广东工业大学：《工程测试技术》课程教学资源（课件讲稿）第3章 测量装置的基本性质

工程测试技术 广东工业大学机电工程学院 第三章测试装置的基本特性 测量装置的基本特性决定了测量的准确性 静态特性 基本 动态特性 特性 负载特性 抗干扰特性

广东工业大学机电工程学院 测量装置的基本特性决定了测量的准确性 第三章 测试装置的基本特性 静态特性 动态特性 负载特性 抗干扰特性 基本 特性 工程测试技术

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 3.1概述 3.1.1基本特性 1.静态特性 1)定义：在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不 变线性系统的接近程度。 2)静态特性的获得是通过静态标定来确定。 3)静态标定：在一个输入（被测量） 变化、其他可能的输入 严格保持不变的情况下进行的实验过程。 标定与校验：测试系统的特性通过标定来确定；测试系统 在使用过程中还要定期对其特性进行校验

广东工业大学机电工程学院 3.1.1 基本特性 1. 静态特性 2) 静态特性的获得是通过静态标定来确定。 1）定义：在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不 变线性系统的接近程度。 3) 静态标定：在一个输入（被测量）变化、其他可能的输入 严格保持不变的情况下进行的实验过程。 • 标定与校验：测试系统的特性通过标定来确定；测试系统 在使用过程中还要定期对其特性进行校验 。 3.1 概述 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 2.标准和标准传递 用来定量被测变量的仪器和技术称为标准。 标准在各级测量仪器中传递。 3.动态特性 被测量即输入量随时间快速变化时，测量装置的输出与 输入之间动态关系的数学描述。 (1)微分方程 a,+aoy(t)=box(t) (2)传递函数 H(s)=Y(s)/X(s) 3)频响函数 H(@)=Y(@)/X(o) (4)单位脉冲响应函数 H(t)=h(t)*δ(t)

广东工业大学机电工程学院 被测量即输入量随时间快速变化时，测量装置的输出与 输入之间动态关系的数学描述。 (1) 微分方程 3. 动态特性 (2) 传递函数 (3) 频响函数 (4) 单位脉冲响应函数H(s)  Y(s)/ X(s)   a a yt b xt d t d y t 1  0  0 H Y X ( ) ( ) / ( )     H(t)  h(t)* (t) 2. 标准和标准传递 用来定量被测变量的仪器和技术称为标准。 标准在各级测量仪器中传递。 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 4.负载特性/负载效应 测量装置接触被测物体时，要从被测物体中吸收能量或 产生干扰，使被测量偏离原有的量值，从而不可能实现理 想的测量。 5.抗干扰性 抵抗外在信号干扰的能力。外在信号有电磁场、声、光、 温度、振动等干扰

广东工业大学机电工程学院 测量装置接触被测物体时，要从被测物体中吸收能量或 产生干扰，使被测量偏离原有的量值，从而不可能实现理 想的测量。 4. 负载特性/负载效应 5.抗干扰性 抵抗外在信号干扰的能力。外在信号有电磁场、声、光、 温度、振动等干扰。 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 3.1.2对测试装置（系统）的基本要求 1.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. 测试装置/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)

广东工业大学机电工程学院 1. 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. 测试装置/系统：执行测试任务的传感器、仪器和设备的 总称. 3.1.2 对测试装置(系统)的基本要求 复杂测试系统(轴承缺陷检测) 简单测试系统(光电池) V 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 2.系统分析的内容 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()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）

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) 2. 系统分析的内容 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 3.对测试系统基本要求 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 y t 线性 y 非线性yt

广东工业大学机电工程学院 3. 对测试系统基本要求 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 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 4.线性系统 1)定义 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 ay((t)+a)(t)++y(1)(t)+ay(0)(t)=bax()(t)+b1)(t)+bx(1)(t)+b(0)(t) 般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 2)线性系统性质 (1)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()→y1(),x2(t)→y2(t) 则 x1()x2(t)→y1(t)±y2(t)

广东工业大学机电工程学院 1）定义 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 4. 线性系统 一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 2）线性系统性质 （1）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) 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 (2)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() →y() kx(t)→ky(t) (3)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()→y() x'()→y'() (4)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() x(t)dt→y(t)dt

广东工业大学机电工程学院 （2）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) （3）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) （4）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 第三章 测试装置的基本特性

第三章测试装置的基本特性 广东工业大学机电工程学院 (5)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)=Ac0s(Ot+φx) 则 y(t)=Bcos(@t+py) 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

广东工业大学机电工程学院 （5） 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。 第三章 测试装置的基本特性