的变化△y时，则定义: S=△y/△x
例如某位移测量系统在位移变化 1m时输出的电压变化有5mV， 则其灵敏度S＝5V/mm，
3.1 测试系统静态响应特性
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b)非线性度 标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。 F = B 100% A
c)回程误差
测试装置在输入量由小增大和由大减小的
系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和 ，即
若 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t) 则 x1(t)±x2(t) → y1(t)±y2(t)
b)比例性 （也称均匀性）
常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，
即:
若
x(t) → y(t)
则
kx(t) → ky(t)
c)微分性
分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最 小变化量，表明测试装置分辨输入量微小变化的 能力。
测量范围：是指测试装置能正常测量最小输入量 和最大输入量之间的范围。
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稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时， 输出量随时间变化的程度。 漂移：测量装置的测量特性随时间的慢变化。在规 定条件下，对一个恒定的输入在规定时间内的输出 变化，称为点漂；标称范围最低值处的点漂，称为 零点漂移。 可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的 一种描述。
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3.2 测试系统动态响应特性
对运行设备进行测量时，得到的测量 结果不仅受设备动态特性的影响，也会受 到测量系统动态特性的影响，因此需要对 测量系统的动态特性有清楚的了解。
（一）用传递函数或频率响应函数描述系统 的传递特性 ；
（二）测试系统对典型激励的响应函数 ； （三）测试系统特性参数的实验测定 ；
稳态输出将为同一频率的谐波信号，即
若
x(t)=Acos(ωt+φx)
则
y(t)=Bcos(ωt+φy)
线性系统的这些主要特性，特 别是符合叠加原理和频率保持性， 在测量工作中具有重要作用。
3.2 测试系统动态响应特性
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对运行设备进行测量时，得到的测量 结果不仅受设备动态特性的影响，也会受 到测量系统动态特性的影响，因此需要对 测量系统的动态特性有清楚的了解。
测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个 数值不同的输出量之间差值最大者为hmax，则 定义回程误差为
回程误差=(hmax/A)×100%
3.1 测试系统静态响应特性
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d) 静态响应特性的其他描述 精度：是与评价测试装置产生的测量误差大小有 关的指标。
灵敏阈：又称为死区，用来衡量测量起始点不灵 敏的程度。
（一）用传递函数或频率响应函数描述系统 的传递特性 ；
（二）测试系统对典型激励的响应函数 ； （三）测试系统特性参数的实验测定 ；
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(一)用传递函数或频率响应函数描述 系统的传递特性
2.传递函数 若系统的初始条件为零，对式（2-4）作
拉氏变换得
Y s an s n an1s n1 a1s a0 X s bm s m bm1s m1 b1s b0
y(t)
系统分析中的三类问题：
1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它 们推断系统的传输特性。 (系统辨识)
3)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它 们推断导致该输出的输入量。 (反求)
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估 计系统的输出量。(预测)
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测试系统基本要求 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输
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1.线性定常系统及其主要性质
系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系 数线性微分方程来描述：
dn y(t)
d n-1y(t)
dy(t)
a n dt n + a n-1 dt n-1 + a1 dt + a 0 y( t )
dm x(t)
d m-1x(t)
dx(t)
机械工程测试技术
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第三章 测试系统特性
本章学习要求： 1.建立测试系统的概念 2、掌握测试系统的动态特性 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法
重点：测试系统的动态特性 难点：测试系统的频率响应特性
预备知识：拉普拉斯变换
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测量系统的特性
入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一 的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定 另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。
线性 y
线性 y
非线性 yxxx来自三峡大学机械与材料学院
有关测试和测试装置的若干术语
1、测量、计量和测试 2、测量装置的误差和精确度 3、量程和测量范围 4、信噪比（SNR）
SNR
10 lg
N S
或SNR
V 20lg S
Nn
Vn
5、动态范围
DR 20 lg ymas ymin
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3.1 测量系统的静态特性 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。静态测量时， 测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。
a)灵敏度 当测试装置的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应
测试系统是执行测试任务的传感器、仪器 和设备的总称。
简单测试系统(光 电池)
失真
V
复杂测试系统(轴承缺陷检测)
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线性测量系统基本性质
无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统来 看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性 h(t)和输出y(t)三者之间的关系。
x(t)
h(t)
b m dt m + b m-1 dt m-1 + b1 dt + b0 x( t )
当 a n a … n-1 a 0和 … b m bm-1 b 0均为常数时，上式描述 的就是线性系统，也称为时不变线性系统
一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。
线性系统性质：
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a)叠加原理
系统对原输入信号的微分等于 原输出信号的微分，即
若
x(t) → y(t)
则
x'(t) → y'(t)
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d)积分性
当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原
输出信号的积分，即
若
x(t) → y(t)
则
∫x(t)dt → ∫y(t)dt
e)频率保持性
若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的