第２章 检测系统的基本特性
2.1 检测系统的静态特性及指标 2.1.1检测系统的静态特性 一、静态测量和静态特性 静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。 静态特性（标度特性）：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。
n n x a x a x a x a a y +++++= 332210
例如：理想的线性检测系统： x a y 1= 如图2-1-1(a)所示
带有零位值的线性检测系统：x a a y 10+= 如图2-1-1(b)所示
二、静态特性的校准（标定）条件――静态标准条件。
2.1.2检测系统的静态性能指标 一、测量范围和量程
1、 测量范围：（x min ，x max ）
x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。
2、量程： min max x x L -= 二、灵敏度S
dx
dy
x y S x =
??=→?)(
lim 0
串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积
321S S S S =
三、分辨力与分辨率
1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ?。
2、分辨率：全量程中最大的min x ?即min max
x ?与满量程L 之比的百分数。
四、精度（见第三章）
五、线性度e L
max
..
100%L L F S e y ?=±
? max L ?――检测系统实际测得的输出－输入特性曲线（称为标定曲线）与其拟合直线之
间的最大偏差
..S F y ――满量程（F.S.）输出
注意：线性度和直线拟合方法有关。
最常用的求解拟合直线的方法：端点法
最小二乘法
图2-1-3线性度
a.端基线性度；
b.最小二乘线性度
四、迟滞e H
%100.
.max
??=
S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行程）的测试
过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。
ΔHmax ――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值。
迟滞特性
五、稳定性与漂移
稳定性：在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出
现缓慢变化的程度。
时漂： 在输入信号不变的情况下，检测系统的输出随着时间变化的现象。 温漂： 随着环境温度变化的现象（通常包括零位温漂、灵敏度温漂）。
2.2 检测系统的动态特性及指标
动态测量：测量过程中被测量随时间变化时的测量。 动态特性――检测系统动态测量时的输出－输入特性。 常用实验的方法：
频率响应分析法――以正弦信号作为系统的输入；
瞬态响应分析法――以阶跃信号作为系统的输入。 2.2.1 检测系统的传递函数
线性系统的微分方程（数学模型表达式）
x b dt dx b dt
x d b dt x d b y a dt dy a dt y d a dt y d a m m m m m m n n n n n n 0111101111++++=++++------
线性系统的传递函数
11
10
111)()()(a s a s a s a b s b s b s b s X s Y s H n n n n m m m m ++++++++==---- 令ωj s =可得到检测系统的频率特性)(ωj H ：
)()()()(ωφω
ωωj j s e K j H s H ?===
一 、零阶系统
1、系统方程： x b y a 00=或0y K x =
2、传递函数： 0)(K s H =
3、频率特性： 0)(K j H =ω 幅频特性： 0)(K K =ω 相频特性： 0)(=ωφ
零阶系统是一个与时间和频率无关的系统，输出量的幅值与输入量的幅值成确定的比例关系，通常称为比例系统或无惯性系统。
二、 一阶系统
微分方程： x b y a dt dy a 001
=+或x K y dt
dy 0=+τ 传递函数： 0
()1K H s s
τ=+?
频率特性： 0
()1K H j j ωωτ
=
+（图２－２－１）
幅频特性
()K ω=
相频特性 Φ(ω)=-arctan (ωτ)
三、二阶系统
1、微分方程：x b y a dt dy a dt y d a 0012
22=++或x K y dt dy
dt
y d 00222021=++?ωξω
2、传递函数：2000
2
2
2
00
2
00
()
()2()21
Y s K K H s s
X s s s s ωξ
ξωωωω===+++
+ 3、频率特性：0
200
()1()2()
K H j j a ωωωξωω=
-+（图2-2-2）
幅频特性
()K ω=
相频特性 ?????
?
???
???-=)()(2arctan )(00ωωωωξωφ
2.2.2 检测系统的阶跃响应和时域动态性能指标 一、 检测系统的阶跃响应 阶跃输入响应)(t y ：)]([)(1
s H s
A
L t y ?=- 1、零阶系统的阶跃响应
A K t y 0)(=)0(>t ――幅值为A K 0的阶跃信号。
2、一阶系统的阶跃响应
)1()(0τt e A K t y --= )0(>t
一阶系统的稳态输出为
A K y t y t 0)()(=∞=∞
→
一阶系统在阶跃输入下的归一化（即A K t y 0/)(）阶跃响应曲线（图2-2-3(a)）：
τt e A
K t y y t y --==∞1)
()()(0 一阶系统在阶跃输入下的相对动态误差为
%100%100)
()
()()(?-=?∞∞-=
-τεt e y y t y t
一阶系统在0=τ时即变成零阶系统，零阶系统在阶跃输入下的相对动态误差
0)(=t ε。
3、二阶系统的阶跃响应
（1）当0=ξ即无阻尼时， [])cos(1)(00t A K t y ω-=
特点：输出量)(t y 围绕稳态值A K 0作等幅振荡，振荡频率是系统的固有频率0ω。
（2）当10<<ξ
即欠阻尼时，00()1)t
d y t K A t ξωωφ-??=-+??????
特点：输出信号为衰减振荡，其振荡角频率（阻尼振荡角频率）为d ω，幅值按指
数衰减。ξ越大，即阻尼越大，衰减越快。
（3）当1>ξ即过阻尼时，
???
?
???
?---+
--+-=----+
-t
t
e
e
A K t y 0202)1(2
2)1(2
201
21
1211)(ωξξωξξξξξξξξ 特点：系统没有振荡，是非周期性过渡过程。
（4）当1=ξ即临界阻尼时，阶跃响应为：000()1(1)t
y t K A t e
ωω-??=-+??
特点：输出量)(t y 以指数规律逼近稳态值，是欠阻尼状态到过阻尼状态的转折点。 二、 检测系统的时域动态性能指标 1 、响应时间s t
在工程上通常规定系统响应的相对动误差达到且不超过某一允许值m ε，即
m t εε≤)(所需最小时间称为响应时间记为s t 。
1）一阶系统的响应时间为
5%
1
ln(
)3m s m
t εττε==≈
2）欠阻尼的二阶系统的相对动态误差为
n t n n n e A
K A
K t y y y t y t 000)()()()()(ξωε-±=-=∞∞-=
3）欠阻尼二阶系统的响应时间s t 令m n t εε=)(可得，
5%00
1
ln
3
m
m s n t t εεξωξω===≈
2 、峰值时间p t ――输出响应达到第一个正峰值所需要的时间
2
d d p T t ==
ωπ
可见，峰值时间p t 等于振荡周期d T 的一半。
3、 超调量σ――超调量指峰值时间对应的相对动态误差值，记为σ：
0010()()()()
p d
t p p y t y M t e e e y K A
π
ξωξωωσε-?--∞==
====∞
A K t y y t y M p p 01)()()(-=∞-=称为第一次过冲量或最大过冲量。
4、阻尼比系数ξ：
2
012
)ln(11
ln 11?
?
????+=
??
??
??+=
A K M π
σπξ
5、二阶系统的固有角频率0ω：
0ω=
=
2.2.3 检测系统的正弦响应和频域动态性能指标
一、线性检测系统的稳态正弦响应
若系统输入正弦信号： t X t X m ωsin )(= 则稳态输出为同频率正弦信号：()sin()m y t y t ω?=+
二者的幅值之比取决于该系统的幅频特性)(ωK 在ω处的值：
)(ωK X y m
m
= 二者的相位差?取决于该系统的相频特性)(ωφ在ω处的值
)(ωφ?=
因此，改变输入正弦信号的频率ω观察稳态输出响应的幅值变化和相位滞后，就可求得系统的幅频特性和相频特性。
1、零阶系统： 0)(K K =ω，0)(=ωφ，
2、一阶系统和二阶系统：
在直流激励即0=ω时，才有0)0()(K K K ==ω，0)0()(==φωφ。
在正弦激励即0≠ω时，0)(),0()(K K K K ≠≠ωω，频域动态相对误差定义为：
00
()(0)()(0)()
()1(0)K K K K K K K K ωωωεω--=
==-
一阶系统的频域动态相对误差为：
()1εω=
-
二阶系统的频域动态相对误差为：
()1εω=
-
二 、检测系统的频域动态性能指标 1、带宽频率B ω
定义――幅频特性)(ωK 的值下降到频率为零时的幅频特性值0)0(K K =的
21时所对应的频率，即
2)(0
K K B =ω
1）一阶系统的带宽频率 τω1=B
2）二阶系统的带宽频率 0ωω=B （当2
1=ξ时）
2、工作频带g ω
定义――频域动态相对误差小于所规定的允许值δ所对应的频率范围。即
()g εωδ≤
一阶系统的工作频带g ω为
g ω=3、二阶系统谐振频率r ω
定义――幅值特性曲线出现峰值即0)
(=ω
ωd dk 时的频率。 只有在2
10≤
≤ξ时，幅频特性才出现峰值，峰值（谐振）频率r ω为：
2021ξωω-=r
第２章 检测系统的基本特性 2.1 检测系统的静态特性及指标 2.1.1检测系统的静态特性 一、静态测量和静态特性 静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。 静态特性（标度特性）：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。 n n x a x a x a x a a y +++++= 332210 例如：理想的线性检测系统： x a y 1= 如图2-1-1(a)所示 带有零位值的线性检测系统：x a a y 10+= 如图2-1-1(b)所示 二、静态特性的校准（标定）条件――静态标准条件。 2.1.2检测系统的静态性能指标 一、测量范围和量程 1、 测量范围：（x min ，x max ） x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。 2、量程： min max x x L -= 二、灵敏度S dx dy x y S x =??=→?)( lim 0 串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积 321S S S S = 三、分辨力与分辨率 1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ?。 2、分辨率：全量程中最大的min x ?即min max x ?与满量程L 之比的百分数。 四、精度（见第三章） 五、线性度e L max .. 100%L L F S e y ?=± ? max L ?――检测系统实际测得的输出－输入特性曲线（称为标定曲线）与其拟合直线之
间的最大偏差 ..S F y ――满量程（F.S.）输出 注意：线性度和直线拟合方法有关。 最常用的求解拟合直线的方法：端点法 最小二乘法 图2-1-3线性度 a.端基线性度； b.最小二乘线性度 四、迟滞e H %100. .max ??= S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行程）的测试 过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。 ΔHmax ――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值。 迟滞特性 五、稳定性与漂移 稳定性：在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出 现缓慢变化的程度。 时漂： 在输入信号不变的情况下，检测系统的输出随着时间变化的现象。 温漂： 随着环境温度变化的现象（通常包括零位温漂、灵敏度温漂）。 2.2 检测系统的动态特性及指标 动态测量：测量过程中被测量随时间变化时的测量。 动态特性――检测系统动态测量时的输出－输入特性。 常用实验的方法： 频率响应分析法――以正弦信号作为系统的输入；
哈尔滨工业大学 制造系统自动化技术作业 题目：零件质量的自动化检测系统设计 班号： 学号： 姓名： 作业三零件质量的自动化检测系统设计
PS 一、零件结构图 二、自动检测项目 （1）孔是否已加工？ 如图1所示，利用光电传感器来检测孔是否已加工。1PS 、2PS 、3PS 三个光电 传感器接受光信号，其中1PS 和3PS 检测从凸台两侧反射回来的光信号，2PS 检测从凸台中心线出反射回来的光信号。当孔已加工则所测得的波形如图3中2PS 所示，若孔还没有加工 则2PS 所测得的波形和1PS 、3PS 所测得的波形相同，故可以通过波形来确认孔是否已加工。 2 工件检测示意图图 3 检测波形图 ）面A 和B 是否已加工？ 图4为检测A,B 面是否加工的检测原理图，光电传感器发射装置发射脉冲， PG 2
若两个面均已经加工，则接收装置可以在工件经过时候接收到光电脉冲。若A,B 面没有加工，则在工件经过时检测不到光电脉冲。 图4 工件检测图 （3）孔φ15±0.01精度是否满足要求？ 方向设计一个类似于塞规的测定杆，在测定杆的圆周上沿半径方向放置三只电感式位移传感器。测量原理如图所示。假设由于测定杆轴安装误差，移动轴位置误差以及热位移等误差等导致测定杆中心O1与镗孔中心O存在偏心e，则可通 过镗孔内径上的三个被测点W1，W2，W3测出平均圆直径。在测定杆处相隔τ，φ 角装上三个电感式位移传感器，用该检测器可测量出间隙量y 1,y 2 ，y 3 。已知测 定杆半径r，则可求出Y1=r+y1,Y2=r+y2,Y3=r+y3。根据三点式平均直径测量原理，平均圆直径D0=2×(Y1+aY2+bY3) 1+a+b ,公式中a,b为常数，由传感器配置角决定，该测量杆最佳配置角度取τ=φ=125°，取a=b=0.8717。偏心e的影响完全被消除，具有以测定杆自身的主机算环为基准值测量孔径的功能，可消除室温变化引起的误差，确保±2μm的测量精度。 图5 孔径测定原理图
第二章 习题 2-1：典型的测量系统有几个基本环节组成其中哪个环节的繁简程度相差最大 典型的测试系统，一般由输入装置、中间变换装置、输出装置三部分组成。其中输入装置的繁简程度相差最大，这是因为组成输入装置的关键部件是传感器，简单的传感器可能只由一个敏感元件组成，如测量温度的温度计。而复杂的传感器可能包括敏感元件，变换电路，采集电路。有些智能传感器还包括微处理器。 2-2：对某线性装置输入简谐信号x(t)=asin(φω+t )，若输出为y(t)=Asin(Φ+Ωt )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用不等式等数学语言描述它们之间的关系。 x(t)=asin(φω+t )→y(t)=Asin(Φ+Ωt ), 根据线性装置的输入与输出具有的频率保持特 性可知，简谐正弦输入频率与输出频率应相等，既有：Ω=ω，静态灵敏度：K=a A = 常数，相位差：△??-Φ== 常数。 2-3：传递函数和频响函数在描述装置特性时，其物理意义有何不同 传递函数定义式：H （s ）=)()(s x s y =0 11 10 111a s a s a s a b s b s b s b n n n n m m m m ++++++++----ΛΛ，其中s=+αj ω称拉氏算子。H(s)是描述测量装置传输，转换特性的数学模型，是以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，与装置或结构的物理特性无关。 频率响应函数定义式： H （ωj ）=)()(ωωj x j y =0 11 10 111)())()()()(a j a j a j a b j b j b j b n n n n n n n n ++++++++----ωωωωωωΛΛ 反映了信号频率为ω时输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。频率响应函数H （ωj ）是在正弦信号激励下，测量装置达到稳态输出后，输出与输入之间关系的描述。H （s ）与H （ωj ）两者含义不同。 H （s ）的激励不限于正弦激励。它不仅描述了稳态的也描述了瞬态输入与输出之间的关系。 2-4：对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=～ 当阻尼比ζ= ～时，从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，而且水平段最长。这意味着工作频率范围宽，即测量装置能在0～ω的较大范围内保持近于相同的缩放能力。满足了A(ω)= C 的不失真测量条件。 从相频特性曲线上看几乎是一条斜直线。这意味着ωτω?0)-=（，因此满足相频不失真测量条件。
工程质量检测机构管理系统 建设工程质量检测管理软件系统（TCMS）是我公司依据GB/T15481《检测和校准实验室能力的通用要求》开发的系列软件，产品适用于建筑、公路交通、铁路、水利水电、军队等行业的各级建设工程质量检测站、检测中心，适用于各建材厂商、大专院校、科研机构的质量检测实验室。TCMS系统的全面应用将从技术上确保检测过程的公平、公正、公开。 1、工程质量检测机构业务系统 建设工程质量检测管理系统----业务系统 >> 包括指纹登记、收样登记、合伙收费、检验、校核、审批、报告打印等模块，构成本系统的前台功能。 办理委托时，见证人、取样人进行指纹验证
所见即所得的检测报告审批 严格的检测过程管理，对任何操作做到“落笔有痕”
按“最小二乘法”自动计算的土工击实报告>> 基于二维条码的文档安全认证 来源：工地现场的特殊性，为各种假文档的产生提供了便利
2、液压试验机数据自动采集系统 材料试验机是检测机构力学性能检测的主要设备，本系统的目的就是通过各种信息技术的应用，实现计算机自动从材料试验机采集相关检测数据，将检测过程中人为因素的干扰降到最低。 本产品共有以下四种实现方式： 1）材料试验机数据自动采集系统——计算机方式 材料试验机上加装压力、位移等传感器，计算机自动从检测仪器设备上动态 采集检测数据； 计算机采集检测数据信号，实时绘制相关的检测曲线； 计算机后台软件自动计算相关原始数据，并生成检测报告。
材料试验机数据自动采集系统----数显方式 材料试验机上加装压力、位移等传感器，控制箱自动从检测仪器设备上动态采 集检测数据； 控制箱显示检测数值,示值精度达到国家I级精度； 广泛适用于交通、水电工程的工地临时试验室的试验机精度改造。 材料试验机恒速加荷系统----全自动控制 料试验机上加装压力、位移等传感器，计算机自动从检测仪器设备上动态采集 检测数据； 计算机采集检测数据信号，实时绘制相关的检测曲线； 计算机根据检测样品的试验方法，自动调整材料试验机的加荷速度，完全淘汰 人工操作试验机； 计算机后台软件自动计算相关原始数据，并生成检测报告。
第二章测试装置的基本特性 2-1 试判断下述结论的正误并讲述理由。 (1) 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统输出量与输入量值比的拉氏变换称为传递函数。 (2) 输入信号x(t)一定时，系统的输出y(t)将完全取决于传递函数H(s)，而与该系统的物理模型无关 (3) 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。 (4) 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。 (5) 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。 (6) 测量装置的相频特性φ(ω)表示了信号各频率分量的初相位和频率间的函数关系。 (7) 一个线性系统不满足“不失真测量”条件，若用它传输一个 1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。 2-2 某压力测量系统由压电式传感器、电荷放大器和笔式记录仪组成。压电式压力传感器的灵敏度为 90 pC/kPa，将它与一台灵敏度调到 0.005 V/pC的电荷放大器相联。电 荷放大器输出又接到灵敏度调成 20 的笔式记录仪上。试计算该测量系统的总灵敏度。又当电压变化为 3.5 kPa时，记录笔在纸上的偏移量是多少？ 2-3 某压力传感器在其全量程 0-5 MPa范围内的定度数据如题 2-3 表，试用最小二乘法求出其拟合直线，并求出该传感器的静态灵敏度和非线性度。 2-4 题 2-4 表所列为某压力计的定度数据。标准时加载压力范围为 0-10 kPa，标准分加在（正行程）和卸载（反行程）两种方式进行。试根据题 2-4 表中数据在坐标纸上画出该压力计的定度曲线；用最小二乘法求出拟合曲线，并计算该压力计的非线性度和回程误差。 题 2-3 表压力传感器的定度数据题 2-4 表压力计定度数据 标准压力（ MPa ） 读数压力 （ MPa ） 标准压力 （ kPa ） 读数压力（ kPa ） 00正行程反行程0.50.50-1.12-0.69 10.9810.210.42 1.5 1.482 1.18 1.65
第4章测试系统的特性 一般测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中传感器将反映被测对象特性的物理量（如压力、加速度、温度等）检出并转换为电信号，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对电信号用硬件电路进行处理或经A/D变成数字量，再将结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。测试系统见图4-1所示。 根据测试任务复杂程度的不同，测试系统中每个环节又可由多个模块组成。例如，图4-2所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由带通滤波器、A/D变换器和快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）分析软件三部分组成。测试系统中传感器为振动加速度计，它将机床轴承振动信号转换为电信号；带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低频干扰信号和对信号进行放大，A/D变换器用于对放大后的测量信号进行采样，将其转换为数字量；FFT分析软件则对转换后的数字信号进行快速傅里叶变换，计算出信号的频谱；最后由计算机显示器对频谱进行显示。 要实现测试，一个测试系统必须可靠、不失真。因此，本章将讨论测试系统及其输入、输出的关系，以及测试系统不失真的条件。 图4-1 测试系统简图 图4-2 轴承振动信号的测试系统
4.1 线性系统及其基本性质 机械测试的实质是研究被测机械的信号)(t x （激励）、测试系统的特性)(t h 和测试结果)(t y （响应）三者之间的关系，可用图4-3表示。 )(t x )(t y )(t h 图4-3 测试系统与输入和输出的关系 它有三个方面的含义： （1）如果输入)(t x 和输出)(t y 可测，则可以推断测试系统的特性)(t h ； （2）如果测试系统特性)(t h 已知，输出)(t y 可测，则可以推导出相应的输入)(t x ； （3）如果输入)(t x 和系统特性)(t h 已知，则可以推断或估计系统的输出)(t y 。 这里所说的测试系统，广义上是指从设备的某一激励输入（输入环节）到检测输出量的那个环节（输出环节）之间的整个系统，一般包括被测设备和测量装置两部分。所以只有首先确知测量装置的特性，才能从测量结果中正确评价被测设备的特性或运行状态。 理想的测试装置应具有单值的、确定的输入/输出关系，并且最好为线性关系。由于在静态测量中校正和补偿技术易于实现，这种线性关系不是必须的（但是希望的）；而在动态测量中，测试装置则应力求是线性系统，原因主要有两方面：一是目前对线性系统的数学处理和分析方法比较完善；二是动态测量中的非线性校正比较困难。但对许多实际的机械信号测试装置而言，不可能在很大的工作范围内全部保持线性，只能在一定的工作范围和误差允许范围内当作线性系统来处理。 线性系统输入)(t x 和输出)(t y 之间的关系可以用式（4-1）来描述 )()(...)()()()(...)()(0111101111t x b dt t dx b dt t x d b dt t x d b t y a dt t dy a dt t y d a dt t y d a m m m m m m n n n n n n ++++=++++------ （4-1） 当n a ，1-n a ，…，0a 和m b ，1-m b ，…，0b 均为常数时，式（4-1）描述的就是线性系统，也称为时不变线性系统，它有以下主要基本性质： （1）叠加性 若 )()(11t y t x →，)()(22t y t x →，则有
第3章传感器基本特性 一、单项选择题 1、衡量传感器静态特性的指标不包括（）。 A. 线性度 B. 灵敏度 C. 频域响应 D. 重复性 2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是（）。 A. 时域响应 B. 线性度 C. 零点漂移 D. 灵敏度 3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是（）。 A. 延迟时间 B. 上升时间 C. 峰值时间 D. 响应时间 4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（）。 A. 延迟时间 B. 上升时间 C. 峰值时间 D. 响应时间 5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） A．线性度、灵敏度、阻尼系数 B．幅频特性、相频特性、稳态误差 C．迟滞、重复性、漂移 D．精度、时间常数、重复性 6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（） A．迟滞、灵敏度、阻尼系数 B．幅频特性、相频特性 C．重复性、漂移 D．精度、时间常数、重复性 7、不属于传感器静态特性指标的是（） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移 8、对于传感器的动态特性，下面哪种说法不正确（） A．变面积式的电容传感器可看作零阶系统 B．一阶传感器的截止频率是时间常数的倒数 C．时间常数越大，一阶传感器的频率响应越好 D．提高二阶传感器的固有频率，可减小动态误差和扩大频率响应范围9、属于传感器动态特性指标的是（） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移
10、无论二阶系统的阻尼比如何变化，当它受到的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（） A. 0° B.90° C.180° D. 在0°和90°之间反复变化的值 11、传感器的精度表征了给出值与( )相符合的程度。 A.估计值 B.被测值 C.相对值 D.理论值 12、传感器的静态特性，是指当传感器输入、输出不随( )变化时，其输出-输入的特性。 A.时间 B.被测量 C.环境 D.地理位置 13、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持( )关系的一种度量。 A.相等 B.相似 C.理想比例 D.近似比例 14、回程误差表明的是在( )期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 A.多次测量 B.同次测量 C.正反行程 D.不同测量 =秒的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输15、已知某温度传感器为时间常数τ3 出指示温差的三分之一所需的时间为（）秒 A．3 B．1 C． 1.2 D．1/3 二、多项选择题 1．阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些？（） A.上升时间 B.响应时间 C.超调量 D.重复性 2．动态响应可以采取多种方法来描述，以下属于用来描述动态响应的方法是：（） A.精度测试法 B.频率响应函数 C.传递函数 D.脉冲响应函数 3. 传感器静态特性包括许多因素，以下属于静态特性因素的有（）。 A．迟滞 B.重复性 C.线性度 D.灵敏度 4. 传感器静态特性指标表征的重要指标有：（） A.灵敏度 B.非线性度 C.回程误差 D.重复性 5．一般而言，传感器的线性度并不是很理想，这就要求使用一定的线性化方法，以下属于线性化方法的有:（） A.端点线性 B.独立线性 C.自然样条插值 D.最小二乘线性 三、填空题 1、灵敏度是传感器在稳态下对的比值。 2、系统灵敏度越，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越。 3、是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。 4、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为，相频特性应为。
一、Rhealstone Rhealstone是系统实时性的测量基准之一，Rhealstone方法对ERTOS中六个关键操作的时间量进行测量，并将它们的加权和称为Rhealstone数。这六个时间量如下： 1．任务切换时间(task switching time)，也称上下文切换时间，定义为系统在两个独立的、处于就绪态并具有相同优先级的任务之间切换所需要的时间。它包括三个部分，即保存当前任务上下文的时间、调度程序选中新任务的时间和恢复新任务上下文的时间。切换所需的时间主要取决于保存任务上下文所用的数据结构以及操作系统采用的调度算法的效率. 2．抢占时间（preemption time），即系统将控制从低优先级的任务转移到高优先级任务所花费的时间。为了对任务进行抢占，系统必须首先识别引起高优先级任务就绪的事件，比较两个任务的优先级，最后进行任务的切换，所以抢占时间中包括了任务切换时间。 3．中断延迟时间（interrupt latency time），指从中断第一条指令所持续的时间间隔．它由四部分组成，即硬件延迟部分(通常可以忽略不计)、ERTOS的关中断时间、处理器完成当前指令的时间以及中断响应周期的时间。 4．信号量混洗时间(semaphore shuffling time)，指从一个任务释放信号量到另一个等待该信号量的任务被激活的时间延迟。在ERTOS中，通常有许多任务同时竞争某一共享资源，基于信号量的互斥访问保证了任一时刻只有一个任务能够访问公共资源。信号量混洗时间反映了与互斥有关的时间开销，因此也是衡量ERTOS实时性能的一个重要指标。 5．死锁解除时间(deadlock breaking time)，即系统解开处于死锁状态的多个任务所需花费的时间。死锁解除时间反映了RTOS解决死锁的算法的效率。 6．数据包吞吐率(datagram throuShput time)，指一个任务通过调用ERTOS的原语，把数据传送到另一个任务去时，每秒可以传送的字节数。 二、关键的性能指标分析 一个实时操作系统的实时性能的主要评测指标包括上下文切换时间，抢占时间，中断延迟时间，信号量混洗时间。具体含义如下： 1．上下文切换时间 上下文切换时间也称任务切换时间(task switching time)，定义为系统在两个独立的、处于就绪态并且具有相同优先级的任务之间切换所需要的时间。它包括三个部分，即保存当前任务上下文的时间、调度程序选中新任务的时间和恢复新任务上下文的时间。切换所需的时间主要取决于保存任务上下文所用的数据结构以及操作系统采用的调度算法的效率。产生任务切换的原因可以是资源可得，信号量的获取等。任务切换是任一多任务系统中基本效率的测量
第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+=ωωj j H ，输入信号2sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2 224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性 为 。 （1） )()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的 时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（ ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（ ） 3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统
第4章测试系统的基本特性 4．1 知识要点 4.1.1测试系统概述及其主要性质 1.什么叫线性时不变系统？ 设系统的输入为x (t )、输出为y (t )，则高阶线性测量系统可用高阶、齐次、常系数微分方程来描述： )(d )(d d )(d d )(d 01111t y a t t y a t t y a t t y a n n n n n n ++++--- )(d )(d d )(d d )(d 01111t x b t t x b t t x b t t x b m m m m m m ++++=--- （4-1） 式（4-1）中，a n 、a n -1、…、a 0和b m 、b m -1、…、b 0是常数，与测量系统的结构特性、输入状况和测试点的分布等因素有关。这种系统其内部参数不随时间变化而变化，称之为时不变（或称定常）系统。既是线性的又是时不变的系统叫做线性时不变系统。 2.线性时不变系统具有哪些主要性质？ （1）叠加性与比例性：系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和。 （2）微分性质：系统对输入微分的响应，等同于对原输入响应的微分。 （3）积分性质：当初始条件为零时，系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。 （4）频率不变性：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。 4.1.2测试系统的静态特性 1.什么叫标定和静态标定？采用什么方法进行静态标定？标定有何作用？标定的步骤有哪些？ 标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程。 静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。 静态标定方法：在全量程范围内均匀地取定5个或5个以上的标定点（包括零点），从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值（称标定的正行程），然后再倒序由高至低依次输入预定的标定值，直至返回零点（称标定的反行程），并按要求将以上操作重复若干次，记录下相应的响应－激励关系。 标定的主要作用是：确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度
空气质量自动监测系统 技术方案
目录 、,、. 前言 -*■.系统概述 -?-. 系统组成 四．空气质量监测仪性能特点 五．仪器工作原理 六．监测参数及性能指标 七．采样系统 八．多点校准设备（高精度配气仪） 九．零气发生器 十．气象系统 十一．中心站软件系统介绍 十二．项目详细的自动监测系统框图、安装方案十三．常见故障维修
大气环境自动监测系统技术文件 一．前言 环境保护监测先行，自动化、信息化是做好环境监测的前提和保障。在地方经济迅速发展的同时、各地区不断出现不同程度的水、气、噪声等环境污染事件，严重影响了人们的生活质量，阻碍了当地经济的持续发展。随着国家制定的各种环境保护政策及法规的颁布实施，各级地方政府在对辖区内的环境治理日益重视的同时，加大了对环境监测的投资力度，各地区陆续规划安装了大气环境质量监测地面站，实施城市空气质量预报。 THY-AQM6係列城市级大气环境监测系统完全可以实现区域环境保护监测部门对环境监测的实际需要，满足城市空气质量预报的要求。 二、系统概述 THY-AQM6系列城市级大气环境监测系统通过在城市均布点设置子站（子站数量根据当 地情况而定），安装在线式环境监测设备。监测数据实时传送到当地环保监控中心；中心可通过系统实时监测终端监测辖区内分布的各点在线监测设备的实时动态数据，并及时记录；建立监测系统数据库，根据历史记录数据和分析结果预测、预报辖区环境污染状况及发展趋势，为有效控制辖区内环境状况提供科学依据。 系统将在环保局监控中心安装一个视频显示屏及建立一个显示控制系统，该系统可满足 环保局政务公示及辖区环境监测数据、信息实时发布的需要。 THY-AQM60系列环境空气质量自动监测系统是以自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统。系列环境空气自动监测系统是基于干法仪器的生产技术，利用定电位电解传感器原理，结合国际上成熟的电子技术和网络通讯技术研制、开发出来的最新科技产品。该系统符合国家对城市环境空气自动监测系统的各项技术指标要求，国产化程度高，具有较强的实用性和理想的性能价格比，可替代同类进口产品，是开展城市环境空气自动监测的理想仪 系列环境空气自动监测系统由一个中心站和若干个子站构成（子站数量根据当地情况而定），安装在线式环境监测设备。因此系统软件将由中心站软件和子站软件两大部分组成，两者有机结合，协调整个监测系统的运行，完成对各种监测仪器的数据采集和远程通讯控制及数据处理，并形成报告。 三、系统组成 大气污染物：N02（ NO NOX监测仪、臭氧监测仪、二氧化碳监测仪、一氧化碳监测仪、 PM10监测仪 气象系统：可测量风速、风向、温度、湿度、大气压力。
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 为实现某种量的测量而选择或设计测量装置时，就必须考虑这些测量装置能否准确获取被测量的量值及其变化，即实现准确测量，而是否能够实现准确测量，则取决于测量装置的特性。这些特性包括静态与动态特性、负载特性、抗干扰性等。这种划分只是为了研究上的方便，事实上测量装置的特性是统一的，各种特性之间是相互关联的。系统动态特性的性质往往与某些静态特性有关。例如，若考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，则动态特性方程就称为非线性方程。显然，从难于求解的非线性方程很难得到系统动态特性的清晰描述。因此，在研究测量系统动态特性时，往往忽略上述非线性或参数的时变特性，只从线性系统的角度研究测量系统最基本的动态特性。 2.1 测试系统概论 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。 玻璃管温度计 轴承故障检测仪 图2.1-1 在测量工作中，一般把研究对象和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。常见系统分析分为如下三种情况： 1)当输入、输出能够测量时(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。－系统辨识 2)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。－系统反求 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。－系统预测 图2.1-2 系统、输入和输出 2.1.1 对测试系统的基本要求 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－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。许多实际测量装置无法在较大工作范围内满足线性要求，但可以在有效测量范围内近似满足线性测量关系要求。一般把测试系统定常线性系统考虑。 2.1.2 线性系统及其主要性质 若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述 a n y(n)(t)+a n-1y(n-1)(t)+…+a1y(1)(t)+a0y(0)(t) = b m x(m)(t)+b m-1x(m-1)(t)+b1x(1)(t)+b0x(0)(t) (2.1-1)
空气质量自动监测系统技术方案
目录 一．前言 二．系统概述 三．系统组成 四．空气质量监测仪性能特点 五．仪器工作原理 六．监测参数及性能指标 七．采样系统 八．多点校准设备（高精度配气仪） 九．零气发生器 十．气象系统 十一．中心站软件系统介绍 十二．项目详细的自动监测系统框图、安装方案十三．常见故障维修
大气环境自动监测系统技术文件 一．前言 环境保护监测先行，自动化、信息化是做好环境监测的前提和保障。在地方经济 迅速发展的同时、各地区不断出现不同程度的水、气、噪声等环境污染事件，严重影响了人们的生活质量，阻碍了当地经济的持续发展。随着国家制定的各种环境保护政策及法规的颁布实施，各级地方政府在对辖区内的环境治理日益重视的同时，加大了对环境监测的投资力度，各地区陆续规划安装了大气环境质量监测地面站，实施城市空气质量预报。 THY-AQM60系列城市级大气环境监测系统完全可以实现区域环境保护监测部门对环境监测的实际需要，满足城市空气质量预报的要求。 二、系统概述 THY-AQM60系列城市级大气环境监测系统通过在城市均布点设置子站（子站数量根据当地情况而定），安装在线式环境监测设备。监测数据实时传送到当地环保监控中心；中心可通过系统实时监测终端监测辖区内分布的各点在线监测设备的实时动态数据，并及时记录；建立监测系统数据库，根据历史记录数据和分析结果预测、预报辖区环境污染状况及发展趋势，为有效控制辖区内环境状况提供科学依据。 系统将在环保局监控中心安装一个视频显示屏及建立一个显示控制系统，该系统可满足环保局政务公示及辖区环境监测数据、信息实时发布的需要。 THY-AQM60系列环境空气质量自动监测系统是以自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统。系列环境空气自动监测系统是基于干法仪器的生产技术，利用定电位电解传感器原理，结合国际上成熟的电子技术和网络通讯技术研制、开发出来的最新科技产品。该系统符合国家对城市环境空气自动监测系统的各项技术指标要求，国产化程度高，具有较强的实用性和理想的性能价格比，可替代同类进口产品，是开展城市环境空气自动监测的理想仪系列环境空气自动监测系统由一个中心站和若干个子站构成（子站数量根据当地情况而定），安装在线式环境监测设备。因此系统软件将由中心站软件和子站软件两大部分组成，两者有机结合，协调整个监测系统的运行，完成对各种监测仪器的数据采集和远程通讯 控制及数据处理，并形成报告。 三、系统组成 大气污染物: NO2（NO、NOx）监测仪、臭氧监测仪、二氧化碳监测仪、一氧化碳监测仪、PM10监测仪
互联网服务质量监测系统技术要求
中国联通互联网服务质量监测系统 技术要求 2011年8月
目录 1 前言 (4) 2 监测系统构成 (4) 3 监测系统接入位置及要求 (5) 4 监测系统的接口要求 (5) 5 监测系统安全防护要求 (6) 6 监测功能要求 (6) 7 控制功能要求 (8) 8 管理功能要求 (9) 9 数据采集功能要求 (9) 10 报告功能要求 (10) 11 监测系统可靠性要求 (10) 12 监测系统性能要求 (10)
1 前言 本文件规定了中国联通互联网服务质量监测系统（以下称监测系统）的技术要求，该系统部署在中国联通互联网中，用于监测中国联通互联网的网络通信质量和业务质量的是否满足相关标准要求。本文件包括监测系统构成、系统接入位置、系统接口、系统安全、系统功能、系统性能等方面的技术要求。 本文件可作为中国联通互联网服务质量监测系统设计、开发、部署的技术依据。 2 监测系统构成 本文件中所涉及互联网服务质量监测系统主要由以下部分组成： ●中心监测系统：通过控制探针实现监测，以及收集、存储、分析、输出 监测数据等功能。 ●探针：支持多种接入方式，可快速部署在多种网络位置，可根据中心监 测系统下发的监测任务或自主配置的监测任务进行协同工作，测量业务 质量参数的监测设备。
图1 监测系统构成示意图 3 监测系统接入位置及要求 中心监测系统：中心监测系统接入互联网的接口应具备热备份保护，使用主备IP地址，可用接入带宽大于100Mbps。 探针：探针可根据需求灵活部署在互联网中常见业务服务器或业务终端的接入位置，包括但不限于数据中心、宽带接入网络、无线接入网络以及移动通信网络等。 4 监测系统的接口要求 4.1 中心监测系统接口 中心监测系统应支持100Mbit/s或更高速率以太网接口，支持TCP/IP协议，参见YD/T 1096-2009。 4.2 探针接口
基于机器视觉技术的产品表面质量检测系统 王岩松1章春娥2 （1北京凌云光子集团北京100089 2北京交通大学信息科学研究所北京100044） 摘要：介绍了基于机器视觉技术的表面检测系统的设计方案和系统构成原理，并且针对表面检测系统中广泛应用的高精度定位配准算法以及Blob分析算法从原理上进行了阐述，同时给出了当前通用的表面检测系统的处理单元构成特点。基于本文所介绍的机器视觉技术的表面检测系统已经在工业现场得到了批量推广应用，对于以后开展类似的表面检测系统具有一定的参考价值和指导意义。 关键字：机器视觉表面检测斑点分析（Blob分析） A Surface Inspecting System Based on Machine Vision Technology Wang Yansong Zhang Chun-e A LUSTER LightTech Group Company，100089 Institute of Information Science, Beijing Jiaotong University, Beijing, 100044 Abstract：An introduction to some general design schemes and constructing principles about surface inspecting system based on machine vision technology. Some algorithms widely used in surface inspecting system such as high resolution Search-alighment algorithm and Blob analysis algorighm are desrcibed in detail theoretically.The constructing way of processing uint in general surface inspecting system is also presented in this paper. Up to now, a great deal of surface inspecting systems based on the technology introduced in this paper have been successfully used in some industrial factory。 KayWords:Machine Vision Surface Inspection Blob Analysis 1．机器视觉及系统 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品，如CCD、CMOS 和光电管等，将被摄取的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，再根据判别的结果控制现场的设备。典型的工业机器视觉应用系统包括如下部分：光源，镜头，CCD照相机，图像处理单元（或图像采集卡），图像处理软件，监视器，通讯/输入输出单元等[1]。 机器视觉是一项综合技术，其中包括数字图像处理技术、机械工程技术、控制技术、光源照明技术，光学成像技术、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。其中图像处理软件中的图像处理算法是整个机器视觉的核心部分。图像处理技术包含数字图像处理学、计算机图形学中的大量内容，涉及图像分割、图像测量、图像融合、图像匹配、模式识别、计算机神经网络等大量前沿技术。图像处理算法选择的合理性、算法的适用性、算法的处理速度和处理精度等均将直接绝对最终机器视觉质量检测系统的检测结果。 本文设计的表面检测系统使用了上述多项机器视觉技术，特别在图像处理方面使用了高精度子像素定位
第3章习题 测试系统的基本特性 一、选择题 1.测试装置传递函数H （s ）的分母与（ ）有关。 A.输入量x （t ） B.输入点的位置 C.装置的结构 2.非线形度是表示定度曲线（ ）的程度。 A.接近真值 B.偏离其拟合直线 C.正反行程的不重合 3.测试装置的频响函数H （j ω）是装置动态特性在（ ）中的描述。 A ．幅值域 B.时域 C.频率域 D.复数域 4.用常系数微分方程描述的系统称为（ ）系统。 A.相似 B.物理 C.力学 D.线形 5.下列微分方程中（ ）是线形系统的数学模型。 A.225d y dy dx t y x dt dt dt ++=+ B. 22d y dx y dt dt += C.22105d y dy y x dt dt -=+ 6.线形系统的叠加原理表明（ ）。 A.加于线形系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响 B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍 数 7.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ ）。 A.精度 B.灵敏度 C.精密度 D.分辨率 8.一般来说，测试系统的灵敏度越高，其测量范围（ ）。 A.越宽 B. 越窄 C.不变 9.测试过程中，量值随时间而变化的量称为（ ）。 A.准静态量 B.随机变量 C.动态量 10.线形装置的灵敏度是（ ）。 A.随机变量 B.常数 C.时间的线形函数 11.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为12(),()H s H s ，则该系统总的传递函数为（ ）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（ ）。
第三章测试装置的基本特性 第一节测试装置的组成及基本要求 一、对测试系统的基本要求 测试过程是人们获取客观事物有关信息的认识过程。在这一过程中，需要利用专门的测试系统和适当的测试方法，对被测对象进行检测，以求得所需要的信息及其量值。对测试系统的基本要求自然是使测试系统的输出信号能够真实地反映被测物理量的变化过程，不使信号发生畸变，即实现不失真测试。任何测试系统都有自己的传输特性，如果输入信号用x(t)表 示，测试系统的传输特性用h(t)表示，输 出信号用y(t)表示，则通常的工程测试问 题总是处理x(t)、h(t)和y(t)三者之间的 关系，如图2-1所示，即 1)若输入x(t)和输出y(t)是已知量， 图3-1 则通过输入、输出可推断出测试系统的传 输特性h(t)。 2)若测试系统的传输特性h(t)已知，输出y(t)亦已测得，则通过h(t)和y(t)可推断出对应于该输出的输入信号x(t)。 3)若输入信号x(t)和测试系统的传输特性h(t)已知，则可推断出测试系统的输出信号y(t)。 本章主要讨论系统传递(传输)特性的描述方法。 二、测试系统的组成 一个完善的测试系统是由若干个不同功能的环节所组成的，它们是实验装置、测试装置(传感器、中间变换器)、数据处理装置及显示或记录装置，如图2-2所示。 当测试的目的和要求不同时，以上四个部分并非必须全部包括。如简单的温度测试系统只需要一个液柱式温度计，它既包含了测量功能，又包含了显示功能。而用于测量 图3-2
机械构件频率响应的测试系统，则是一个相当复杂的多环节系统，如图2-3所示。 实验装置是使被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在特性充分显露出来，它是使测量能有效进行的一种专门装置。例如，测定结构的动力学参数时，所使用的激振系统就是一种实验装置。它由信号发生器、功率放大器和激振器组成。信号发生器提供正弦信号，其频率可在一定范围内变化，此正弦信号经功率放大器放大后，去驱动激振器。激振器产生与信号发生器的频率相一致的交变激振力，此力通过力传感器作用于被测对象上，从而使被测对象处于该频率激振下的强迫振动状态。 测试装置的作用是将被测信号(如激振力、振动产生的位移、速度或加速度等)通过传感器变换成电信号，然后再经过后接仪器的再变换、放大和运算等，将其变成易于处理和记录的信号。测试装置是根据不同的被测机械参量，选用不同的传感器和相应的后接仪器而组成的。例如图中采用测力传感器和测力仪组成力的测试装置，同时又采用测振传感器和测振仪组成振动位移(或振动速度、振动加速度)的测试装置。 数据分析处理装置是将测试装置输出的电信号进一步分析处理，以便获得所需要的测试结果。如图中的双通道信号分析仪，它可对被测对象的输入信号(力信号)x (t )与输出信号(被测对象的振动位移信号)y (t )进行频率分析、功率谱分析、相关分析、频率响应函数分析、相干分析及概率密度分析等，以便得到所需要的明确的数据和资料。 显示或记录装置是测试系统的输出环节，它将分析和处理过的被测信号显示或记录(存储)下来，以供进一步分析研究。在测试系统中，现常以微处理机、打印机和绘图仪等作为显示和记录的装置。 在测试工作中，作为整个测试系统，它不仅包括了研究对象，也包括了测试装置，因此要想从测试结果中正确评价研究对象的特性，首先要确知测试装置的特性。 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为最佳。在静态测量中，虽然我们总是希望测试装置的输入输出具有这种线性关系，但由于在静态测量中，用曲线校正或输出补偿技术作非线性校正尚不困难，因此，这种线性关系并不是必须的；相反，由于在动态测试中作非线性校正目前还相当困难，因而，测试装置本身应该力求是线性系统，只有这样才能作比较完善的数学处理与分析。一些实际测试装置 ，