测量装置的静态特性是通过某种意义的静态标定过程来确定的。 静态标定过程如图2-1所示。
图2-1
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§2.1 测试系统概论
测量装置的静态标定如图2-2所示。
图2-2
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§2.1 测试系统概论
2. 标准和标准传递
用来定量变量的仪器和技术统称为标准。标准传递如图2-3所示。
14
图2-3
§2.1 测试系统概论
y 灵敏度 x
x
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第二章 测试系统的特性
§2.2 测试系统的静态特性
三、静态特性的主要指标 2、灵敏度 标称灵敏度 灵敏度漂移 灵敏度的单位
24
第二章 测试系统的特性
机械工程测试技术基础
§2.2 测试系统的静态特性
三、静态特性的主要指标 3、回程误差
回程误差也称为迟滞，是描述测量装置同输入变化方向有 关的输出特性。 测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，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:hmax
4. 典型测试系统的动态特性分析
5. 实现不失真测试的条件
第二章、测试装置的基本特性
本章学习要求：
1.建立测试系统的概念 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
第二章 测试装置的基本特性
§2.1 测试系统概论
一、测试系统
测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和 设备的总称。
用实验的方法获取测试系统输入输出关系的曲线的过程。
2、标定曲线
当测试装置输入标准量值时，所得到的系统输入输出关 系曲线。
测试装置静态特性指标是以标定曲线为依据而获 得的。
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§2.2 测试系统的静态特性
三、静态特性的主要指标
1、线性度
线性度是指测量装置输入、 输出之间的关系与理想比例 关系的偏离程度。如图2-4a、 b所示。 标定曲线与拟合直线的偏 离程度。
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第二章 测试系统的特性
§2.2 测试系统的静态特性
一、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。
测试装置静态测量时，描述其输入输出之间的关 系曲线、方程或表格等，称为该装置的静态特性。
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第二章 测试系统的特性
§2.2 测试系统的静态特性
二、静态特性曲线 1、标定的概念
简单测试系统(光电池)V来自4第二章 测试装置的基本特性 §2.1 测试系统概论 一、测试系统 复杂测试系统(轴承缺陷检测)
加速度计
带通滤波器
包络检波器
5
第二章 测试装置的基本特性 §2.1 测试系统概论 二、对测试系统的基本要求
测试系统 输入
X(t) X(S)
h(t)
H(S)
y(t) Y(S)
输出
3. 测量装置的动态特性
当被测量即输入量随时间快速变化时，测量输入与相应输出之 间动态关系的数学描述。 4. 测量装置的负载特性 测量装置或测量系统：是由传感器、测量电路、前置放大、信 号调理、直到数据存储或显示等环节组成。 当传感器安装到被测物体上或进入被测介质：要从物体与介质 中吸收能量或产生干扰，使被测物理量偏离原有的数值，从而不 可能实现理想的测量，这种现象称为负载效应。 5. 测量装置的抗干扰性 测量装置在测量过程中要受到各种干扰：包括电源干扰、环境干 扰和信道干扰。
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图2-4
第二章 测试系统的特性
§2.2 测试系统的静态特性
y A Bmax
Bmax 非线性度 100% A
0
x
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第二章 测试系统的特性
机械工程测试技术基础
§2.2 测试系统的静态特性
1、线性度 线性误差是以一定的拟合直线或理想直线为基准直线算 出来的。因而，基准直线不同，所得线性度也不同。
第一节 概述 第二节 测量装置的静态特性 第三节 测量装置的动态特性
第四节 测试装置对任意输入的影响 第五节 实现不失真测量的条件 第六节 测量装置动态特性的测量 第七节 负载效应
第八节 测量装置的抗干扰
第二章、测试装置的基本特性
本章学习内容：
1.概述
2.测试系统特性的静态特性
3.测试系统特性的动态特性
测试系统应该具有： 单值的、确定的输入—输出关系。
不失真测量！
6
第二章 测试装置的基本特性
不失真测量：
语音片段1(Good)
语音片段2(bad)
§2.1 测试系统概论 三、线性时不变系统及其主要性质 线性系统(时域描述) 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：
m
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 稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 若 则 x(t)=Acos(ωt+φx) 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。
§2.1 测试系统概论
四、测试装置的特性
1.测量装置的静态特性
y A hmax
x
25
§2.2 测试系统的静态特性
4、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。
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§2.2 测试系统的静态特性
5、零点漂移和灵敏度漂移
零点漂移是测量装置的输出偏离原始零点的距离，如图2-6所示。
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图2-6
第二章 测试系统的特性
§2.2 测试系统的静态特性
21
第二节 测量装置的静态特性
2、灵敏度
灵敏度定义为单位输入 变化所引起的输出的变化，
通常使用理想直线的斜率
作为测量装置的灵敏度值， 如图2-4b所示。
22
图2-4
第二章 测试系统的特性
§2.2 测试系统的静态特性
2、灵敏度
当测试装置的输入x有一增量△x,引起输出y发生
相应变化△y时,定义: S=△y/△x y △y △x
K C
an y (t ) an1 y
n
n1
(t ) ...a1 y(t ) a0
m1
bm x (t ) bm1 x
m
(t ) ...b1 x(t ) b0
一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。
2.1 测试系统概论
线性系统性质：
a)叠加性 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 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)
三、静态特性的主要指标 6、其它指标 精度 漂移 分辨率 测量范围 动态 范围
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四、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 灵敏阀：又称为死区，用来衡量测量 起始点不灵敏的程度。 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。
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。
2.1 测试系统概论
c)微分性
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)
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
2.1 测试系统概论
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。
§2.2 测试系统的静态特性
案例：物料配重自动测量系统的静态参数测量
灵敏度=△y/△x
回程误差=(hmax/A)×100%
线性度=B/A×100%
测量范围：