測(cè)試系統(tǒng)ppt課件(已修改)
2025-05-13 06:43 本頁(yè)面
【正文】 第二講 測(cè)試系統(tǒng) ? 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) ? 測(cè)試系統(tǒng)的特性 – 靜態(tài)特性 – 動(dòng)態(tài)特性 – 在典型輸入下的響應(yīng) – 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件 – 測(cè)試系統(tǒng)的干擾及抗干擾技術(shù) ? 測(cè)試系統(tǒng)的干擾及抗干擾技術(shù) 機(jī)械工程測(cè)試技術(shù) 第二講 測(cè)試系統(tǒng)特性分析 第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 測(cè)試系統(tǒng)是執(zhí)行測(cè)試任務(wù)的傳感器、儀器和設(shè)備的總稱。當(dāng)測(cè)試的目的、要求不同時(shí)，所用的測(cè)試裝置差別很大。簡(jiǎn)單的溫度測(cè)試裝置只需一個(gè)液柱式溫度計(jì)，而較完整的動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)，則儀器多且復(fù)雜。本章所指的測(cè)試裝置可以小到傳感器，大到整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。 玻璃管溫度計(jì) 軸承故障檢測(cè)儀 激勵(lì) 被測(cè) 對(duì)象 傳感器 信號(hào) 處理 顯示、記 錄、執(zhí)行 被測(cè)物理量 電量 測(cè)試系統(tǒng) 為提高測(cè)量精度、增加信號(hào)傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示的靈活性和提高測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，以利于和其它控制環(huán)節(jié)一起構(gòu)成自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)，在測(cè)試中通常先將被測(cè)對(duì)象輸出的物理量轉(zhuǎn)換為電量 ，然后再根據(jù)需要對(duì)變換后的電信號(hào)進(jìn)行處理，最后以適當(dāng)?shù)男问斤@示、輸出。 第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 在測(cè)量工作中，一般把研究對(duì)象和 測(cè)量裝置 作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)看待。問(wèn)題簡(jiǎn)化為處理輸入量 x(t)、系統(tǒng)傳輸特性 h(t)和輸出 y(t)三者之間的關(guān)系。 1)當(dāng)輸入、輸出能夠測(cè)量時(shí) (已知 )，可以通過(guò)它們推斷系 統(tǒng)的傳輸特性。 2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過(guò)它們推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。 3)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。 輸 入( 激 勵(lì) )輸 出( 響 應(yīng) )系 統(tǒng)x ( t ) X ( s ) X ( ω )y ( t ) Y ( s )Y ( ω )h ( t ) H ( s )H ( ω )第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 一、理想的測(cè)試系統(tǒng) 單值 的、 確定 的輸入－輸出關(guān)系 輸出和輸入成 線性 關(guān)系最佳 輸入輸出關(guān)系可以用定系數(shù)線性微分方程描述，即 定常線性系統(tǒng) (時(shí)不變線性系統(tǒng) ) 第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 時(shí)不變線性系統(tǒng) 可用常系數(shù)線性微分方程 來(lái)描述，也稱 線性定常系統(tǒng) 。 式中 t 為時(shí)間自變量。系統(tǒng)的系數(shù) 均為常數(shù)。 )()(0)(1)(1)(0)(1)(1)(1111txbbbbtyaaaadttdxdttxdmdttxdmdttdydttydndttydnmmmmnnnn?????????????????????1 1 0, , , ,nna a a a?1 1 0, , , ,mmb b b b?第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其所用元器件參數(shù)決定了系數(shù) 二、定常線性系統(tǒng)的主要性質(zhì) )()( 11 tytx ? )()( 22 tytx ?? ? ? ?)()()()( 2121 tytytxtx ???符合疊加原理， 意味著作用于線性系統(tǒng)的各個(gè)輸入所產(chǎn)生的輸出是互不影響的 。 如以 x(t)→ y(t) 表示上述系統(tǒng)的輸入、輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，則時(shí)不變線性系統(tǒng)具有以下一些主要性質(zhì)。 1） 疊加原理 幾個(gè)輸入所產(chǎn)生的總輸出是各個(gè)輸入所產(chǎn)生的輸出疊加的結(jié)果。即若 則 在分析眾多輸入同時(shí)加在系統(tǒng)上所產(chǎn)生的總效果時(shí)，可以先分別分析單個(gè)輸入（假定其他輸入不存在）的效果，然后將這些效果疊加起來(lái)以表示總的效果。 第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 2) 比例特性 對(duì)于任意常數(shù) k，必有 kx(t) → ky(t) 3) 微分特性 系統(tǒng)對(duì)輸入導(dǎo)數(shù)的響應(yīng)等于對(duì)原輸入響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)，即 ( ) ( )d x t d y td t d t?4）積分特性 如系統(tǒng)的初始狀態(tài)均為零，則系統(tǒng)對(duì)輸入積分的響應(yīng)等同于對(duì)原輸入響應(yīng)的積分，即 ? ??0 00 0 )()(t t dttydttxtjeXtx ?0)( ?)(0 0)( ?? ?? tjeYty5） 頻率保持性 若輸入為某一頻率的簡(jiǎn)諧 (正弦或余弦 )信號(hào) 則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出必是同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)；即輸出 y(t)唯一可能解只能是 第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 疊加原理 和 頻率保持性 ，在測(cè)量工作中具有重要作用。 噪聲處理，故障診斷 第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 總結(jié) 為了獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)提出多方面的性能要求。這些性能大致包括四個(gè)方面的性能： 靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性、負(fù)載效應(yīng)和抗干擾特性。 對(duì)于那些用于 靜態(tài)測(cè)量 的測(cè)試系統(tǒng)，一般只需衡量其靜態(tài)特性、負(fù)載效應(yīng)和抗干擾特性指標(biāo)。在 動(dòng)態(tài)測(cè)量 中，則需要利用這四方面的特性指標(biāo)來(lái)衡量測(cè)量?jī)x器的質(zhì)量，因?yàn)樗鼈兌紝?huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。 第二節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性 第二節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性 在 靜態(tài)測(cè)量 中，定常線性系統(tǒng)的輸入 輸出微分方程式變成 實(shí)際的測(cè)量裝置并非理想的定常線性系統(tǒng)，其微分方程式的系數(shù)并非常數(shù)。 測(cè)試裝置的 靜態(tài)特性 就是在靜態(tài)測(cè)試情況下描述實(shí)際測(cè)試裝置與理想定常線性系統(tǒng)的接近程度。 00by x Sxa??輸入、輸出信號(hào)不隨時(shí)間變化 ? ?2 3 21 2 3 1 2 3y S x S x S x S S x S x x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 非線 性度 是指測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出特性曲線對(duì)理想線性輸入輸出特性的 接近或偏離程度 。 非線性度 用實(shí)際輸入輸出特性曲線對(duì)理想線性輸入輸出特性曲線的最大偏差量與滿量程的百分比來(lái)表示 ，如圖 33所示，即：
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