汽车工程测试技术基础(第3讲第2章测试装置动态特性与性能测试52)课件

第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/20221第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/20222第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及2.1测试系统及其主要性质

由若干相互联系、相互作用的传感器和仪器设备等元件为实现一定测试目的而组成的有机整体。一个完整的测试系统包括：传感器、信号处理、信号传输、信号采集、信号显示和记录等环节。传感器信号调理信号传输信号采集信号处理信号测量被测对象记录现实控制中心试验装置测试系统框图2.1.1测试系统的组成12/13/202232.1测试系统及其主要性质由若干相互联系、相互作用智能电子警察监测系统2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/20224智能电子警察监测系统2.1测试系统及其主要性质2.1.1号2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/20225号2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成122.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/202262.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/202272.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/(1)如果系统特性已知，通过对输出的观察分析，就能推断出相应的输入--测量；

如：压力测量,20bar/v

(3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计输出--输出信号的预测。如：压力测量,20bar，20bar/v，则输出1v测试系统输入输出图2－3测试系统、输入和输出(2)如果输入已知，通过对输出的观察分析，就能推断出测试系统的特性--系统或仪器的定度过程；如：压力测量,20bar---1v输出2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质12/13/20228(1)如果系统特性已知，通过对输出的观察分析，就若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述，则称该系统为线性定常系统，表示为：线性定常系统具有如下性质：叠加特性：比例特性：微分特性：积分特性：频率保持特性：2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质12/13/20229若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质⑴叠加性⑵比例性⑶微分

⑷积分：初始状态为零：t=0时，

⑸频率保持性：输入为某一频率的信号输出必为同一频率的信号12/13/2022102.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质⑴若用表示系统的输入、输出对应关系，则常系数线性系统具有如下基本性质：（1）叠加特性几个输入同时作用于系统时的输出，等于这些输入单独作用于系统时的输出的总和，即：（2）比例特性当系统输入增递大若干倍，其输出也增大若干倍。即：其中：——任意常数2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202211若用表示系统的输入、输出对应关系（3）微分特性系统对微分输入的响应，等同于原输入响应的微分，即：（4）积分特性若系统的初始状态为零，则系统对输入积分的响应等同于原输入响应的积分。即：（5）频率保持性若系统输入为某一频率的正弦（余弦）激励，则其稳态输出也将只有该同一频率而不改变。2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202212（3）微分特性2.3测试系统的静态特性的数学描述12/11频率保持性在动态测试中具有重要的作用：若已知系统是线性的，其输入的激励频率已知，那么测量信号中就只有与激励频率相同的频率成分才可能是由该激励引起的振动，而其它频率完全是噪声干扰。2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202213频率保持性在动态测试中具有重要的作用：若已知2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质

测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。

输入装置输出时域：x(t)h(t)y(t)传输特性：h(t)复数域：X(s)H(s)Y(s)H(s)频域:X(w)H(w)Y(w)H(w)12/13/2022142.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202215第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及测试装置的静态特性定义：表示被测量处于稳定状态，输入和输出都是不随时间变化的常量。任一静态系统的输入、输出关系可用下式表示：其中：——系统的输入（被测量）——系统的输出（测试结果）——常数

当时，表示即使在没有输入的情况下仍有输出，即当x(t)=0时，y(t)=a0通常称为系统的零点漂移。（2－1）2.2测试系统的静态特性12/13/202216测试装置的静态特性定义：任一静态系统的输入、输出关系可用下式在选择测试装置时，应注意其灵敏度的合理性？？？？灵敏度越高，测量范围？？稳定性？？？一、灵敏度：用来描述测试系统对被测量变化的反映年能力的指标1、当测试装置的输入，有一个增量，引起输出发生相应的变化，则称为该测试装置的灵敏度。灵敏度是一个有量纲量。2.2测试系统的静态特性12/13/202217在选择测试装置时，应注意其灵敏度的合理性？？？？一、灵敏度：2、放大倍数（增益）当测试装置的输入和输出为同一量纲时，灵敏度常称为放大倍数，此时灵敏度是无量纲量。3、灵敏度漂移实际在被测量不变的情况下，由于外界环境条件等因素的变化，也可能引起测试装置输出的变化，最后表现为灵敏度的变化，由此引起测试装置灵敏度的变化称为灵敏度漂移。灵敏度漂移Why????2.2测试系统的静态特性12/13/2022182、放大倍数（增益）3、灵敏度漂移2.2测试系统的静态特性任一静态系统的输入、输出关系可用下式表示：其中：——系统的输入（被测量）——系统的输出（测试结果）—非常数=f(t)为什么重要的计量分析室要恒温、恒湿？？？高精度低温漂电阻：温度系数最低可以做到正负5PPM/C2.2测试系统的静态特性12/13/202219任一静态系统的输入、输出关系可用下式表示：为什么重要的计量分1、定度曲线（实际特性曲线）在静态测试中，通常用试验的方法求取装置的输入、输出关系曲线，这种关系曲线称为定度曲线。2、拟合直线（理想直线）拟合直线的确定通常采用通过座标原点，并与定度曲线间的偏差的均方值（）为最小来确定。3、非线性度定度曲线偏离其拟合直线的程度就是非线性度。4、非线性度的表示在测试装置的标称输出范围A内，定度曲线与该拟合直线的最大偏差B与A的比值来表示非线性度。二、非线性度：输入和输出是否保持比例关系的程度2.2测试系统的静态特性12/13/2022201、定度曲线（实际特性曲线）二、非线性度：输入和输出是否保持非线性度=拟合直线定度曲线输入输出AyxB2.2测试系统的静态特性12/13/202221非线性度=拟合直线定度曲线输入输出AyxB2.2测试系统的1、滞后量实际测试装置对同一大小的输入量，其正向输入（输入量由小增大）和反向输入（输入量由大到小）的输出量数值的不同，其差值称为滞后量。2、回程误差测试装置全量程A内的最大滞后量和A之比值称为回程误差：三、回程误差（迟滞误差）2.2测试系统的静态特性12/13/2022221、滞后量2、回程误差三、回程误差（迟滞误差）2.2测试系四、重复性同一测试系统在相同的测试条件下对同一测试对象进行多次测量，其各次测试结果的接近程度。随机误差大，测试的重复性就差。灵敏度越高，重复性？？五、分辨率与分辨力分辨率是指测试系统能测量到最小输入量变化的能力，即能引起输出量发生变化的最小输入变化量，用△X表示。以满量程的百分数表示，无量纲；分辨力是指测试装置有效鉴别紧密相邻量值的能力，以最小量程的单位来表示，有量纲；2.2测试系统的静态特性12/13/202223四、重复性五、分辨率与分辨力2.2测试系统的静态特性12/六、精度与精确度精度：表示在相同测量条件下，重复测量同一被测量，测量仪器提供相近示值的能力，也表示测试装置的随机误差接近零的程度，常用误差限表示；精确度：测量仪器的指示值和被测真实值的符合程度；图1图22.2测试系统的静态特性12/13/202224六、精度与精确度图1图22.2测试系统的静态特性12/11我国仪表精度等级是如何划分的？

基本误差=最大绝对误差/仪表量程*100=（检测仪表的指示值-被测量真值）MAX/（测量上限-测量下限）*100%

精确度（简称精度）:将仪表的基本误差去掉“±”号及“%”号。

目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有:0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。

如果某台测温仪表的基本误差为±1.0%，则认为该仪表的精确度等级符合1.0级。如果某台测温仪表的基本误差为±1.3%,则认为该仪表的精确度等级符合1.5级。

级数越小，精度（准确度）就越高。

科学实验用的仪表精度等级在0.05级以上；工业检测用仪表多在0.1～4.0级，其中校验用的标准表多为0.1或0.2级工业检测用仪表多在0.1～4.0级。2.2测试系统的静态特性12/13/202225我国仪表精度等级是如何划分的？

2.2测试系统的静态特性1第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202226第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及测试装置的动态特性——指测试装置的输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系。测试装置的输入量变化时，其输出量会受到：

研究对象的动态特性的影响

测试装置动态特性的影响为降低和消除测试装置的动态特性给测量带来的误差，必须掌握并考察测试装置的动态特性，为此要建立数学模型；测试装置一般是线性系统，所以它们的数学模型是常系数线性微分方程。当描述一个系统的微分方程已知，研究系统的动态特性的最基本的方法是解微分方程式。这种方法的优点是物理意义比较明确，并能给出全过程的数值解。2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202227测试装置的动态特性——指测试装置的输入量随时间变化时，其输出2.3测试系统的静态特性的数学描述H(s)的几个特点：⑴H(s)只表达系统的传输特性与x(t)及系统的初始状态无关⑵H(s)不拘泥于系统的物理结构，只反映系统的传输特性⑶H(s)反映x(t),y(t)量纲变换关系⑷稳定系统：二、频率响应函数H(w)[稳定](一)求法:

以代入H(s)12/13/2022282.3测试系统的静态特性的数学描述H(s)的几个特点：二、2.3测试系统的静态特性的数学描述频率响应函数：H(w)=P(w)+jQ(w)H(jw),H(w)

稳定输出信号和输入信号的幅值比。12/13/2022292.3测试系统的静态特性的数学描述频率响应函数：H(w)2.3测试系统的静态特性的数学描述的物理意义：表征系统对输入信号中各个频率分量的幅值的缩放能力和对相位角前后移动的能力。注意：H(w):信号输入与稳态输出的关系。H(s):稳态+瞬态。

(二)、幅、相频特性及图像描述

1、H(w)：A(w)—w幅频特性相频特性2、H(w)=P(w)+jQ(w)P(w)—w实频特性Q(w)—w虚频特性12/13/2022302.3测试系统的静态特性的数学描述的物理意义：表征系统对输2.3测试系统的静态特性的数学描述H(s):传递函数复数域

伯德图奈魁斯特图

(三)脉冲响应函数

x(t)y(t)h(t)求：y(t)=?

X(s)H(s)Y(s)当X(s)=1Y(s)＝X(s)H(s)=H(s)h(t):

装置的传输特性在时域中的描述。

h(t):脉动响应函数时域

H(w):频率响应函数频域

12/13/2022312.3测试系统的静态特性的数学描述H(s):传递函数第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202232第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及2.4典型测试系统的动态特性分析令RC=

时间常数2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性12/13/2022332.4典型测试系统的动态特性分析令RC=时间常数2.2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性归一化处理:

12/13/2022342.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性⑴当（误差不超过2％）系统相当于一个积分器

一阶系统适：测缓变或低频的被测量

（2）当12/13/2022352.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性（3）时间常数

决定了此装置的适用频率范围一阶装置的脉冲响应函数：

12/13/2022362.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性1一阶系统典型系统的动态响应12/13/2022372.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析例1:用一个时间常数为0.3s的一阶装置去测量周期为1s的正弦信号,问幅值误差将是多少?若周期为5s呢?结果如何?解:幅值误差:一阶系统:当装置的周期为1s,5s时:12/13/2022382.4典型测试系统的动态特性分析例1:用一个时间常数为0.2.4典型测试系统的动态特性分析所以,信号频率越小,幅值误差越小.12/13/2022392.4典型测试系统的动态特性分析所以,信号频率越小,幅值误2.4典型测试系统的动态特性分析例2.求周期信号传递函数为

通过解：x(t)由两股信号组成

信号通过的装置的装置后所得到的稳定响应？

12/13/2022402.4典型测试系统的动态特性分析例2.求周期信号传递函数2.4典型测试系统的动态特性分析幅频特性：相频特性：其对两股信号分量的幅值增益及相移分别为：12/13/2022412.4典型测试系统的动态特性分析幅频特性：相频特性：其对两2.4典型测试系统的动态特性分析据叠加性：x(t)的稳态输出y(t)为即：

12/13/2022422.4典型测试系统的动态特性分析据叠加性：x(t)的稳态输第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202243第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及2.5信号失真及其不失真的条件：常数倍，时间上延迟了

波形不失真条件：

常数线性表明：输出波形与输入波形精确一致，只是幅值放大了12/13/2022442.5信号失真及其不失真的条件：常数倍，时间上延迟了波2.5信号失真及其不失真的条件幅值失真：

常数所引起的失真相位失真：

与w不成线性关系引起的失真问题：单一频率的信号进入线性定常系统，是否会产生失真

装置一阶：响应满足不失真条件的通频带边宽二阶：12/13/2022452.5信号失真及其不失真的条件幅值失真：常数所引起2.5信号失真及其不失真的条件12/13/2022462.5信号失真及其不失真的条件12/11/202246例：一力传感器具有二阶动态特性，传递函数

已知传感器的固有频率

阻尼比

试问:用它测量频率分别为600Hz和400Hz的正弦交变力时，相对幅值误差和相位差？解：该传感器的频率特性为：12/13/202247例：一力传感器具有二阶动态特性，传递函数已知传感器的固有频当测量

的交变力时

相位差：

当测量

的交变力时

12/13/202248当测量的交变力时相位差：当测量的交变力时12/11相位差：

可见：

时，

对于

12/13/202249相位差：可见：时，对于12/11/202249幅值情况：

存在幅值误差

相位情况：时间滞后：

可认为无相位失真

12/13/202250幅值情况：存在幅值误差相位情况：可认为无相位失真12/第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202251第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe学习总结经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量学结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。WhenYouDoYourBest,FailureIsGreat,SoDon'TGiveUp,StickToTheEnd演讲人：XXXXXX时间：XX年XX月XX日

结束语第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202254第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202255第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及2.1测试系统及其主要性质

由若干相互联系、相互作用的传感器和仪器设备等元件为实现一定测试目的而组成的有机整体。一个完整的测试系统包括：传感器、信号处理、信号传输、信号采集、信号显示和记录等环节。传感器信号调理信号传输信号采集信号处理信号测量被测对象记录现实控制中心试验装置测试系统框图2.1.1测试系统的组成12/13/2022562.1测试系统及其主要性质由若干相互联系、相互作用智能电子警察监测系统2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/202257智能电子警察监测系统2.1测试系统及其主要性质2.1.1号2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/202258号2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成122.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/2022592.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/2.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/13/2022602.1测试系统及其主要性质2.1.1测试系统的组成12/(1)如果系统特性已知，通过对输出的观察分析，就能推断出相应的输入--测量；

如：压力测量,20bar/v

(3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计输出--输出信号的预测。如：压力测量,20bar，20bar/v，则输出1v测试系统输入输出图2－3测试系统、输入和输出(2)如果输入已知，通过对输出的观察分析，就能推断出测试系统的特性--系统或仪器的定度过程；如：压力测量,20bar---1v输出2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质12/13/202261(1)如果系统特性已知，通过对输出的观察分析，就若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述，则称该系统为线性定常系统，表示为：线性定常系统具有如下性质：叠加特性：比例特性：微分特性：积分特性：频率保持特性：2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质12/13/202262若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质⑴叠加性⑵比例性⑶微分

⑷积分：初始状态为零：t=0时，

⑸频率保持性：输入为某一频率的信号输出必为同一频率的信号12/13/2022632.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质⑴若用表示系统的输入、输出对应关系，则常系数线性系统具有如下基本性质：（1）叠加特性几个输入同时作用于系统时的输出，等于这些输入单独作用于系统时的输出的总和，即：（2）比例特性当系统输入增递大若干倍，其输出也增大若干倍。即：其中：——任意常数2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202264若用表示系统的输入、输出对应关系（3）微分特性系统对微分输入的响应，等同于原输入响应的微分，即：（4）积分特性若系统的初始状态为零，则系统对输入积分的响应等同于原输入响应的积分。即：（5）频率保持性若系统输入为某一频率的正弦（余弦）激励，则其稳态输出也将只有该同一频率而不改变。2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202265（3）微分特性2.3测试系统的静态特性的数学描述12/11频率保持性在动态测试中具有重要的作用：若已知系统是线性的，其输入的激励频率已知，那么测量信号中就只有与激励频率相同的频率成分才可能是由该激励引起的振动，而其它频率完全是噪声干扰。2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202266频率保持性在动态测试中具有重要的作用：若已知2.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质

测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。

输入装置输出时域：x(t)h(t)y(t)传输特性：h(t)复数域：X(s)H(s)Y(s)H(s)频域:X(w)H(w)Y(w)H(w)12/13/2022672.1.2测试系统的主要性质2.1测试系统及其主要性质第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202268第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及测试装置的静态特性定义：表示被测量处于稳定状态，输入和输出都是不随时间变化的常量。任一静态系统的输入、输出关系可用下式表示：其中：——系统的输入（被测量）——系统的输出（测试结果）——常数

当时，表示即使在没有输入的情况下仍有输出，即当x(t)=0时，y(t)=a0通常称为系统的零点漂移。（2－1）2.2测试系统的静态特性12/13/202269测试装置的静态特性定义：任一静态系统的输入、输出关系可用下式在选择测试装置时，应注意其灵敏度的合理性？？？？灵敏度越高，测量范围？？稳定性？？？一、灵敏度：用来描述测试系统对被测量变化的反映年能力的指标1、当测试装置的输入，有一个增量，引起输出发生相应的变化，则称为该测试装置的灵敏度。灵敏度是一个有量纲量。2.2测试系统的静态特性12/13/202270在选择测试装置时，应注意其灵敏度的合理性？？？？一、灵敏度：2、放大倍数（增益）当测试装置的输入和输出为同一量纲时，灵敏度常称为放大倍数，此时灵敏度是无量纲量。3、灵敏度漂移实际在被测量不变的情况下，由于外界环境条件等因素的变化，也可能引起测试装置输出的变化，最后表现为灵敏度的变化，由此引起测试装置灵敏度的变化称为灵敏度漂移。灵敏度漂移Why????2.2测试系统的静态特性12/13/2022712、放大倍数（增益）3、灵敏度漂移2.2测试系统的静态特性任一静态系统的输入、输出关系可用下式表示：其中：——系统的输入（被测量）——系统的输出（测试结果）—非常数=f(t)为什么重要的计量分析室要恒温、恒湿？？？高精度低温漂电阻：温度系数最低可以做到正负5PPM/C2.2测试系统的静态特性12/13/202272任一静态系统的输入、输出关系可用下式表示：为什么重要的计量分1、定度曲线（实际特性曲线）在静态测试中，通常用试验的方法求取装置的输入、输出关系曲线，这种关系曲线称为定度曲线。2、拟合直线（理想直线）拟合直线的确定通常采用通过座标原点，并与定度曲线间的偏差的均方值（）为最小来确定。3、非线性度定度曲线偏离其拟合直线的程度就是非线性度。4、非线性度的表示在测试装置的标称输出范围A内，定度曲线与该拟合直线的最大偏差B与A的比值来表示非线性度。二、非线性度：输入和输出是否保持比例关系的程度2.2测试系统的静态特性12/13/2022731、定度曲线（实际特性曲线）二、非线性度：输入和输出是否保持非线性度=拟合直线定度曲线输入输出AyxB2.2测试系统的静态特性12/13/202274非线性度=拟合直线定度曲线输入输出AyxB2.2测试系统的1、滞后量实际测试装置对同一大小的输入量，其正向输入（输入量由小增大）和反向输入（输入量由大到小）的输出量数值的不同，其差值称为滞后量。2、回程误差测试装置全量程A内的最大滞后量和A之比值称为回程误差：三、回程误差（迟滞误差）2.2测试系统的静态特性12/13/2022751、滞后量2、回程误差三、回程误差（迟滞误差）2.2测试系四、重复性同一测试系统在相同的测试条件下对同一测试对象进行多次测量，其各次测试结果的接近程度。随机误差大，测试的重复性就差。灵敏度越高，重复性？？五、分辨率与分辨力分辨率是指测试系统能测量到最小输入量变化的能力，即能引起输出量发生变化的最小输入变化量，用△X表示。以满量程的百分数表示，无量纲；分辨力是指测试装置有效鉴别紧密相邻量值的能力，以最小量程的单位来表示，有量纲；2.2测试系统的静态特性12/13/202276四、重复性五、分辨率与分辨力2.2测试系统的静态特性12/六、精度与精确度精度：表示在相同测量条件下，重复测量同一被测量，测量仪器提供相近示值的能力，也表示测试装置的随机误差接近零的程度，常用误差限表示；精确度：测量仪器的指示值和被测真实值的符合程度；图1图22.2测试系统的静态特性12/13/202277六、精度与精确度图1图22.2测试系统的静态特性12/11我国仪表精度等级是如何划分的？

基本误差=最大绝对误差/仪表量程*100=（检测仪表的指示值-被测量真值）MAX/（测量上限-测量下限）*100%

精确度（简称精度）:将仪表的基本误差去掉“±”号及“%”号。

目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有:0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。

如果某台测温仪表的基本误差为±1.0%，则认为该仪表的精确度等级符合1.0级。如果某台测温仪表的基本误差为±1.3%,则认为该仪表的精确度等级符合1.5级。

级数越小，精度（准确度）就越高。

科学实验用的仪表精度等级在0.05级以上；工业检测用仪表多在0.1～4.0级，其中校验用的标准表多为0.1或0.2级工业检测用仪表多在0.1～4.0级。2.2测试系统的静态特性12/13/202278我国仪表精度等级是如何划分的？

2.2测试系统的静态特性1第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202279第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及测试装置的动态特性——指测试装置的输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系。测试装置的输入量变化时，其输出量会受到：

研究对象的动态特性的影响

测试装置动态特性的影响为降低和消除测试装置的动态特性给测量带来的误差，必须掌握并考察测试装置的动态特性，为此要建立数学模型；测试装置一般是线性系统，所以它们的数学模型是常系数线性微分方程。当描述一个系统的微分方程已知，研究系统的动态特性的最基本的方法是解微分方程式。这种方法的优点是物理意义比较明确，并能给出全过程的数值解。2.3测试系统的静态特性的数学描述12/13/202280测试装置的动态特性——指测试装置的输入量随时间变化时，其输出2.3测试系统的静态特性的数学描述H(s)的几个特点：⑴H(s)只表达系统的传输特性与x(t)及系统的初始状态无关⑵H(s)不拘泥于系统的物理结构，只反映系统的传输特性⑶H(s)反映x(t),y(t)量纲变换关系⑷稳定系统：二、频率响应函数H(w)[稳定](一)求法:

以代入H(s)12/13/2022812.3测试系统的静态特性的数学描述H(s)的几个特点：二、2.3测试系统的静态特性的数学描述频率响应函数：H(w)=P(w)+jQ(w)H(jw),H(w)

稳定输出信号和输入信号的幅值比。12/13/2022822.3测试系统的静态特性的数学描述频率响应函数：H(w)2.3测试系统的静态特性的数学描述的物理意义：表征系统对输入信号中各个频率分量的幅值的缩放能力和对相位角前后移动的能力。注意：H(w):信号输入与稳态输出的关系。H(s):稳态+瞬态。

(二)、幅、相频特性及图像描述

1、H(w)：A(w)—w幅频特性相频特性2、H(w)=P(w)+jQ(w)P(w)—w实频特性Q(w)—w虚频特性12/13/2022832.3测试系统的静态特性的数学描述的物理意义：表征系统对输2.3测试系统的静态特性的数学描述H(s):传递函数复数域

伯德图奈魁斯特图

(三)脉冲响应函数

x(t)y(t)h(t)求：y(t)=?

X(s)H(s)Y(s)当X(s)=1Y(s)＝X(s)H(s)=H(s)h(t):

装置的传输特性在时域中的描述。

h(t):脉动响应函数时域

H(w):频率响应函数频域

12/13/2022842.3测试系统的静态特性的数学描述H(s):传递函数第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及其主要性质2.2测试系统的静态特性2.3测试系统的静态特性的数学描述2.4典型测试系统的动态特性分析2.5信号失真及其不失真的条件2.6测试系统的动态特性指标测试2.7改善测试系统性能指标的途径12/13/202285第2章测试装置动态特性与性能测试主讲内容2.1测试系统及2.4典型测试系统的动态特性分析令RC=

时间常数2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性12/13/2022862.4典型测试系统的动态特性分析令RC=时间常数2.2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性归一化处理:

12/13/2022872.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性⑴当（误差不超过2％）系统相当于一个积分器

一阶系统适：测缓变或低频的被测量

（2）当12/13/2022882.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性（3）时间常数

决定了此装置的适用频率范围一阶装置的脉冲响应函数：

12/13/2022892.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率特性1）一阶系统频率特性1一阶系统典型系统的动态响应12/13/2022902.4典型测试系统的动态特性分析2.4.1测试系统的频率2.4典型测试系统的动态特性分析例1:用一个时间常数为0.3s的一阶装置去测量周期为1s的正弦信号,问幅值误差将是多少?若周期为5s呢?结果如何?解:幅值误差:一阶系统:当装置的周期为1s,5s时:12/13/2022912.4典型测试系统的动态特性分析例1:用一个时间常数为0.2.4典型测试系统的动态特性分析所以,