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第四章测试系统特性第四章测试系统特性4.1 测试系统概述测试系统是执行任务的传感器、仪器和设备的总称。
现在习惯把具有自动化、智能化、可编程化等功能的测试系统称为现代测试系统。
这些装置和仪器对被测物理量进行传感、转换与处理、传送、显示、记录以及存储。
测试系统的复杂程度取决于被测信息的难以程度以及所采用的试验方法。
典型测试系统的组成研究测试系统的特性，就是研究系统的输入量x(t)、输出量y(t)和系统的传输特性h(t)三者之间的关系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递特性（系统辨识）2）当系统的传递特性已知、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）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。
其中输入和输出成线性关系最佳。
测试装置能否实现准确测量，取决于其特性：注：测试系统各特性是统一的，相互关联的。
如动态特性方程一般可视为线性方程，但考虑静态特性的非线性、迟滞等因素，就成为了非线性方程。
1、静态特性：测量时，测试系统的输入和输出信号不随时间变化（或变化缓慢）。
如温度测量、体重测量。
静态测量时，测试系统表现出的响应特性称为静态响应特性。
静态标准是一个试验过程，这一过程是在只改变测量系统的一个输入量，测量对应的输出量，由此得到输入与输出间的关系，作为静态特性。
静态特性包括线性度、灵敏度（Δy/Δx ）、分辨力（能够测量的最小变化量）、回程误差（也称为迟滞）、零点漂移和灵敏度漂移等2、动态特性：当被测量（输入）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。
如心电图测量测量，热处理过程的温度测量、铸造过程的流量测量。
动态测量：输入随时间变化，输出也随输入而变化。
对迅速变化的物理量进行测定，要求动态测试仪器具有较高的动态响应特性测试系统的（动态）数学模型主要有三种形式：①时域分析用的微分方程；②频域方程用的频率特性；③复频域用的传递函数测量系统的微分方程（常系数微分方程、线性时不变系统）传递函数 01110111)()()(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 ++++++==---- 频响函数 )()()(ωωωj X j Y j H = 3、负载特性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来的量值，从而不可能实现理想的测量，这种现象称为负载效应。
第一章、自动测试系统1.1 自动测试系统的概念自动测试系统:以（计算机）为核心，在（程控指令）下，能完成某种测试任务而组合起来的（测量仪器）和（其它设备）的有机整体。
简称ATS(Automatic Test System)1.2 虚拟仪器概念、组成和分类虚拟仪器（Virtual Instrument，简写为VI）：在以计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义的具有虚拟面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
是计算机硬件资源、仪器与测试系统硬件资源和软件资源三者的有效结合。
1.2.3 虚拟仪器组成虚拟仪器组成：通用仪器硬件平台和应用软件硬件平台：计算机、总线与I/O接口设备总线：连接计算机与各种程控仪器与设备的通路，完成消息、命令、数据的传输与交换。
I/O接口设备：完成被测信号的采集、放大、A/D转换。
当然也包括机械接插件、插槽、电缆等。
1.3 自动测试系统的组成自动测试系统的组成：控制器、程控仪器及设备、总线与接口、测试软件、被测对象自动测试系统包括五大部分：1. 控制器：系统的指挥、控制中心。
包括小型计算机、个人计算机、DSP、单片机。
2. 程控仪器、设备：能完成一定测试或控制任务的硬件。
程控多用表、信号源、控制开关、伺服系统…3. 总线与接口：连接控制器与各种程控仪器、设备的通路，完成命令、数据的传输与交换。
包括机械接插件、插槽、电缆等。
5. 被测对象：如坦克、飞机、导弹、卫星、雷达、大型通讯交换机、手机等，需要通过电缆、接插件等与程控仪器、设备相连。
总线标准：VXI总线标准、PXI总线标准、LXI总线标准（重点）、GPIB(IEEE488)总线标准、PC总线软件规范：VPP规范、IEEE488.2标准、SCPI标准自动测试系统的发展第一代：专用第二代：GIPB 、CAMAC、PC-DAQ等第三代：VXI、PXI、LXI等第2章虚拟仪器软件开发平台2.1 软件开发平台概述虚拟仪器系统的一大核心技术是软件技术，系统性能的优劣很大程度上取决于软件的设计。
测试系统的组成
一般情况下，一个测试系统的组成可用下图所示的框图来表示。
1、激励源
向被测对象输入能量，激发出能充分表征有关信息又便于捡测的信号。
有些试验，被测对象在适当的工作状态下可产生所需的信号。
而某些试验，则需用外部激励装置对被测对象进行激励。
如机床振动模态试验，需用专门的激振器对机床激振。
2、传感器
能感受规定的被测量并按一定规律转换成同一种或另一种输出信号的器件或装置。
传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件直接感受被测量，转换元件将敏感元件的输出转换为适于传输和测量的信号。
许多传感器中这二者是合为一体的。
3、信号的中间变换
将传感器输出信号转换成便于传输和处理的规范信号。
因为传感器输出信号一般是微弱且混有噪音的信号，不便于处理、传输或记录，
所以一般要经过调制、放大、解调和滤波等调理，或作进一步的变换，如将阻抗的变化转换为电压或频率的变化，将模拟信号转换为数字信号等。
对一些重要测试项目，需要将变换后的信号记录下来，作原始资料保存，或显示出来供测试者观察。
4、信号处理
将中间变换的输出信号作进一步处理、分析，提取被测对象的有用信息。
5、显示记录或运用
将处理结果显示或记录下来，供测试者作进一步分析。
若该测试系统就是某一控制系统中的一个环节，处理结果将直接被运用。
测试系统的组成与研究任务有关，并不一定都包含上图的所有环节。
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