【正文】 地線是所有信號的公共點，所有信號電流都要經(jīng)過地線。這就可能產(chǎn)生公共地電阻的耦合干擾。 地線的多點相連也會產(chǎn)生環(huán)路電流。 環(huán)路電流會與其他電路產(chǎn)生耦合。 認(rèn)真設(shè)計地線和接地點對于系統(tǒng)的穩(wěn)定是十分重要的 常用的接地方式有下列幾種，可供選擇： 1．單點接地 各單元電路的地點接在一點上，稱為單點接地 (圖 2— 30)。其優(yōu)點是不存在環(huán)形地回路，因而不存在環(huán)路地電流。各單元電路地點電位只與本電路的地電流及接地電阻有關(guān)，相互干擾較小。 2．串聯(lián)接地 。 各單元電路的地點順序連接在一條公共的地線上 (圖 2— 31)，稱為串聯(lián)接地。 電路 1與電路 2之間的地線流著電路 1的地電流，電路 2與電路 3之間流著電路 1與電路 2的地電流之和，依此類推。因此，每 個電路的地電位都受到其他電路的影響，干擾通 過公共地線相互耦合。但因接法簡便，雖然接法不合理，還是常被采用。 采用時應(yīng)注意： 1)小信號電路盡可能地靠近電源，即靠近真正的地點。 2)所有地線盡可能地粗些，以降低地線電阻。 3．多點接地 做電路板時把盡可能多的地方做成地，或者說，把地做成一片。這樣就 有盡可能寬的接地母線及盡可能低的接地電阻。各單元電路就近接到接地母線 (圖 232)。 接地母線的一端接到供電電源的地線上，形成工作接地。 4．模擬地和數(shù)字地 現(xiàn)代測量系統(tǒng)都同時具有模擬電路和數(shù)字電路。由于數(shù)字電路在開關(guān)狀態(tài)下工作，電流起伏波動大，很有可能通過地線干擾模擬電路。 如有可能應(yīng)采用兩套整流電路分別供電模擬電路和數(shù)字電路，它們之間采用光耦合器耦合，如圖 2—33所示； ? 思考題 ? 測試對線性系統(tǒng)的基本要求是什么？ ? 什么是線性系統(tǒng)的靜態(tài)特性？線性定常系統(tǒng)的最主要性質(zhì)是那兩個？ ? 表征測試裝置靜態(tài)特性的特征參數(shù)有那幾個？ ? 頻響函數(shù)的物理意義是什么？ ? 表達(dá)測試裝置動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式有那幾種？它們之間的關(guān)系是什么？ ? 一階、二階環(huán)節(jié)的頻響函數(shù)是什么？ ? 實現(xiàn)不失真測試的條件是什么？根據(jù)什么原則選擇測試裝置？如何選擇一階、二階測試裝置？ ? 測試裝置的動態(tài)特性的常用測試方法有那兩種？他們各自有什么特點？ ? 負(fù)載效應(yīng)的基本概念。 ? 測量裝置的干擾源有哪幾種。 ? 1供電系統(tǒng)的干擾源和主要的抗干擾措施。 ? 1信道干擾的種類和主要的抗干擾措施。 ? 1接地的作用和方法。 本章習(xí)題 ： 2 2 2 2 210 總結(jié)本章基本概念 ? 的地電流之和，依次類推。因此，每個電路的地電位都受到其他電路的影響，干擾通過公共 ? 地線相互耦合。但因接法簡便，雖然接法不合理，還是常被采用。采用時應(yīng)注意： ? 1)信號電路應(yīng)盡可能靠近電源，即靠近真正的地點。 ? 2)所有地線應(yīng)盡可能粗些，以降低地線電阻。 ? 3．多點接地 ? 做電路板時把盡可能多的地方做成地，或者說，把地做成一片。這樣就有盡可能寬的接 ? 地母線及盡可能低的接地電阻。各單元電路就近接到接地母線 (見圖 232)。接地母線的一 ? 端接到供電電源的地線上，形成工作接地。 ? 4．模擬地和數(shù)字地 ? 現(xiàn)代測量系統(tǒng)都同時具有模擬電路和數(shù)字電路。由于數(shù)字電路在開關(guān)狀態(tài)下工作，電流 ? 起伏波動大，很有可能通過地線干擾模擬電路。如有可能應(yīng)采用兩套整流電路分別供電給模 ? 擬電路和數(shù)字電路，它們之間采用光耦合器耦合，如圖 233所示。 測量裝置 （測量系統(tǒng)） —— 為達(dá)到某些特定目的，由若干個互有關(guān)聯(lián)的單元組成的有機(jī)整體。 輸入 輸出 系統(tǒng) h(t) H(S) X(t) X(S) Y(S) y(t) 圖 3－ 1 系統(tǒng)、輸入和輸出 ? 通常的工程測量問題總是處理輸入量 x(t)、裝置 (系統(tǒng) )的傳輸特性 h(t)和輸出量 y(t)三者之間的關(guān)系 (圖 31)。即： ? 1)當(dāng)輸入、輸出是可以觀察 (已知 )的量，就可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性 ? 2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。 ? 3)如果輸人和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計系統(tǒng)的輸出量。 ? 一、對測量裝置的基本要求 ? 對于測量系統(tǒng)我們希望系統(tǒng)的輸入輸出之間具有一一對應(yīng)的 直線關(guān)系 ，具有這樣關(guān)系的系統(tǒng)被稱為線性系統(tǒng)。 三、測量裝置的特性 為了獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，對測量裝置提出多方面的性能要求。這些性能大致上包括四方面的性能： 靜態(tài)特性、動態(tài)特性、負(fù)載效應(yīng)和抗干擾特性 。 對于那些用于靜態(tài)測量的測量裝置，一般只需利用靜態(tài)特性、負(fù)載效應(yīng)和抗干擾特性指標(biāo)來考察其質(zhì)量。在 動態(tài)測量中，則需要用四方面的特性指標(biāo) 來考察測量儀器的質(zhì)量，因為四方面的特性都將影響測量結(jié)果。 盡管靜態(tài)特性和動態(tài)特性都影響測量結(jié)果，兩者彼此也有一定聯(lián)系，但是它們的分析和測試方法有著明顯的差異，因此為了簡明、方便，在目前階段上，通常仍然把它們分開處理。 ? 理想的測量裝置應(yīng)該具有單值的、確定的輸入一輸出關(guān)系。即，對 于每一輸入量都應(yīng)只有單一的輸出量與之對應(yīng)。知道其中的一個量就可以確定另一個量。其中以輸出和輸人 成線性關(guān)系為最佳 。 ? 一些實際測量裝置無法在較大工作范圍內(nèi)滿足這種要求，而只能在較小工作范圍內(nèi)和在一定誤差范圍內(nèi)滿足這項要求。 111 1 0 1 1 0n n m mn n m mn n m md y d y d y d x d x d xa a a a y b b b b xd t d t d t d t d t d t????? ? ? ? ? ? ? ? ?二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 線性系統(tǒng)的輸入輸出之間的關(guān)系可用（ 31）的常系數(shù)線性微分方程來進(jìn)行描述 如以 x(t) y(t) 表示上述系統(tǒng)的輸入、輸出的對應(yīng)關(guān)系，則時不變線性系統(tǒng)具有以下一些主要性質(zhì) : 1）符合 疊加原理 ：幾個輸入所產(chǎn)生的總輸出是各個輸入所產(chǎn)生的輸出疊加的結(jié)果。 2） 比例特性 ：對于任意 a常數(shù)，必有 11221 2 2 2( ) ( )( ) ( )[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]x t y tx t y tx t x t y t y t??? ? ?( ) ( )a x t a y t?3）系統(tǒng)對輸入導(dǎo)數(shù)的響應(yīng)等于對原輸入響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)，即 4）如系統(tǒng)的初始狀態(tài)均為零，則系統(tǒng)對輸入積分的響應(yīng)等于對原輸入響應(yīng)的積分。 ( ) ( )dx t dy tdt dt?00( ) ( )ttx t d t y t d t???5） 頻率保持特性 ：若輸入為某一頻率的簡諧（正弦或余弦） 信號，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出必是、也只是同頻率的簡諧信號；即輸出唯一可能解只是 線性系統(tǒng)的這些主要特性，特別是符合疊加原理和頻率保持性，在測量工作中具有重要意義。 0()jtx t X e ??0()0() jty t Y e ????例如 :已知系統(tǒng)是線性的和其輸入的頻率，那么依據(jù)頻率保持性，可以認(rèn)定測得該系統(tǒng)的輸出信號中只有與輸入頻率相同的成份才可能是由該輸入引起的輸出，而 其它頻率成分都是噪聲 (干擾 )。進(jìn)而可采用相應(yīng)的濾波技術(shù)，在很強(qiáng)的噪聲干擾下，把有用的信息提取出來。 如第二章所述，信號的頻域函數(shù)，是用信號的各頻率成分的疊加來描述的，面且在頻域處理問題，往往比較方便和簡捷。這樣，根據(jù)疊加原理和頻率保持性 ，研究復(fù)雜輸入信號所引起的輸出時，就可以轉(zhuǎn)換到頻域中去研究，研究輸入頻域函數(shù)所產(chǎn)生的輸出的頻域函數(shù)。 獲取擬合直線方法： (c) 最小二乘法 ： 計算：有 n個測量數(shù)據(jù) : (x1,y1), (x2,y2), … , ( xn,yn)， (n2) 殘差： ?i = yi – (a + b xi) 殘差平方和最?。???2i=min 22()i i i iiin x y x ybn x x???? ? ??? 222()i i i i iiix y x x yan x x???? ? ? ???使得正負(fù)行程的非線性偏差相等且最小 (a) 端點連線法： 檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線的兩端點連線 特點 ： x y Δ 算法 ： 簡單、方便，偏差大，與測量值有關(guān) (b) 最佳直線法： 精度最高，計算法（迭代、逐次逼近） 算法 ： 特點 ： 算法 ： 特點 ： 精度高 x y Δ Δ 簡單實用，三點作圖法（兩高一低 /兩低一高） 線性誤差（非線性度 NL%） —— 校準(zhǔn)曲線偏離該規(guī)定直線的最大偏差(圖 3， 2)就是線性誤差。即用在裝置標(biāo)稱輸出范圍 A內(nèi)，校準(zhǔn)曲線與該規(guī)定直線的最大偏差 B來表示。線性誤差也可用相對誤差來表示，如 擬合 (規(guī)定 )直線應(yīng)如何確定，目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 較常用的有兩種： 端基直線和獨立直線 。 100%BA??線 性 誤 差2． 靈敏度、鑒別力閾、分辨力 用來描述測量裝置對被測量變化的反應(yīng)能力的指標(biāo)當(dāng)裝置的輸入 x有一個變化量 Δx ，它引起輸出 y發(fā)生相應(yīng)的變化量 Δy ，則定義靈敏度為 顯然，對于理想的線性定常系統(tǒng)，靈敏度應(yīng)當(dāng)是 但是，一般的測量裝置總不是理想定常線性系統(tǒng)，其校準(zhǔn)曲線不是直線，曲線上各點的斜率 (即各點的 靈敏度 )也不是常數(shù) 。但總是用其規(guī)定直線的斜率來作為該裝置的靈敏度。 ( 3 9 )yS x????00byySx x a?? ? ? ?? 常 數(shù)靈敏度是一個有量綱的量。其單位取決于輸入、輸出量的單位。當(dāng)輸入、輸出兩者單位一樣，則靈敏度是一個無量綱的比例常數(shù)，這時也稱之為 “ 放大比 ” 或 “ 放大倍數(shù) ” 。 a. 線性檢測系統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)； 例：間隙式平板電容傳感器 b. 非線性檢測系統(tǒng)：靈敏度為變數(shù) 說明 ： bxay ?? bK?)(xfy ?dxxdfK )(?靈敏度 dSC ??2dSdCK ?????? 雙曲線、非線性 鑒別力閾 (也稱為靈敏閾或靈敏限 )引起測量裝置輸出值產(chǎn)生一個可察覺變化的最小被測量變化值。它用來描述裝置對輸入微小變化的響應(yīng)能力。 分辨力 它是指指示裝置有效地辨別緊密相鄰量值的能力。一般認(rèn)為數(shù)字裝置的分辨力就是最后位數(shù)的一個字，模擬裝置的分辨力為指示標(biāo)尺分度值的一半。 分辨率 是相對數(shù)值： 分辨力 是絕對數(shù)值，如 ， ， 10ms， …… 說明： 能檢測的最小被測量的變換量相對于 滿量程的百分?jǐn)?shù)，如： %, % 閥值 在系統(tǒng)輸入零點附近的分辨力