1、教学讲稿 1 河北工程大学Hebei University of Engineering 第二章 测试装置的基本特性机械工程测试技术基础 2 河北工程大学Hebei University of Engineering 2-1 概述1、动力学中的三个问题h(t)H(s)系统输入 输出x(t)X(s) Y(s)y(t)(1)正问题： 已知 x(t)、 h(t)，求 y(t)。 运动分析(2)第一类逆问题：已知 x(t)、 y(t)，求 h(t)。 系统辨识(3)第二类逆问题：已知 y(t)、 h(t)，求 x(t)。 载荷分析2、测试装置的性能静态特性、动态特性、负载特性、抗干扰特性。机械工程测试
2、技术基础 3 河北工程大学Hebei University of Engineering 理想的测试装置 输入输出存在单值确定的对应关系，其中线性关系为最佳。时不变（定常）线性系统：其中， ai (i=0,1, ,n)、 bj (j=0,1, ,m) 为常数， nm。线性系统的主要性质：叠加性：若 x1(t)y1(t)， x2(t)y2(t)，则 x1(t) x2(t) y1(t) y2(t)。 机械工程测试技术基础 4 河北工程大学Hebei University of Engineering 微分特性：若 x(t)y(t)，则 dx(t)/dtdy(t)/dt。积分特性：若系统的初始状态为
3、 0，则 。若 ，则 。若系统输入是简谐信号，而输出却包含其他频率成分，则可以断定这些成分是由外界干扰、系统内部噪声、非线性环节或是输入太大使系统进入非线性区域所引起。频率保持性：是指若系统输入为简谐信号，则其稳态输出也为同频简谐信号。齐次性： 若 x(t)y(t)， 为常数，则 x(t) y(t)。 机械工程测试技术基础 5 河北工程大学Hebei University of Engineering 2-2 测试装置的静态特性1、线性度测量装置输入、输出之间的关系与理想直线的偏离程度。线性误差 =B/A*100%， B为校准曲线与理想直线的最大偏差， A为输出的最大值与最小值之差。理想直线
4、：数据点与理想直线间偏差的平方和最小。测量装置的静态特性是在静态测量情况下描述实际测量装置与理想是不变系统的接近程度。机械工程测试技术基础 6 河北工程大学Hebei University of Engineering 2、灵敏度灵敏度： 表征测试系统对输入信号变化的一种反应能力，定义为输出量的变化 y与引起该变化的输入量的变化x之比：应用中通常取理想直线的斜率作为测量 装置的灵敏度。灵敏度的单位取决于输入、输出量的单位。放大倍数 定义为当 输入输出量纲相同时的灵敏度。3、分辨力是指测试系统所能检测出来的输入量的最小变化量，通常是以最小单位输出量所对应的输入量表示。机械工程测试技术基础 7 河
5、北工程大学Hebei University of Engineering 实际装置在同样的测试条件下，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或滞后误差。4、回程误差机械工程测试技术基础 8 河北工程大学Hebei University of Engineering 5、零点漂移和灵敏度漂移零点漂移 ：测量装置的输出零点偏离原始零点的距离。灵敏度漂移 ：由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系（理想直线斜率）的变化。总误差是零点漂移与灵敏度漂移之和，通常后者很小，可略去。机械工程测试技术基础 9 河北工程大学He
6、bei University of Engineering 2-3 测试装置的动态特性是指输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系 。测试系统的动态特性一般地，在所考虑的测量范围内，测试系统可以认为是线性系统。一、动态特性通常有微分方程、传递函数、频率响应函数（频响函数）、脉冲响应函数。1、微分方程其中， ai (i=0,1, ,n)、 bj (j=0,1, ,m) 为常数， nm。机械工程测试技术基础 10 河北工程大学Hebei University of Engineering 2、传递函数是指零初始条件下，定常线性系统输出量的拉普拉斯变换与引起该输出的输入量拉普拉斯变换之比。传递函数当系统初始条件全为零时，对微分方程进行拉普拉斯变换可得系统传递函数为：（ nm）
