输出y()三者 之间的关系。 x() h() y() 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)当系统特性己知，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）

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统来看待。问 题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者 之间的关系。 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 ) x(t) h(t) y(t)

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 测试系统基本要求 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。 线性yt 线性y↑ 非线性+ X

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 测试系统基本要求 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 线性 y x 线性 y x 非线性y

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 线性系统 定常线性系统：系统输入x()和输出y()间的关系可以 用常系数线性微分方程来描述： y(t)tay(t)+ay(t)+ay(t)(t)b(t)+bx(t)+b(t) 般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 线性系统性质： a)叠加性 系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和 即 若 x1(t)→y1(t),x2()→y2(t) 则 x1()±x2()→y1(t)±y2(t)

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 定常线性系统：系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以 用常系数线性微分方程来描述： 线性系统 一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 线性系统性质： a)叠加性 系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和 ，即 若 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t) 则 x1(t) ±x2(t) → y1(t) ±y2(t)

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 b)比例性 常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数 倍，即 若 x(t) →y(t) 则 kx(t)→ky(t) c)微分性 系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即 若 x(t)→y(t) 则 x'()→y'(t) d)积分性 当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原 输出信号的积分，即 若 x(t) ·y(t) ∫x(t)dt→∫y(t)dt

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 b)比例性 常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数 倍，即: 若 x(t) → y(t) 则 kx(t) → ky(t) c)微分性 系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即 若 x(t) → y(t) 则 x'(t) → y'(t) d)积分性 当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原 输出信号的积分，即 若 x(t) → y(t) 则 ∫x(t)dt → ∫y(t)dt

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 e)频率保持性 若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输 出将为同一频率的谐波信号，即 若 x(t)=Acos(ωt什Φx) 则 y(t)=Bcos(ot+Φy) 线性系统的这些主要特性，特别是 符合叠加原理和频率保持性，在测量工 作中具有重要作用

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 e)频率保持性 若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输 出将为同一频率的谐波信号，即 若 x(t)=Acos( ωt+ φx) 则 y(t)=Bcos( ωt+ φy) 线性系统的这些主要特性，特别是 符合叠加原理和频率保持性，在测量工 作中具有重要作用

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.1.2测试系统静态特性 静态测量：测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而 变化 静态特性：静态测量时，测试装置表现出的特性 a)灵敏度 当测试装置的输入x有一增量△x,引起输出y发生相应 的变化△y时，则定义： S=△y/△x y A

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 静态测量:测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而 变化 静态特性:静态测量时，测试装置表现出的特性 2.1.2 测试系统静态特性 a)灵敏度 当测试装置的输入 x有一增量△ x，引起输出 y发生相应 的变化△ y时，则定义: S= △y/ △ x

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 b)非线性度 标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。 非线性度=B/A×100% 标定曲线 拟合直线 c)回程误差 测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程 中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之 间差值最大者为hmax,则定义回程误差为 回程误差=(hmax/A)×100%

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 b)非线性度 标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。 非线性度 =B /A ×100% c)回程误差 测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程 中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之 间差值最大者为 hmax，则定义回程误差为 回程误差=( hmax/A) ×100%