(3.3.2)--机械测试第2章 第一节.ppt

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1、第一节第一节 概述概述系统h(t)H(s)输入x(t)X(s)输出y(t)Y(s)一对测试装置的基本要求一对测试装置的基本要求 理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入输出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(一个输入量对应一个输入量对应唯一确定的输出量），唯一确定的输出量），且以输入和输出成线性关系为最佳。且以输入和输出成线性关系为最佳。1)已知输入已知输入x(t),输出输出y(t),可推出传输特性可推出传输特性h(t)2)已知传输特性已知传输特性h(t),输出输出y(t),可推出输入可推出输入x(t)3)已知输入已知输入x(t)和特性和特性h(t),可推断出可推断出y(t)

2、二线性系统及其主要性质二线性系统及其主要性质 线性时不变 系统或线性 定常系统。线性系统主要性质：1叠加原理：叠加原理：2比例性：比例性：3微分性：微分性：4积分性：积分性：5频率保持性：频率保持性：若输入为某一频率的简谐信号，则其稳态输出若输入为某一频率的简谐信号，则其稳态输出 是同一频率的简谐信号。是同一频率的简谐信号。三有关测试和测试装置的若干术语三有关测试和测试装置的若干术语 静态测量静态测量:指测量期间被测量值可认为是恒定的测量指测量期间被测量值可认为是恒定的测量 动态测量：为确定量的瞬时值及其随时间变化的量所进行的测量动态测量：为确定量的瞬时值及其随时间变化的量所进行的测量 测试装

3、置的示值误差测试装置的示值误差=测试装置的示值被测量的真值测试装置的示值被测量的真值1真值：真值：约定真值：在实际测量中，通常利用被测量的实际值、已修约定真值：在实际测量中，通常利用被测量的实际值、已修正过的算术平均值、计量标准器所复现的量值作为约定真值正过的算术平均值、计量标准器所复现的量值作为约定真值正确度（反映系统误差大小）正确度（反映系统误差大小）精密度（反映随机误差大小）精密度（反映随机误差大小）精确度（综合影响大小）精确度（综合影响大小）测试装置总误差测试装置总误差=系统误差系统误差+随机误差随机误差2精度：精度：理论真值：只有按规定在特定条件下保存在国际计量局理论真值：只有按规定

4、在特定条件下保存在国际计量局的基准，可认为是某量的真值。的基准，可认为是某量的真值。术语说明术语说明n在任何测量工作中，测量误差是不可避免的，测量在任何测量工作中，测量误差是不可避免的，测量值只是被测参数真值的某个近似值。由于误差的性值只是被测参数真值的某个近似值。由于误差的性质不同，它们对测量值的影响程度也各不相同。质不同，它们对测量值的影响程度也各不相同。n精密度是指在测量某一参数中测量值的密集（或重精密度是指在测量某一参数中测量值的密集（或重复性）程度。复性）程度。n正确度是指测量值与真值符合的程度。正确度是指测量值与真值符合的程度。n精度（精确度、准确度）是综合地反映精密度和正精度（精

5、确度、准确度）是综合地反映精密度和正确度的指标，它反映了测量的总误差，即表达测量确度的指标，它反映了测量的总误差，即表达测量结果与被测量真值的接近程度结果与被测量真值的接近程度。精确度高精确度高正确度正确度高精密度精密度高示值绝对误差示值绝对误差引用值（量程）引用值（量程）3引用误差引用误差=100%（采用相对误差的形式来表示仪表所具有的测量精度）（采用相对误差的形式来表示仪表所具有的测量精度）上面三个图中各图的中心代表真值的位置，图中小黑点代表上面三个图中各图的中心代表真值的位置，图中小黑点代表测量值的位置。测量值的位置。图图a)表示精密度和正确度都好，因而精度也好的情况；表示精密度和正确度

6、都好，因而精度也好的情况；图图b)表示精密度好，但正确度差的情况；表示精密度好，但正确度差的情况；图图c)表示精密度差，正确度好的情况表示精密度差，正确度好的情况 100.099.4150100%=0.4%SNR=10lgNsNndBSNR=20lgVsVndB例：某电压表，示值范围为例：某电压表，示值范围为0150v，当其示值为当其示值为1000v时，时，测得电压实际值为测得电压实际值为994v，求其引用误差。求其引用误差。引用误差引用误差=(仪表的精度等级分为仪表的精度等级分为7级：级：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0)所以该仪表为所以该仪表为0.5级的电压表。级的电

7、压表。信噪比信噪比Ns-信号功率信号功率Nn-噪声功率噪声功率 或或 Vs-信号电压信号电压Vn-噪声电压噪声电压测量范围：指使该装置的误差处于允许极限内它所能测量范围：指使该装置的误差处于允许极限内它所能 测量的被测量值的范围。测量的被测量值的范围。对于动态测量的装置还表明在允许误差范围内所对于动态测量的装置还表明在允许误差范围内所能测量的频率范围。能测量的频率范围。量程：测量装置的示值范围的上、下限之差的模。量程：测量装置的示值范围的上、下限之差的模。量程和测量范围量程和测量范围 动态范围动态范围标定标定n标定的主要作用是：标定的主要作用是：n1）确定仪器或测量系统的输入）确定仪器或测量系

8、统的输入输出关系，赋予仪输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；器或测量系统分度值；n2）确定仪器或测量系统的静态特性指标；）确定仪器或测量系统的静态特性指标；n3）消除系统误差，改善仪器或系统的正确度。）消除系统误差，改善仪器或系统的正确度。n在科学测量中，标定是一个不容忽视的重要步骤。在科学测量中，标定是一个不容忽视的重要步骤。测试装置的静态特性测试装置的静态特性u静态特性是由静态标定来确定的；静态特性是由静态标定来确定的；u静态标定：是一个实验过程，只改变测量静态标定：是一个实验过程，只改变测量装置的一个输入量，其他所有的可能输入装置的一个输入量，其他所有的可能输入严格保持不变，测量对应的输

9、出量，得到严格保持不变，测量对应的输出量，得到输入和输出之间的关系；输入和输出之间的关系；u在静态标定中，当以要测量的量作为输入在静态标定中，当以要测量的量作为输入时，得到的输入与输出之间的关系作为静时，得到的输入与输出之间的关系作为静态特性；态特性；静态标定过程：为研究测量装置的原理和结构细节，还要确定其他各种可能输为研究测量装置的原理和结构细节，还要确定其他各种可能输入与输出之间的关系，据此可估计入与输出之间的关系，据此可估计（图（图21）环境条件的变化与干扰输入对测量过程的影响；环境条件的变化与干扰输入对测量过程的影响；环境条件的变化与干扰输入所产生的测量误差。环境条件的变化与干扰输入所

10、产生的测量误差。n测量装置的静态标定测量装置的静态标定u实际标定过程如图实际标定过程如图2 22 2，主要考虑其他量，主要考虑其他量不会严格保持不变。不会严格保持不变。u若标定结果有意义，输入和输出变量的测量必须精确；若标定结果有意义，输入和输出变量的测量必须精确；u用来定量输入、输出变量的仪器和技术统称为标准；用来定量输入、输出变量的仪器和技术统称为标准；u变量的测量精度以测量误差量化，即测量值与真值的差；变量的测量精度以测量误差量化，即测量值与真值的差；u真值：用精度最高的最终标准得到的测量值；真值：用精度最高的最终标准得到的测量值；u标准传递和实例（图标准传递和实例（图2 23 3）。）。标准砝码标准砝码标准砝码产标准砝码产生的压力生的压力被标定压力被标定压力传感器传感器实验室压力实验室压力传感器传感器活塞式压力活塞式压力标定器标定器实验室用标实验室用标定器定器标准和标准传递标准和标准传递返回目录返回目录