第2章测量系统的基本特性

时间：2025-04-19

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南京理工大学机械工程学院机械电子工程系

机械工程测试技术

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第二章、测量系统的基本特性本章学习要求：1.掌握线性测试系统的主要性质 2.掌握频响函数对测量结果的影响 3.掌握测试系统无失真测试条件 4.掌握采样定理

第二章测量系统的基本特性

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2.1 概述一般测量系统由三个基本环节组成：

x(t)输入量

h(t)系统特性

y(t)输出

上图表示输入信号 x (t)送入此组件后经过规定的传输特性h(t)转变为输出信号 y (t)。其中h(t)为由此组件的物理性能决定的数学运算法则。对比例放大环节h(t)可写成k(放大系数)

2.1 概述

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一般的工程测试问题总是处理输入量x(t)、系统的传输转换特性和输出量y(t)三者之间的关系:

x(t)

h(t)

y(t)

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)

2.1 概述测量系统的基本要求:

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理想的测量系统应该具有单值的、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，测量系统的这种线性关系虽说总是所希望的，但不是必须的，因为在静态测量中可用曲线校正或输出补偿技术作非线性校正。在动态测量中，测量工作本身应该力求是线性系统，这不仅因为目前只有对线性系统才能作比较完善的数学处理与分析，而且也因为在动态测试中作非线性校正目前还相当困难。

第二章测量系统的基本特性

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2.2 测量系统的静态特性欲使测量结果具有普遍的科学意义，测量系统应当是经过检验的。标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程称为标定。根据输入到测量系统中的已知量是静态量还是动态量，标定分静态标定和动态标定。

2.2 测量系统的静态特性 2.2.1 静态标定

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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。要求：标定时，一般应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) 正行程：从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值此称标定的正行程。反行程：再倒序依次输入预定的标定值，直至返回零点，此称反行程。

2.2 测量系统的静态特性静态标定的主要作用

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①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值；

②确定仪器或测量系统的静态特性指标；③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度

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2.2.2 测量系统的静态特性 1. 测量系统的静态特性

通过静态标定，可得到测量系统的响应值yi和激励值xi之间的一一对应关系，称为测量系统的静态特性。测量系统的静态特性可以用一个多项式方程表示，即

y a0 a1 x a 2 x 2

称为测量系统的静态数学模型

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工作曲线工作曲线：方程 y a0 a1 x a 2 x 2 称之为工作曲线或静态特性曲线。实际工作中，一般用标定过程中静态平均特性曲线来描述。