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1、1/7 第二章 测试装置的基本特性 一、重点内容及难点（一）测试装置的基本要求 1、测试装置又称为测试系统，既可指众多环节组成的复杂测试装置，也可指测试装置中的各组成环节。如图，一般的工程测试问题都可以看作输入信号x(t)，输出信号 y(t)和测试系统的传输特性 h(t)三者之间的关系，即三类问题：1）输入信号 x(t)、输出信号 y(t)已知，求测试系统的传输特性 h(t)；2）测试系统的传输特性 h(t)、输出信号 y(t)已知，求输入信号 x(t)；3）测试系统的传输特性 h(t)、输入信号 x(t)已知，测试系统 h(t)H(s)H()输出信号 y(t)Y(s)Y()输入信号 x(t)
2、X(s)X()2/7 求输出信号 y(t)。2、测试装置的基本要求：1）线性的，即输出与输入成线性关系。但实际测试装置只能在一定工作范围和一定误差允许范围内满足该要求。2）定常的（时不变的），即系统的传输特性是不随时间变化的。但工程实际中，常把一些时变的线性系统当作时不变的线性系统。3、线性系统的主要性质 1）叠加原理；2）比例特性；3）微分特性；4）积分特性；5）频率保持性。*符合叠加原理和频率保持性，在测试工作中具有十分重要的作用。因为，在第一章中已经指出，信号的频域函数实际上是用信号的各频率成分的叠加来描述的。所以，根据叠加原理和频率保持性这两个性质，在研究复杂输入信号所引起的输出时，就
3、可以转换到频域中去研究。（二）不失真测试的条件 1、静态不失真条件 3/7 静态测量时，理想的定常线性系统：Sxxaby00，S 为灵敏度。2、动态不失真条件 在动态测量时，理想的定常线性系统：)()(00ttxAty，A0为灵敏度，t0为时间延迟。（三）测试装置的静态特性 静态特性：就是在静态测量时描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。包括：线性度、灵敏度、分辨力、回程误差、稳定度、漂移。（多数是时域特性）（四）测试装置的动态特性 动态特性：就是在动态测量时描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。描述方式：1、传递函数；2、频率响应函数；3、脉冲响应函数。（五）一、二阶系统的动
4、态特性 一阶系统sSsH1)(4/7 二阶系统2222)(nnssSsHn（六）环节的串联、并联 二、章节测试题（一）填空题 1、某一阶系统的频率响应函数为121)(jjH，输入信号2sin)(ttx，则输出信号)(ty的频率为 ，幅值y ，相位 。2、当测试系统的输出)(ty与输入)(tx之间的关系为)()(00ttxAty时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为)(jH 。3、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的 越小。4、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。5/7（二）选择题 1、不属于测试系统的静特性。（1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼
5、系数 2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（1）正弦（2）阶跃（3）脉冲（4）斜坡 3、两环节的相频特性各为)(1Q和)(2Q，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 。（1）)()(21QQ（2）)()(21QQ（3）)()()()(2121QQQQ（4）)()(21QQ 4、一阶系统的动态特性参数是 。（1）固有频率（2）线性度(3)时间常数（4）阻尼比（三）判断对错题（用或表示）1、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。2、当输入信号)(tx一定时，系统输出)(ty完全取决于传递函数)(sH，而与该系统的物理模型
6、无关。6/7 3、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。4、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。5、幅频特性是指响应与输出信号的振幅比与频率的关系。（四）简答 1、什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？2、测试装置实现不失真测试的条件是什么？3、试举出几个属于一阶系统的装置。4、简述测试系统的频率特性的物理意义 5、什么是测试系统的静态特性和动态特性？测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？分别说明如何描述测试系统的静态特性和动态特性？（五）计算题 1、课后习题 2-1。2、课后习题 2-2。3、课后习题2-3。4、课后习题 2-5。5、课后习题 2-9。6、课后习题 2-10。7、某测试装置幅频特性如下图所示，相频特性为：时相移为 75；时相移7/7 为 90；时相移为 180。若用该装置测量以下两个复杂周期信号 试问，该装置对 和 是否能实现不失真测量？为什么？8.一线性传感器的实测数据如表所示；假设其量程为 x5，（1）用最小二乘法拟合直线；（2）用端点法拟合直线。分别求其线性度和灵敏度；（最小二乘法22)(iiiiiixxnyxyxnk，222)()(iiiiiiixxnyxxyxb）x x1 x2 x3 x4 x5 y y1 y2 y3 y4 y5