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填空题测试系统的分析方法1.理论分析方法：给出定义、基本概念、基本原理方法分析中选择的输入信号是个未知的信号，被分析的系统也是个未知的，输出的也是个未知的表达，是个函数关系的理论表示2.标定分析方法：静态标定分析方法:给出实现方法，工程应用方法，工程计算方法等分析中选择的输入信号是个已知的、高精度信号，被分析的系统也是个已知的，输出结果也是个已知的表达，分析方法，信号的处理计算方法都是规定的动态标定分析法：时域分析方法频域分析方法（理论分析—校准分析—引入计量技术）根据时域计算频域方法3.测试系统的最佳工作条件要求静态：𝑈0≤2𝑚𝑉，𝑈𝑧𝑔≤1𝑚𝑉，𝑈𝑚𝑎𝑥≤10𝑉动态：𝑈0≤±2𝑚𝑉，𝑈𝑧𝑔≤±1𝑚𝑉，𝑈𝑚𝑎𝑥5𝑉测试系统的计算方法A.测试系统的性能指标：静态：非线性误差δF=𝐵𝐴×100%滞后性误差δH=𝐻𝐴×100%重复性误差δC=(2~3)𝜎𝐴×100%灵敏度S=∆𝑦∆𝑥×100%分辨率Sb=∆𝑥𝑚𝑎𝑥𝐴×100%动态：频域指标：幅频特性A(𝜔)=1√1+(𝜔𝜏)2相频特性φ(𝜔)=−𝑡𝑔−1𝜔𝜏工作频率fg动态线性度δFD动态灵敏度δD时域指标：上升时间tr（5%—90%）响应时间ts（98%A（4τ）—95%A（3τ））超调量δ=𝑦𝑚𝑎𝑥−𝑦(∞)𝑦(∞)×100%B.测试系统的误差计算方法：——P1931)最大误差计算方法：σ=√𝜎12+𝜎22+𝜎32𝜎1：传感器最大误差，𝜎2：放大器最大误差，𝜎3：记录仪最大误差应用场合：设计系统参考误差是系统最大误差2)标定误差计算方法：σ𝑦=√𝛿𝐹2+𝛿𝐻2+𝛿𝐶2𝛿𝐹：静态线性误差，𝛿𝐻：滞后误差，𝛿𝐶：重复性误差应用场合：测试系统实际应用的真正误差的计算3)不确定度计算方法：σ𝐵=√𝜎123+𝜎223+𝜎323𝜎1：传感器B类不确定度，𝜎2：放大器B类不确定度，𝜎3：记录仪B类不确定度应用场合：确定测试系统B类不确定度的计算C.测试技术的组成类型，特点及选择方法检测系统:（自动化生产线中应用较多）工业方面：温度、压力、转速、电压、电流、流量、加速度等，测试信号以显示为主吧，不进行具体的处理和计算监测与控制系统：（监测显示与控制组合性）工业自动化生产中例如：温度检测显示与温度控制、压力的检测显示与控制、力信号的监测显示与控制、流量信号的监测显示与控制等。没有测试数据的处理作用，实现信号的测试与控制科研与产品研究的各种实验信号的测试系统：各种实验研究，产品验收性能测量，静态和动态实验信号测试。应用是最广泛的。D.测试系统的性能提高补偿计算方法1)根据系统已知条件给出ω(𝑠)2)设计补偿传函G(𝑠)，ξ=0.7，,ω𝐵=5ω𝑛3)采用电路程序实现4)验证补偿∆A(𝜔)传感器技术（传感器的选择方法）应变式传感器：原理：应变式传感器是根据应变效应原理设计制作的传感器测试的物理参数：压力、力、拉压力、力矩、扭矩、加速度、位移、速度压电式传感器：原理：压电式传感器是根据压电效应原理设计制作的传感器测试的物理参数：压力、力、拉压力、加速度、位移、速度压阻式传感器：原理：压阻式传感器是根据压阻效应原理设计制作的传感器测试的物理参数：压力、加速度、压差、高度温度传感器:原理：当T=0时：传感器输出热电势U=0，输出为零当温度传感器测试温度时，传感器中电子高的导体电子定向流动产生热电势形成电压信号，经过电压放大器放大输出到记录仪记录，实现温度的测试。测试的物理参数：温度多种传感器的制作原理和提高性能的方法制作原理：传感器是把被测物理量变换为电量，依据变换点亮的不同其工作原理也就不同提高性能的方法：1、在使用压电式传感器:输出漂移量较大时采用保温法消除2、在使用传感器动态性能低时：采用测试系统补偿方法提高系统性能3、在测试较高的温度信号时采用水冷法、气冷法、油冷法等4、在测设中外界干扰较大时，采用屏蔽线输出方法，信号处理滤波法传感器的选择方法——P100测试系统的误差理论分析A、随机误差的特点：产生误差的原因及误差数值的大小、正负都是不固定的，也没有确定的规律性，它的出现具有随机性，或者说带有偶然性。标准偏差的计算方法：（两种）——见书P61a)贝塞尔公式计算法b)极差法计算标准偏差B、设计系统中误差的控制方法见提高测试系统精度的途径——P1891)在设计测试系统时：选用精度高、可靠性好、动态性能好、噪声小、抗干扰能力强的仪表2)测试系统采用最佳组合：系统各个环节输入输出信号正负一致，屏蔽线传输信号，仪表间匹配，信号传输仙剑五接头3)测试系统最佳应用:𝑈0≤±1𝑚𝑉，𝑈𝑧𝑔≤±1𝑚𝑉，𝑈𝑚𝑎𝑥≤5𝑉，正常工作合理接地4)噪声采用数字滤波方式，N3；干扰采用趋向数字滤波器补偿法5)测试系统频响特性不满足时，采用模拟—数字滤波器补偿法，提高测试系统动态特性。C、A类不确定度误差的定义、计算方法：定义：𝜇𝐴用统计方法得到的不确定度。常用于多次试验测试的信号，对数据处理信号的评定计算方法：——见书P49a)贝塞尔计算方法b)极差法计算方法c)最小二乘法d)用算术平均值作为测量结果时B类不确定度误差的定义、计算方法定义：𝜇𝐵用非统计方法得到的不确定度，即用不同于对测量样本统计分析的其它方法进行不确定度评定。常用于测试系统的组成各个单元的误差评定计算方法：𝜇𝐵=𝑎𝑘⁄——a:区间的半宽度k：置信因子问答题1、传感器的工作原理？传感器可以测试哪些物理信号？见填空题提纲2、测试系统的静态特性、动态特性标定详细分析方法；分别论述传感器的静态标定、动态标定有何作用？拟合直线方程有何作用、传递函数有何作用？静态特性标定分析方法：——P144动态特性标定分析方法：——P192静态标定作用：1)确定系统最佳测试工作条件2)确定测试系统静态性能指标3)确定系统标定数据处理系数4)确定测试系统拟合直线方程动态标定作用：1)确定系统最佳工作条件2)确定测试系统动态性能指标3)确定系统标定数据处理系数4)确定测试系统动态数学模型5)确定系统幅频特性、相频特性6)确定幅频特性误差拟合直线方程作用：1)用数学式表达系统2)利用拟合直线方程求：δF、δH、δC3)处理计算测试数据：𝑥(𝑡)=𝑦−𝑎0𝑎1传递函数作用:1)采用数学式表达任何一个测试系统，测控系统等2)利用传递函数可以推导出该测试系统的幅频特性和相频特性表达式3)利用测试系统的已知传递函数，才能设计出该测试系统的补偿传递函数，应用于提高该测试系统的动态性能指标。否则是无法实现提高任何测试系统的动态性能4)可以实现测试系统在测试不同频率信号时的频响误差计算3、为提高测试系统精度应采用哪些技术措施？提高测试信号处理精度的方法？提高测试系统精度:6)在设计测试系统时：选用精度高、可靠性好、动态性能好、噪声小、抗干扰能力强的仪表7)测试系统采用最佳组合：系统各个环节输入输出信号正负一致，屏蔽线传输信号，仪表间匹配，信号传输仙剑五接头8)测试系统最佳应用:𝑈0≤±1𝑚𝑉，𝑈𝑧𝑔≤±1𝑚𝑉，𝑈𝑚𝑎𝑥≤±1=5𝑉，正常工作合理接地9)噪声采用数字滤波方式，N3；干扰采用趋向数字滤波器补偿法10)测试系统频响特性不满足时，采用模拟—数字滤波器补偿法，提高测试系统动态特性。提高测试信号处理精度：1)噪声采用平滑滤波法2)信号中有干扰，采用趋向滤波法3)测试系统性能不满足要求，采用补偿方法4、论述各种试验信号测试方法？应用场合。压力、力、温度、加速度、声波信号等。1)压力信号测试方法：a)塑性变形测压法b)弹性变形测压法c)光电测压法2)力信号测试方法：a)直接测试方法：应变式力传感器、压电式力传感器b)间接测试方法：测量压力乘以面积计算力值c)光学测试方法3)温度信号测试方法：a)热电偶式：传感器测量法b)热电阻测量法c)辐射测量法d)红外测温仪e)光电式测温法（光纤）4)加速度信号测试方法：a)机械式测速法b)感应式测试法c)光电式测试法5)声波信号测试方法：a)声级计测试法b)声波传感器测试法c)声压测试法5、设计放大器电路问题，应采用什么方法可以达到设计技术指标要求？a)根据设计要求，选择精度高、性能好的元器件b)D1、D2——输入抗共模电压保护设计c)D1、D2——输入抗差模电压保护设计d)R4——放大器调零电路设计e)D3——电源误接保护设计f)C1——抗工作电源高频干扰设计，电容0.01—0.33uFg)C2——抗工作电源低频干扰设计，电容10—200uFh)R5——输出电流大小，串电阻实现电流保护电路设计i)D4、D5——限定输出电压大小，采用反稳压二极管实现j)多路输出扩展电路设计。V/F，F/V，Umax，Imax，Pmax，Kv6、传感器的选择方法，测试系统的设计原则？传感器选择方法：a)确定传感器型号b)确定传感器量程：产品性实验：𝑃𝑚𝑎𝑥≥(1.2~1.5)𝑃𝑗𝑚𝑎𝑥c)确定传感器频率：固有频率：𝑓𝑛≥(5~10)𝑓𝑥d)确定传感器适用温度：𝑇≥(1.5~2.0)𝑇𝑥e)确定传感器精度：1%~0.02%；常用：0.1%~0.5%f)确定传感器的结构尺寸应满足的安装条件测试系统设计原则：1)测试系统性能指标配套性原则2)测试系统性能重复性原则3)测试系统性能随机性原则4)测试系统动态特性选择原则5)测试系统的使用测试参数范围6)测试系统中设计输出检测与保护功能7)多种记录方式8)测试应用条件的要求：设计的测试系统应能适应环境条件要求，抗振动冲击，电场，磁场，灰尘，污染，高温的影响，具体根据测试条件确定9)设计的测试系统，经济合理，操作使用方便7、信号分析与信号处理技术有何不同？1)定义不同：信号分析：是研究信号的构成和特征，求取有用信息；信号处理：是根据实验目的和要求，按行业规范要求，将测量数据变换计算的过程2)处理对象不同：信号分析：用于振动、噪声、模态分析，求出有用信号；信号处理用于静态标定信号，动态标定信号，试验测试信号的处理3)计算方法不同：信号分析：自相关，互相关，功率谱，FFT，多种分析法，数字滤波技术信号处理：静态信号，动态信号，多种试验信号处理计算方法4)精度要求不同：信号分析无指标，信号处理有要求小于0.1%8、滤波技术的作用，模拟滤波与数字滤波方法有何异同？滤波技术作用：1)消除系统中噪声与干扰信号2)分析测试信号的结构和特征，求有用信号3)利用滤波补偿原理方法，实现测试系统动态性能的扩展4)数据处理中消除信号中的噪声和干扰，提高测试数据处理计算精度模拟滤波与数字滤波不同点：1)模拟滤波器：用模拟电路实现，从根本上解决系统问题，不影响信号测量，电路实现调试不方便2)数字滤波器：由程序实现，方便简单。根据测试数据进行处理，应用不合理会产生测试结果降低，相位后移模拟滤波与数字滤波相同点：数字表达是相同，作用相同9、测试系统设计中的测试仪表选择方法——P128?10、测试工程师应具备的测试技术1、传感器设计与应用技术2、多种应用电路设计技术3、测试系统设计技术4、测试程序设计技术5、信号分析处理技术6、标定（校准）技术7、误差理论分析与计算技术8、各种信号测试技术11、测试系统的传递函数的求解方法