[基礎(chǔ)科學(xué)]檢測技術(shù)

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1、第三章：測試系統(tǒng)的特性測試系統(tǒng)與線性系統(tǒng)測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性測試系統(tǒng)的動態(tài)特性實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不失真測試的條件一、測試系統(tǒng)與線性系統(tǒng)被測對象激勵源傳感器信號調(diào)理信號分析與處理顯示與記錄被測量電信號電信號放大、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)冗\(yùn)算和分析輸入量輸出量測試系統(tǒng)不失真測試不失真測試：y(t)能真實(shí)地反映x(t)的變化過程1)當(dāng)x(t)、y(t)已知，可以通過它們推斷系統(tǒng)的h(t)。2)當(dāng)h(t)、y(t)已知，可以通過它們推斷x(t)。3)如果x(t)、h(t)已知，則可以推斷和估計系統(tǒng)的y(t)。理想的測試系統(tǒng)具有單值的、確定的輸入與輸出關(guān)系。線性系統(tǒng)x(t)y(t)(1)(2)(3)成線性關(guān)系為最佳線性時

2、不變系統(tǒng)：輸入輸出量呈確定的線性關(guān)系，而且系統(tǒng)特性不隨時間變化線性時不變系統(tǒng)微分方程的一般形式：其中a0，a1，…，an和b0，b1，…，bm均為常數(shù)，一般n≥m，n為線性系統(tǒng)的階數(shù)線性系統(tǒng)的特性系統(tǒng)對各輸入量之和的輸出量等于各單個輸入量所得的輸出量之和，即若x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)則x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)（1）疊加特性：（2）比例特性：輸入量增大c倍，則輸出量比原輸出量也增大c倍，即若x(t)→y(t)則cx(t)→cy(t)系統(tǒng)對輸入微分的響應(yīng)等于對原輸入響應(yīng)的微分（3）微分特性：系統(tǒng)初始條件為零時，對輸入積分的響應(yīng)等于對原輸入響應(yīng)的積分

3、（4）積分特性：線性系統(tǒng)的特性（5）頻率保持特性：線性系統(tǒng)的特性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出信號的頻率與輸入信號相同線性系統(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作用。例如，在穩(wěn)態(tài)正弦激振試驗(yàn)時，響應(yīng)信號中只有與激勵頻率相同的成分才是由該激勵引起的振動，而其他頻率成分皆為干擾噪聲，應(yīng)予以剔除。二、測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性靜態(tài)測量：被測量不隨時間變化或變化緩慢的測量理想靜態(tài)特性的方程形式：實(shí)際靜態(tài)特性的微分方程形式：靜態(tài)測量時，測試裝置表現(xiàn)出的響應(yīng)特性稱為靜態(tài)響應(yīng)特性。a)靈敏度當(dāng)測試裝置的輸入x有一增量△x,引起輸出y發(fā)生相應(yīng)變化△y時,定義:S=△y/△xyx△x△y1、靜態(tài)特

4、性指標(biāo)靈敏度反映了測試系統(tǒng)對輸入量變化反應(yīng)的能力，靈敏度愈高，測量范圍往往愈小，穩(wěn)定性愈差。（合理選?。╈`敏度例：有一測試系統(tǒng)如下圖如示，其結(jié)構(gòu)由三部分組成，每部分的增益系數(shù)或靈敏度分別為K1,K2，K3，求測試系統(tǒng)的靈敏度為多少？K1K2K3xyb)非線性度標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度就是非線性度。非線性度=B/A×100%xBAy線性度是對測試系統(tǒng)輸入輸出線性關(guān)系的一種度量。yxhmaxAc)回程誤差(/滯環(huán))測試裝置在輸入量由小增大和由大減小的測試過程中，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間差值最大者為hmax，則定義回程誤差為:(hmax/A)×100%描述系統(tǒng)的輸出

5、與輸入變化方向有關(guān)的特性。回差的原因：磁滯、彈性滯后、間隙、材料變形等。d)重復(fù)性測試系統(tǒng)按同一方向作全量程的多次重復(fù)測量時，靜態(tài)特性曲線不一致A衡量測量結(jié)果分散性的指標(biāo)，即隨機(jī)誤差大小的指標(biāo)。也可表示為：e)靜態(tài)響應(yīng)特性的其他描述精度：是表征測量結(jié)果與被測量真值的符合程度，反應(yīng)綜合誤差大小有關(guān)的指標(biāo)（1）用測量誤差來表征相對誤差越小，測量精度越高。采用引用誤差(最大引用誤差：最大絕對誤差與滿量程的比值)作為精度級別的代號。引用誤差：絕對誤差與滿量程之比的百分?jǐn)?shù)最大引用誤差：精度等級α：表征測試系統(tǒng)或裝置在符合一定的計量要求情況下，能保持其誤差在規(guī)定的極限范圍內(nèi)。精度等級代表允許誤差的大

6、小，并不是實(shí)際測量中出現(xiàn)的誤差?！纠?】某壓力表精度為1.5級，量程為0～2.0MPa，測量結(jié)果顯示為1.2MPa，求1）最大引用誤差δnm；2）可能出現(xiàn)的最大絕對誤差?m；3）示值相對誤差δx＝？【解】1）由精度等級可直接得到最大引用誤差，即δnm＝1.5%2）?m＝±2×1.5%＝±0.03MPa實(shí)例【例2】現(xiàn)有0.5級0～300℃和1.0級0～100℃的兩個溫度計，要測量80℃的溫度，試問采用哪一個溫度計好？【解】若采用0.5級溫度計?m＝±300×0.5%＝±1.5℃采用1.0級溫度計?m＝±100×1.0%＝±1℃結(jié)果表明，使用工作在量程下限時相對誤差較大。用1.0級儀表比用0

7、.5級儀表的示值相對誤差反而小，所以更合適。穩(wěn)定性和漂移漂移：穩(wěn)定性是指一定的工作條件，保持輸入信號不變時，輸出隨時間等變化而緩慢變化的程度。產(chǎn)生漂移的原因：系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化；周圍環(huán)境的變化（如溫度、濕度等）對輸出的影響。最常見的漂移是溫漂，即由于周圍的溫度變化而引起輸出的變化，進(jìn)一步引起系統(tǒng)的靈敏度發(fā)生漂移，即靈敏度漂移。分辨力：指能引起輸出量發(fā)生變化時輸入量的最小變化量，表明測試裝置分辨輸入量微小變化的能力。對于數(shù)字式儀表