《机械工程测试技术》课程教学资源（PPT课件）第2章 测试装置的基本特性 Basic Characteristics of Measuring Apparatus

机械工程测试技术历北联合大堂HEBEI UNITED UNIVERSITY第2章测试装置的基本特性Basic Characteristics of MeasuringApparatus变磁通感应式速度/角速度传感器000示波器1一测量齿轮2软铁3一线圈4外壳5永磁铁6一填料7插座被测件

Basic Characteristics of Measuring Apparatus 第2章 测试装置的基本特性

第2章测试装置的基本特性学习目标学习测试的两个基本要素（测试信号和测试装置）之一一测试装置的有关基本知识。了解线性时不变系统及其主要性质，重点掌握测试装置静态特性参数的含义及动态特性的三种描述方法一一脉冲响应函数、传递函数和频率响应函数。在掌握信号频谱及测试装置动态特性的基础上，深入理解测试装置对特定信号实现不失真测试的条件。学习重点与难点重点线性时不变系统的基本特性。一阶、二阶测试装置动态特性的数学描述，实现不失真测试的条件。难点频率响应特性的物理意义，不失真测试条件

第2章 测试装置的基本特性 学习目标 学习测试的两个基本要素（测试信号和测试装置）之 一—测试装置的有关基本知识。了解线性时不变系统及其 主要性质，重点掌握测试装置静态特性参数的含义及动态 特性的三种描述方法——脉冲响应函数、传递函数和频率 响应函数。在掌握信号频谱及测试装置动态特性的基础上， 深入理解测试装置对特定信号实现不失真测试的条件。 学习重点与难点 线性时不变系统的基本特性。一阶、二阶测试装 置动态特性的数学描述，实现不失真测试的条件。 重点 难点 频率响应特性的物理意义，不失真测试条件

第2章测试装置的基本特性主要学习内容2.1概述2.2测试装置的静态特性2.3测试装置的动态特性2.4实现不失真测试的条件

第2章 测试装置的基本特性 2.1 概述 2.2 测试装置的静态特性 2.3 测试装置的动态特性 2.4 实现不失真测试的条件 主要学习内容

第2章测试装置的基本特性概述2.1 Introduction2.1.1测试装置（测试系统、）测试环节）输入信号输出信号（激励）（响应）测试装置静态特性对不随时间变化的信号所呈现出来的传输特性动态特性对随时间变化的信号所呈现出来的传输特性

第2章 测试装置的基本特性 2.1 概述 Introduction 测试装置 输入信号 （激励） 输出信号 （响应） 静态特性——对不随时间变化的信号所呈现出来的传输特性 动态特性——对随时间变化的信号所呈现出来的传输特性 2.1.1 测试装置（测试系统、测试环节）

第2章测试装置的基本特性研究测试系统特性所涉及到的三方面主要工作：当输入、输出为可测（已知）时，可以通过它们推断系统的传输特性，或根据测试要求正确合理地设计、系统辨识。选用测试装置当系统特性已知、输出可测时，可以通过它们推断导致该输出的输入量一一反求，即测量。如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统预测。的输出量

第2章 测试装置的基本特性 研究测试系统特性所涉及到的三方面主要工作： ● 当输入、输出为可测（已知）时，可以通过它们推 断系统的传输特性 ，或根据测试要求正确合理地设计、 选用测试装置——系统辨识。 ● 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。 ● 当系统特性已知、输出可测时，可以通过它们推断 导致该输出的输入量——反求，即测量

第2章测试装置的基本特性2.1.2线性系统的概念使输入信号x(t)与输出信号y(t)满足如下线性微分方程关系的系统称为线性系统：dn-l y(t)d"y(t)dy(t)+aoy(t)ata+an-1dtn-1dt"dtdm-1x(t)d"x(t)dx(t)b+ b+ b,x(t)=m-1mdtm-1dtmdt系统的阶次，对于稳定系统来说，n≥mn若线性系统微分方程中的各系数不随时间变化，则称之为时不变系统。既是线性系统又是时不变系统的系统称为线性时不变系统

第2章 测试装置的基本特性 2.1.2 线性系统的概念 使输入信号 与输出信号 满足如下线性微分方 程关系的系统称为线性系统： x(t) y(t) 若线性系统微分方程中的各系数不随时间变化，则称 之为时不变系统。既是线性系统又是时不变系统的系统称 为线性时不变系统。 ( ) ( ) ( ) ( ) 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 + + + + − − −  n ——系统的阶次，对于稳定系统来说， n  m

第2章测试装置的基本特性2.1.3 3线性时不变系统的主要性质比例叠加性质若x(t)→ y(t)x,(t) → yi(t)xz(t)→z(t) a、a、a,为常数,则ax(t) →ay(t)xi(t)+xz(t) → yi(t)+ yz(t)a,x(t)+ax(t)→ay(t)+ay2(t

第2章 测试装置的基本特性 2.1.3 线性时不变系统的主要性质 ■ 比例叠加性质 ax(t) → ay(t) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1 2 x t + x t → y t + y t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2 2 1 1 2 2 a x t + a x t → a y t + a y t 则 x(t) → y(t) ( ) ( ) 1 1 x t → y t ( ) ( ) 2 2 x t → y t a、a1、a2 若 ， 为常数

第2章测试装置的基本特性TV.x,(t)00t00tTax,(t) +a,x,(t)a,yi(t) +azyz(t)00t

第2章 测试装置的基本特性 ( ) 1 x t ( ) ( ) 1 1 2 2 a x t + a x t ( ) 2 y t ( ) 2 x t ( ) 1 y t ( ) ( ) 1 1 2 2 a y t + a y t t t t t t o o t o o o o

第2章测试装置的基本特性时不变性质在同样的初始条件下，线性时不变系统的输出与系统输入的作用时刻无关。这是因为系统结构参数（特性）不随时间变化的原因。y(t）00y(t -t.)x(t00

第2章 测试装置的基本特性 ■ 时不变性质 在同样的初始条件下，线性时不变系统的输出与系统 输入的作用时刻无关。这是因为系统结构参数（特性）不 随时间变化的原因。 x(t) ( ) 0 ( ) y t − t 0 x t − t y(t) t t t o o t o o 0 t 0 t

第2章测试装置的基本特性频率保持性系统稳态输出信号的频谱中有且仅有与输入信号的频谱中频率相同的频率成分，称为线性时不变系统的频率保持性。如果输出信号中包括有其它频率成分，则或是由系统的内、外部干扰所引起，或是由于系统的输入太大使系统工作在非线性区而导致，或是系统中存在明显的非线性环节。频率保持性是线性时不变系统非常重要的性质之一据此可通过信号分离技术排除各种干扰，最大限度地提取有用信息

第2章 测试装置的基本特性 ■ 频率保持性 系统稳态输出信号的频谱中有且仅有与输入信号的频 谱中频率相同的频率成分，称为线性时不变系统的频率保 持性。 如果输出信号中包括有其它频率成分，则或是由系统 的内、外部干扰所引起，或是由于系统的输入太大使系统 工作在非线性区而导致，或是系统中存在明显的非线性环 节。 频率保持性是线性时不变系统非常重要的性质之一， 据此可通过信号分离技术排除各种干扰，最大限度地提取 有用信息