测试装置的基本特性教学大纲

第二章 测试装置的基本特性一、 知识要点及要求1、掌握线性系统及其主要特性。2、掌握测试装置的动态特性及静态特性。3、掌握一、二阶测试装置的频率响应特性。4、掌握测试装置的不失真测试条件。二、 重点内容1、测试装置的基本要求测试装置的基本特性主要讨论测试装置及其输入、输出的关系。理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入输出关系。即，对应于某一输入量，都只有单一的输出量与之对应 。知道其中的一个量就可以确定另一个量。2、线性系统及其主要性质线性系统的输入 与输出 之间的关系可用下面的常系数线性微分方程)(tx)(ty)()()( 0111 txbdtdtxbdtx yaatymmnn 来描述时，则称该系统为时不变线性系统，也称定常线性系统。式中 为时t间自变量， 、 、 、 和 、 、 、 均为常数。na11a0n110时不变线性系统的主要性质：1）叠加原理特性2）比例特性3）系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数4） 如系统的初始状态均为零，则系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。5）频率保持性3、测试装置的静态特性测试装置的静态特性就是在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。描述测试装置静特性的主要指标有：1） 线性度是指测量装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度。作为技术指标则采用线性误差来表示，即用在装置标称输出范围 A 内，校准曲线与拟合直线的最大偏差 B 来表示。也可用相对误差来表示，如线性误差 %10A2）灵敏度 S 当装置的输入 有一个变化量 ，引起输出 发生相应的变xxy化为 ，则定义灵敏度为：ydx3）回程误差 当输入量由小增大和由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量却往往存在着差值，把在全测量范围内，最大的差值 称为回程误差。h4）稳定度和漂移稳定度是指测量装置在规定条件下保持其测量特性恒定不变的能力。测量装置的测量特性随时间的慢变化，称为漂移。4 测试装置的动态特性动态特性是指输入随时间变化时，测试装置输入与输出间的关系。1) 传递函数 传递函数是测试装置动特性的复频域描述，它表达了系)(sH统的传递特性。2）频率响应函数 ，它是测试装置动态特性的频域描述，)()(jeAj它描述了系统的简谐输入和其稳态输出的关系。3）脉冲相应函数 它是测试装置动态特性的时域描述。)(th5 测试装置对任意输入的响应测试装置对任意输入信号 的响应 为输入信号 与此测试装置单位)(tx)(ty)(tx脉冲响应函数 的卷积，即)(th)(txy6 不失真测试的条件要使信号通过测试装置后不产生波形失真，测试装置的幅频和相频特性应分别满足常数0)(At7 测试装置的典型环节传递函数1）零阶系统 SsH)(2）一阶系统 13）二阶装置 22)(nssn8 测试状态动特性的测试测试装置动态特性的测试方法主要有：频率响应法和阶跃响应法。三、思考习题1、填空题1) 某一阶系统的频率响应函数为 ，输入信号 ，12)(jjH2sin)(ttx则输出信号 的频率为 ，幅值 ，相位 )(tyy。2）当测试系统的输出 与输入 之间的关系为 时，该)(ty)(tx )()(0txAt系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为 。)(jH3）传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 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。2 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 和 ，则两环节串联组成的测试系统，)(1Q)(2其相频特性为 。（1） （2） （3）)(1Q)()(21)()(21Q（4） 214）一阶系统的阶跃响应中，超调量 。（1）存在，但附录：1. 该实验的实验信号处理框图如图 18.6 所示第四章 信号调理、处理和记录一、知识要点及要求1、掌握电桥电路的输出特性2、了解常用中间变换电路的特点、应用3、了解实际滤波器的特性参数4、了解记录仪器的公用、性能二、重点内容1、电桥平衡的定义：电桥的输出电压为零。2、平衡条件直流电桥 4231R交流电桥 423100Z3、应变电桥输出电压表达式半桥单臂 04eRy半桥双臂 021y全桥 0eRy4、调制：用低频信号来控制高频振荡信号（载波）的某个参数（幅值、频率或相位） ，使已调波的这个参数随调制信号作有规律的变化，以利于实现信号的放大或传输。5、解调：从已调波中恢复出调制信号的过程，称为解调。6、调幅：调幅是将一个高频简谐信号（载波）与测试信号（调制信号）相乘，使高频信号的幅值随测试信号的变化而变化。7、调频：调频是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器的输出是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。8、滤波器（1）滤波器的分类：从选频角度，可将滤波器分为：低通、高通、带通和带阻滤波器。其中低通滤波器是最根本的。（2）滤波器的截止频率 ， ：幅频特性曲线降为最大值的 倍时对应1cf2 21的频率为截止频率。（3）滤波器的带宽 ： 表征带通滤波器的频率分辨能力， 越小