测试装置的基本特性
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输入输出(响应)系统第二章 测试装置的基本特性第一节 概述测试是具有试验性质的测量,是从客观事物取得有关信息的过程。
在此过程中须借助测试装置。
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,而能否实现准确测量,则取决于测量装置的特性。
这些特性包括动态特性、静态特性、负载特性、抗干扰性等。
测量装置的特性是统一的,各种特性之间是相互关联的。
1、测试装置的基本要求通常工程测试问题总是处理输入量)(t x 、装置(系统)的传输特性)(t h 和输出量)(t y 三者之间的关系。
图2-1系统、输入和输出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)。
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。
(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) 。
测试装置的基本特性主要讨论测试装置及其输入、输出的关系。
理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入——输出关系。
即对应于某一输入量,都只有单一的输出量与之对应 。
知道其中的一个量就可以确定另一个量。
以输出和输入成线性关系为最佳。
一般测量装置只能在较小工作范围内和在一定误差允许范围内满足这项要求。
2、测量装置的静态特性测试系统的静态特性就是在静态测量情况下,描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
测量装置的静态特性是通过某种意义的静态标定过程确定的。
静态标定是一个实验过程,这一过程是在只改变测量装置的一个输入量,而其他所有的可能输入严格保持为不变的情况下,测量对应得输出量,由此得到测量装置的输入输出关系。
3、测量装置的动态特性测量装置的动态特性是当被测量即输入量随时间快速变化时,测量输入与响应输出之间的动态关系得数学描述。
研究测量装置动态特性时,认为系统参数不变,并忽略迟滞、游隙等非线性因素,可用常系数线性微分方程描述测量装置输入与输出间的关系。
第一章 信号及其描述一、知识要点及要求(1)了解信号的分类,掌握信号的时频域描述;(2)掌握周期信号及其频谱特点,了解傅立叶级数的概念和性质; (3)掌握非周期信号及其频谱特点,了解傅立叶变换的概念和性质;(4)掌握随机信号的特点,了解随机信号的时域统计描述(与周期信号的强度描述相对照),概率密度函数描述,相关函数和功率谱。
二、重点内容及难点(一)信号的分类(二)信号的时域—频域描述信号的时域描述和频域描述之间是可以相互转换的,但它们包含相同的信息量(信号是信息的载体,信息包含在信号之中)。
(三)周期信号与离散频谱 周期信号频谱的三个特点:(1)离散性:即周期信号的频谱是离散的。
(2)谐波性:即每条谱线只出现在基频的整数倍上。
(3)收敛性:即工程中常见周期信号,其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。
各频率分量的的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。
(四)非周期信号与连续频谱 非周期信号:(1)准周期信号:但各频率分量与基频的比值不一定都是有理数。
如)2sin()sin()(00t t t x ωω+=,频谱是离散的。
(2)瞬变非周期信号:可简称为非周期信号。
频谱密度函数;即)(f X 与n C 很相似,但n C 的量纲与信号幅值的量纲一样,而)(f X 的量纲是单位频宽上的幅值。
(五)随机信号的描述1、随机信号(又称随机过程),不能用确定的数学关系式来描述,只能用概率统计的方法来描述。
平稳随机过程,其统计特征参数不随时间而变化,是一个常值;否则,非平稳随机过程。
各态历经的随机过程,即在平稳随机过程中,任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征;否则,非各态历经的随机过程。
各态历经的随机过程必然是平稳随机过程,而平稳随机过程不一定是各态历经的随机过程。
工程上所遇到的很多随机信号都具有各态历经性,即可以用时间平均来代替集合平均。
2、时域统计特征参数(1)均值⎰∞→=TT x dt t x T)(1lim μ,表示信号的常值分量。