《(5.11)--3 测试装置的基本特性.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(5.11)--3 测试装置的基本特性.ppt（65页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、测试测试技术技术1.测量装置的静态特性及指标测量装置的静态特性及指标2.测量装置的动态特性及数学描述测量装置的动态特性及数学描述3.一、二阶系统的动态特性描述一、二阶系统的动态特性描述4.实现不失真测量的条件实现不失真测量的条件5.负载效应及相关措施负载效应及相关措施6.测量装置的抗干扰措施测量装置的抗干扰措施第第三三章章 测测试试装装置置的的基基本本特特性性教学内容教学内容测试测试技术技术 测试系统是测量装置、标定装置和激励装置总称。测试系统是测量装置、标定装置和激励装置总称。3.1 概述概述复杂测试系统复杂测试系统(振动测量振动测量)系统失真系统失真简单测试系统简单测试系统(红外体温红外体
2、温)测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术 无无论论复复杂杂度度如如何何，把把测测量量装装置置作作为为一一个个系系统统来来看看待待。问问题题简简化化为为处处理理输输入入量量x(t)、系系统统传传输输特特性性h(t)和输出和输出y(t)三者之间的关系。三者之间的关系。当输入、输出是可测量的当输入、输出是可测量的(已知已知)，可以通过，可以通过它们推断系统的传输特性。由此根据测试要达它们推断系统的传输特性。由此根据测试要达到的要求正确合理选用仪器。到的要求正确合理选用仪器。x(t)h(t)y(t)测测试试装装置置的的基基本本特特性性测量装置测量装置测试测试技术技术 测试系统基本要求测
3、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中以输出和输入成线性关系线性关系最佳。最佳。xy线性线性xy线性线性xy非线性非线性测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术测试装置的特性测试装置的特性静态特性：静态特性：只改变一个输入量，其他保持不变。只改变一个输入量，其他保持不变。动态特性：动态特性：输入量快速变化时，测试输入与相应输出
4、输入量快速变化时，测试输入与相应输出间的动态关系的数学描述：间的动态关系的数学描述：微分方程微分方程 传递函数传递函数 频响函数频响函数 脉冲响应函数脉冲响应函数测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术 如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。静态测量时，测试装置间而变化，则称为静态测量。静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。表现出的响应特性称为静态响应特性。线性度线性度 标定曲线与拟合直线的偏离程度就是线性度。标定曲线与拟合直线的偏离程度就是线性度。线性度线性度=B/A100%测测试试装装置置的
5、的基基本本特特性性3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性测试测试技术技术由著名的英国生物学家、统计学家由著名的英国生物学家、统计学家道尔顿道尔顿（F.Gallton）所创）所创回归分析法回归分析法测测试试装装置置的的基基本本特特性性最小二乘法（最小二乘法（1）问题的提出问题的提出:已知一组实验数据已知一组实验数据求它们的近似函数关系求它们的近似函数关系 yf(x)。需要解决两个问题需要解决两个问题:1.1.确定近似函数的类型确定近似函数的类型 根据数据点的分布规律根据数据点的分布规律 根据问题的实际背景根据问题的实际背景2.2.确定近似函数的标准确定近似函数的标准 实验数据有误差实验数据
6、有误差,不可能要求不可能要求测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性最小二乘法（最小二乘法（2）为使所有偏差的绝对值都较小且便于计算，可为使所有偏差的绝对值都较小且便于计算，可由偏差平方和最小来确定近似函数由偏差平方和最小来确定近似函数 f(x)。.定义：定义：设有一列实验数据设有一列实验数据它们大体分布在某条曲线上，通过偏差它们大体分布在某条曲线上，通过偏差平方和最小求该曲线的方法称为平方和最小求该曲线的方法称为最小二最小二乘法乘法，找出的函数关系称为，找出的函数关系称为经验公式经验公式。测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性最小二乘法（最小二乘法（3）特别特别,当
7、数据点分布近似一条直线时，问题为确当数据点分布近似一条直线时，问题为确定定 a和和b，使，使满足满足:测试测试技术技术回程误差回程误差 测测试试装装置置在在输输入入量量由由小小增增大大和和由由大大减减小小的的测测试试过过程程中中，对对于于同同一一个个输输入入量量所所得得到到的的两两个个数数值值不不同同的的输输出出量量之之间间差差值最大者为值最大者为hmax，则定义回程误差为，则定义回程误差为 回程误差回程误差=(hmax/A)100%灵敏度灵敏度 当当测测试试装装置置的的输输入入x有有一一增增量量x，引引起起输输出出y发发生生相相应应的变化的变化y时，则定义时，则定义:S=y/x 测测试试装装
8、置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性数字装置：数字装置：最后一位最后一位分辨力：分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的指能引起输出量发生变化时输入量的 最小变量，表明测试装置分辨输入量最小变量，表明测试装置分辨输入量 微小变化的能力。微小变化的能力。模拟装置：模拟装置：指示标尺分度值的一半指示标尺分度值的一半数字装置数字装置模拟装置模拟装置测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性稳定性：稳定性：漂移：漂移：测量特性随时间的慢变化。测量特性随时间的慢变化。零漂：零漂：测量装置的输出零点偏离测量装置的输出零点偏离原始零点的距离。原始零点的距离。
9、点漂：点漂：规定条件下，对一个恒定的规定条件下，对一个恒定的输入在规定的时间内的输出变化。输入在规定的时间内的输出变化。表示传感器经过长期使用以后，其表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。输出特性不发生变化的性能。测试测试技术技术 系统输入系统输入x(t)和输出和输出y(t)间的关系可以用常系数线间的关系可以用常系数线性微分方程来描述：性微分方程来描述：线性系统线性系统性质：性质：a)叠加性叠加性 系系统统对对各各输输入入之之和和的的输输出出等等于于各各单单个个输输入入的的输输出出之之和和 即：即：若若 x1(t)y1(t)，x2(t)y2(t)则则 x1(t)x2(t)y1
10、(t)y2(t)测测试试装装置置的的基基本本特特性性3.3 测量装置测量装置 的动态特性的动态特性测试测试技术技术b)比例性比例性 常常数数倍倍输输入入所所得得的的输输出出等等于于原原输输入入所所得得输输出出的的常常数数倍倍，即即:若若 x(t)y(t)则则 k*x(t)k*y(t)c)微分性微分性 系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即 若若 x(t)y(t)则则 x(t)y(t)d)积分性积分性 当当初初始始条条件件为为零零时时，系系统统对对原原输输入入信信号号的的积积分分等等于于原原输出信号的积分，即输出信号的积分，即 若若 x(t)
11、y(t)则则 x(t)dt y(t)dt 测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术e)频率保持性频率保持性 若若系系统统的的输输入入为为某某一一频频率率的的谐谐波波信信号号，则则系系统统的的稳稳态态输输出将为同一频率的谐波信号，即出将为同一频率的谐波信号，即 若若 x(t)=Acos(t+x)则则 y(t)=Bcos(t+y)线性系统的这些主要特性，特别是符合线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原叠加原理理和和频率保持性频率保持性，在测量工作中具有重要作用。，在测量工作中具有重要作用。测测试试装装置置的的基基本本特特性性利用频率保持性，可以确认利用频率保持性，可以确认真正的响应和
12、干扰。真正的响应和干扰。测试测试技术技术 在在对对动动态态物物理理量量进进行行测测试试时时，测测试试装装置置的的输输出出变变化化是是否否能能真真实实地地反反映映输输入入变变化化，则则取取决决于于测测试试装置的动态响应特性。装置的动态响应特性。动态响应特性动态响应特性 x(t)h(t)y(t)用特定的输入信号作用于测量系统，测量用特定的输入信号作用于测量系统，测量输出输出(已知已知)，由此推断系统的传输特性。，由此推断系统的传输特性。系统辨识系统辨识测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术传递函数传递函数 传递函数的传递函数的定义：定义：x(t)、y(t)及其各阶导数及其各阶导数的初
13、始值为零，的初始值为零，系统输出信号的拉普拉斯系统输出信号的拉普拉斯变换变换(拉氏变换拉氏变换)与输入信号的拉氏变换之与输入信号的拉氏变换之比比，记为，记为 式中式中 s为拉氏变换算子为拉氏变换算子:和和 皆为实变量皆为实变量复变数复变数测测试试装装置置的的基基本本特特性性复数域表征复数域表征测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性传递函数传递函数 特点特点1.H(s)与输入及系统初始状态无关，与输入及系统初始状态无关，只表达系统的传输特性。只表达系统的传输特性。2.H(s)不拘泥于系统的物理结构。不拘泥于系统的物理结构。3.对实际的物理系统，输入和输出对实际的物理系统，输入和输出
14、都具有各自量纲。都具有各自量纲。4.H(s)中的分母取决于系统的结构，中的分母取决于系统的结构，分子和系统同外界的联系有关。分子和系统同外界的联系有关。测试测试技术技术以以 代入代入H(sH(s)式，也可以得到频响式，也可以得到频响函数，说明频率响应函数是传递函数的函数，说明频率响应函数是传递函数的特例。特例。F物理意义物理意义是频率响应函数是在是频率响应函数是在正弦信号的正弦信号的激励激励下，测量装置达到下，测量装置达到稳态稳态后输出和输入之后输出和输入之间的关系。间的关系。线性系统的频响函数线性系统的频响函数频响函数频响函数测测试试装装置置的的基基本本特特性性频域表征频域表征测试测试技术技
15、术H(j)一般为复数，写成实部和虚部的形式：一般为复数，写成实部和虚部的形式：测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术A(A()-)-曲线称为曲线称为幅频特性曲线幅频特性曲线()-)-曲线称为曲线称为相频特性曲线相频特性曲线伯德图（伯德图（BodeBode图）图）20lgA(20lgA()-lg)-lg 曲线为曲线为对数幅频对数幅频曲线曲线()-lg)-lg 曲线曲线对数相频对数相频曲线。曲线。奈魁斯特图（奈魁斯特图（NyquistNyquist图）图）作作ImIm()-Re()-Re()曲线并注出相应频率曲线并注出相应频率 测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术若输
16、入为单位脉冲若输入为单位脉冲(t)若输入为单位脉冲若输入为单位脉冲(t)(t)，因，因(t)(t)的傅里叶变换为的傅里叶变换为1 1，因，因此装置输出此装置输出y(t)y(t)的傅里叶必将是的傅里叶必将是H(f)H(f)，即，即Y(f)=H(f)Y(f)=H(f)，或，或y(t)=Fy(t)=F-1-1H(S)H(S)，并可以记为，并可以记为h(t)h(t)，常称它为装置的脉冲，常称它为装置的脉冲响应函数或权函数。响应函数或权函数。测测试试装装置置的的基基本本特特性性脉冲响应函数脉冲响应函数时域表征时域表征测试测试技术技术F传递函数传递函数是系统对输入是正弦信号，而输是系统对输入是正弦信号，而
17、输出是出是正弦叠加瞬态信号正弦叠加瞬态信号传递关系的描述。传递关系的描述。它反映了系统包括它反映了系统包括稳态稳态和和瞬态瞬态输出与输入输出与输入之间的关系。之间的关系。F但传递函数是从拉普拉斯变换导出的，拉但传递函数是从拉普拉斯变换导出的，拉普拉斯变换属于线性变换，只适应于描述普拉斯变换属于线性变换，只适应于描述线性定常系统，同时，传递函数是在零初线性定常系统，同时，传递函数是在零初始条件下定义的，所以它不能反映非零初始条件下定义的，所以它不能反映非零初始条件下系统的自由响应运动规律。始条件下系统的自由响应运动规律。测测试试装装置置的的基基本本特特性性三种函数间的比较三种函数间的比较测试测试
18、技术技术F频响函数频响函数的含义是一系统对输入与输出皆的含义是一系统对输入与输出皆为正弦信号传递关系的描述。它反映了系为正弦信号传递关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关系。统稳态输出与输入之间的关系。F频响函数频响函数通过对不同频率的正弦激励，以通过对不同频率的正弦激励，以在稳定状态下的系统响应特性来描述系统在稳定状态下的系统响应特性来描述系统的动态特性。的动态特性。F脉冲响应函数脉冲响应函数是在时域中通过是在时域中通过瞬态响应过瞬态响应过程程来描述系统的动态特性。来描述系统的动态特性。测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术F脉冲响应函数脉冲响应函数h(t)与与传递函数
19、传递函数H(s)是一是一对对拉普拉斯拉普拉斯变换对变换对F脉冲响应函数脉冲响应函数h(t)与与频率响应函数频率响应函数H()是一对是一对傅里叶傅里叶变换对变换对测测试试装装置置的的基基本本特特性性三种函数间的联系三种函数间的联系h(t)H(s)H()傅里叶变换傅里叶变换拉普拉斯变换拉普拉斯变换s=j 测试测试技术技术 几个环节串联组成的系统：几个环节串联组成的系统：测测试试装装置置的的基基本本特特性性环节的串联环节的串联测试测试技术技术 几个环节并联组成的系统：几个环节并联组成的系统：幅频特性：幅频特性：测测试试装装置置的的基基本本特特性性环节的并联环节的并联相频特性：相频特性：测试测试技术技
20、术 在工程实际中，一个忽略了质量的单自由度振动系在工程实际中，一个忽略了质量的单自由度振动系统，在施于统，在施于A点的外力点的外力f(t)作用下，其运动方程为：作用下，其运动方程为：测测试试装装置置的的基基本本特特性性一阶系统一阶系统任何一个高于二阶的系统都可以看成是若干个一阶和任何一个高于二阶的系统都可以看成是若干个一阶和二阶系统的并联或串联，一阶和二阶系统是分析和研二阶系统的并联或串联，一阶和二阶系统是分析和研究高阶、复杂系统的基础。究高阶、复杂系统的基础。测试测试技术技术时间常数：时间常数：静态灵敏度：静态灵敏度：传递函数：传递函数：数学表述：数学表述：令：令：K1灵敏度归一处理灵敏度归
21、一处理测测试试装装置置的的基基本本特特性性一阶系统主要的动态特性参数是时间常数。一阶系统主要的动态特性参数是时间常数。测试测试技术技术负值表示相角的负值表示相角的滞后滞后测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术传递函数传递函数阶跃响应阶跃响应温度温度 湿度湿度 酒精酒精0.63测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术1、一阶系统是一个低通环节。只有当、一阶系统是一个低通环节。只有当 远远小于小于1/时，幅频响应才接近于时，幅频响应才接近于1，只适，只适用于被测量缓慢或
22、低频的参数。用于被测量缓慢或低频的参数。2、=1/，幅频特性降为原来的幅频特性降为原来的0.707（即（即3dB)，相位角滞后，相位角滞后45o,时间常数时间常数 决定决定了测试系统适应的工作频率范围。了测试系统适应的工作频率范围。测测试试装装置置的的基基本本特特性性一阶系统的一阶系统的频率特性频率特性：测试测试技术技术在动圈式电表中，由永久磁钢所在动圈式电表中，由永久磁钢所形成的磁场和通电线圈所形成的形成的磁场和通电线圈所形成的动圈磁场相互作用而产生的电磁动圈磁场相互作用而产生的电磁转矩使线圈产生偏转运动，如图转矩使线圈产生偏转运动，如图所示，动圈作偏转运动的方程式所示，动圈作偏转运动的方程
23、式为为测测试试装装置置的的基基本本特特性性二阶系统二阶系统测试测试技术技术称重称重(应变片应变片)加速度加速度(压电压电)数学表述：数学表述：传递函数：传递函数：频率响应函数：频率响应函数：测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术静态灵敏度静态灵敏度系统固有频率系统固有频率阻尼比阻尼比 对二阶系统而言，主要的动态特性参数是系统固有对二阶系统而言，主要的动态特性参数是系统固有频率频率 和阻尼系数和阻尼系数 。测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术Bode 图图测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术阻尼系数阻尼系数 的作用的作用测测试试装装置置的的基基本本特
24、特性性测试测试技术技术3.4 测量装置对任意测量装置对任意输入输入的响应的响应测测试试装装置置的的基基本本特特性性任何输入信号任何输入信号x(t)都可用众多相邻接的、持都可用众多相邻接的、持续时间为续时间为 的矩形波信号来逼近。若的矩形波信号来逼近。若足够足够小（比测量系统任意时间常数，任意振荡周小（比测量系统任意时间常数，任意振荡周期都小），则该矩形波信号可以视为强度为期都小），则该矩形波信号可以视为强度为x()的脉冲信号，所有脉冲的和记为的脉冲信号，所有脉冲的和记为:系统的响应系统的响应y(t)即为这些脉冲依次作用即为这些脉冲依次作用的结果。的结果。测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基
25、本本特特性性tx(t)tx(t)th(t)ty(t)测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性若系统脉冲响应函数若系统脉冲响应函数h h(t t)已知，则在上述一系列脉冲已知，则在上述一系列脉冲作用下，系统在作用下，系统在 t t 时刻的响应可表示为时刻的响应可表示为式中：式中：K =t，tk 时，时，h(t-k )=0。当当 0时，时，若若t0时，时，x(t)=0，则：，则：从时域看，系统的输出为输入与系从时域看，系统的输出为输入与系统脉冲响应函数之卷积。统脉冲响应函数之卷积。结论：结论：测试测试技术技术单位阶跃输入单位阶跃输入 一阶系统：一阶系统：测测试试装装置置的的基基本本特特
26、性性测试测试技术技术一阶系统一阶系统对对单位阶跃单位阶跃输入的响应输入的响应 输出：输出：测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术一阶系统一阶系统的的时间常数时间常数越小越好。越小越好。测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术二阶系统：二阶系统：二阶系统二阶系统对对单位阶跃单位阶跃输入的响应输入的响应 测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术固有频率固有频率由系统的主要由系统的主要结构参数结构参数所决定。所决定。阻尼比阻尼比直接影响直接影响超调量超调量和和振荡次数振荡次数。测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术 设测试系统的输出设测试系统的输出
27、y(t)与输入与输入x(t)满足关系满足关系 y(t)=A0 x(t-t0)3.5 实现不失真测量的条件实现不失真测量的条件 该测试系统该测试系统的输出波形与输的输出波形与输入信号的波形精入信号的波形精确地一致，只是确地一致，只是幅值放大了幅值放大了A0倍，倍，在时间上延迟了在时间上延迟了t0而已。这种情况而已。这种情况下，认为测试系下，认为测试系统具有不失真的统具有不失真的特性。特性。时域条件时域条件测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术 y(t)=A0 x(t-t0)Y()=A0e-jt0X()不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应分不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应
28、分别满足：别满足：A()=A0=常数常数 ()=t0傅里叶变换傅里叶变换 频域定义频域定义测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术幅值失真幅值失真相位失真相位失真A()不等于常数时所引起不等于常数时所引起的失真。的失真。()与与之间的非线性关系之间的非线性关系所引起的失真。所引起的失真。首先首先，要选用，要选用合适的测量装置合适的测量装置。在测量频率。在测量频率范围内，其幅频、相频特性接近不失真测试范围内，其幅频、相频特性接近不失真测试条件。条件。其次其次，对输入信号做，对输入信号做必要的前置处理必要的前置处理，及时，及时滤去非信号频带内的噪声，尤其要防止某些滤去非信号频带内的噪声
29、，尤其要防止某些频率位于测量装置共振区的噪声的进入。频率位于测量装置共振区的噪声的进入。测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术装置特性的选择装置特性的选择：分析并权衡幅值失：分析并权衡幅值失真、相位失真对测试的影响。真、相位失真对测试的影响。只要求了解信号的频率成分及其强度，只要求了解信号的频率成分及其强度，并不关心其确切的波形变化，并不关心其确切的波形变化，重点关重点关注注测量装置的测量装置的幅频特性幅频特性。若要求测得特定波形的延迟时间，若要求测得特定波形的延迟时间，重重点关注点关注测量装置的测量装置的相频特性相频特性。测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术时间
30、常数时间常数是一阶装置的重要特征参数，是一阶装置的重要特征参数，决定了一阶装置适用的频率范围。决定了一阶装置适用的频率范围。时间常数时间常数越小，装置的响应越快，近于越小，装置的响应越快，近于满足测试不失真条件的频带也越宽。满足测试不失真条件的频带也越宽。一阶装置的时间常数一阶装置的时间常数原则上原则上越小越好越小越好。一阶装置一阶装置测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术二阶装置中，最重要的参数为系统二阶装置中，最重要的参数为系统无阻无阻尼固有频率尼固有频率n和系统和系统阻尼比阻尼比。系统系统无阻尼固有频率无阻尼固有频率n决定了系统的决定了系统的工工作频宽作频宽。系统系统阻尼比
31、阻尼比决定了系统的决定了系统的综合性能综合性能。二阶装置二阶装置一般来说，当一般来说，当 =0.60.8 时，可以获得较时，可以获得较为合适的综合特性。为合适的综合特性。对二阶系统，当对二阶系统，当 =0.70 时，在时，在00.58n 的频率范围内，的频率范围内，A()变化不超过变化不超过5%，同，同时时()也接近直线。也接近直线。测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术 任任何何一一个个测测试试系系统统，都都需需要要通通过过实实验验的的方方法法来来确确定定系系统统输输入入、输输出出关关系系，这这个个过过程程称称为为定定标标。即即使使经经过过定定标标的的测测试试系系统统，也也应应
32、当当定定期期校校准准，这这实实际际上上就就是是要测定系统的特性参数。要测定系统的特性参数。3.6 测试系统动态特性的测定测试系统动态特性的测定 目的目的：在作动态参数检测时，要确定系统：在作动态参数检测时，要确定系统的不失真工作频段是否符合要求。的不失真工作频段是否符合要求。方法方法：用标准信号输入，测出其输出信号，：用标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。从而求得需要的特性。标准信号标准信号:正弦信号、脉冲信号正弦信号、脉冲信号和和阶跃信号阶跃信号测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术理论依据：理论依据：方法：输入各种频率的正弦信号，检测系方法：输入各种频率的正弦信
33、号，检测系统的输出信号，作出对应频率成分的输统的输出信号，作出对应频率成分的输出与输入信号的幅值比（幅频特性）和出与输入信号的幅值比（幅频特性）和相位差（相频特性）。是相位差（相频特性）。是最为精确的方最为精确的方法法。测测试试装装置置的的基基本本特特性性频率响应法频率响应法 测试测试技术技术幅频特性幅频特性一阶系统一阶系统相频特性相频特性确定确定时间常数时间常数测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术据理论分析，欠阻尼系统（据理论分析，欠阻尼系统（1)幅频特性幅频特性曲线峰值曲线峰值 r不在固有频率不在固有频率 n处，而满足：处，而满足：在在 n 处输出与输入的相位差为处输出与输
34、入的相位差为90o，曲线，曲线在该点的斜率反映了阻尼比的大小。缺点：相位在该点的斜率反映了阻尼比的大小。缺点：相位的精确测量很难实现。的精确测量很难实现。测测试试装装置置的的基基本本特特性性通过幅频特性曲线估计其通过幅频特性曲线估计其固有频率固有频率 n和和阻尼比阻尼比。二阶系统二阶系统测试测试技术技术传递函数传递函数0.707最大幅值法：固有频率和阻尼率估计最大幅值法：固有频率和阻尼率估计测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术一阶系统：一阶系统：测测试试装装置置的的基基本本特特性性阶跃响应法阶跃响应法通过实测得出某系统的通过实测得出某系统的单位阶跃响应单位阶跃响应，将值标在将值
35、标在半对数坐标半对数坐标纸上，根据斜率值，纸上，根据斜率值，便可确定便可确定时间常数时间常数。测试测试技术技术二阶系统：二阶系统：阶跃响应函数阶跃响应函数测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术理论分析表明，它是以理论分析表明，它是以测测试试装装置置的的基基本本特特性性作衰减振荡。阻尼比作衰减振荡。阻尼比 越大，超调量越大，超调量M就越小，就越小，振荡波形衰减越快。振荡波形衰减越快。的圆频率的圆频率测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性测试测试技术技术概念：概念：测测试试装装置置的的基基本本特特性性3.7 负载效应负载效应 某装置由于后接另一装置而产生某装置由于后接另
36、一装置而产生的种种现象。的种种现象。措施：措施：1.提高后续环节的输入阻抗；提高后续环节的输入阻抗；2.在原来两个相联接的环节之中，插入在原来两个相联接的环节之中，插入高输入阻抗低输出阻抗的放大器；高输入阻抗低输出阻抗的放大器；3.使用反馈或零点测量原理。使用反馈或零点测量原理。测试测试技术技术测测试试装装置置的的基基本本特特性性电磁场干扰电磁场干扰信道干扰信道干扰电源干扰电源干扰良好的屏蔽良好的屏蔽正确的接地正确的接地合理选用元器件和设计方案合理选用元器件和设计方案元器件排放合理元器件排放合理光耦合隔离、双绞线传输光耦合隔离、双绞线传输交流稳压器、隔离稳压器交流稳压器、隔离稳压器低通滤波器、独立供电低通滤波器、独立供电3.8 测量装置的抗干扰性测量装置的抗干扰性 测试测试技术技术1.静态特性的指标含义静态特性的指标含义2.动态特性的数学描述动态特性的数学描述3.一、二阶系统的动态特性描述一、二阶系统的动态特性描述4.不失真测量的条件不失真测量的条件第第三三章章 测测试试装装置置的的基基本本特特性性本章重点本章重点