机械工程测试技术PPT教学课件-第三章 测量装置的基本特性.ppt

第三章测量装置的基本特性
学习要求


、频域条件


3. 测量装置的基本特性
概述
概述
把测量装置作为一个系统来看待,工程测量问题化为处理输入、系统传输特性和输出三者之间的关系。
x(t)
h(t)
H(s)
X(s)
y(t)
Y(s)
(1)系统辨识:输入、输出可测量,推断系统传输特性。
(2)反求:系统特性已知,输出可测量,推断输入。
(3)预测:输入和系统特性已知,推断和估计系统的输出。
系统分析中的三类问题:
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,其中以输出和输入成线性关系最佳。
实际的测试装置只能在一定工作范围和一定误差范围内满足线性要求。
x
y
线性
x
y
线性
x
y
非线性
概述
时不变(定常)线性系统
二、线性系统及其主要性质
一般在工程中使用的测试装置都可以当作时不变线性系统处理。
概述
1. 线性系统
概述
2. 时不变线性系统性质
(1)叠加性
(2)比例性
(3)微分性
概述
(4)积分性
(5)频率保持性
线性系统的叠加原理和频率保持性,在测量工作中具有重要作用。如从复杂输入信号频域角度分析其对应的输出。
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。
测量装置的静态特性
测量装置的静态特性
静态测量时系统的微分方程:
实际的测量装置的S不是常数,测量装置的静态特性就是对实际测量装置与理想定常线性系统的接近程度的描述。
测量装置输入输出曲线与理想直线的偏离程度,用测量装置校准曲线与规定直线之间的最大偏差表示。
1. 线性误差
测量装置的静态特性
x
y
B
A
校准曲线:被测量的实际值与测量装置示值之间的曲线,用规定直线拟合。
规定直线的确定方法
测量装置的静态特性
(1)端基直线
测量系统输入输出曲线的两端点连线
A
x
y
B
(2)独立直线
采用最小二乘法使其与校准曲线之间偏差最小
2. 灵敏度、鉴别力阈、分辨力
测量装置的静态特性
灵敏度:系统输出信号的变化相对
于输入信号变化的比值。
例:平板电容传感器
线性检测装置 S为常数:
非线性检测装置S为变量: