静态测试系统的评价指标

1.静态测试系统的评价指标灵敏度：输入量的变化)(tx所引起的输出量变化)(ty的大小。放大倍数E=)()(txty分辨率：指试验系统能测量到的最小输入量变化的值Δx重复性：指用同一试验系统在相同的试验条件下对同一被测量进行多次测量，其各次测试结果的接近程度，随机误差大，测试结果的重复性就差回程误差：在测试过程中，经常会出现正向输入（输入由小到大）所得到的输出规律与反向输入（输入由大到小）系统的输出规律不一致，二者之间的差值称为回程误差线性度：指定曲线偏离理想直线的程度%100maxsLyFL(maxL-指定曲线与理想直线的最大偏差syF-测试系统量程)漂移：零点漂移和灵敏度漂移（1）零点漂移：由温度变化及元器件性能不稳定引起（2）灵敏度漂移：灵敏度越高，测量范围越小，稳定性则较差，漂移明显2.传感器部分所涉及到的各种效应（电阻应变片式，电容式，电感式，压电式，磁电式，光电式，热电式传感器）（1）电阻应变片式传感器包括：电阻应变片，弹性元件。弹性元件决定传感器量程及灵敏度。应用：拉压力的测量，转矩的测量电阻应变：金属丝的电阻变化率RdR与纵向应变率成正比，这就是金属丝的应变效应（2）电容式传感器电容：C=dA0r（A极板有效面积r介电系数0介电常数d极板间距）应用：电容式加速度传感器；电容式倾角传感器（3）电感式传感器包括：自感式和互感式电感：利用电磁感应原理将被测的非电感量转换为电感量的变化（4）压电式传感器包括：电压放大型压电式传感器，电荷放大型压电式传感器。适用于动态测量，汽车振动，发动机爆燃的测量特点：灵敏度小，不适合远距离传送压电效应：某些功能材料当对其沿一定方向施压时，晶体不仅会产生机械应变，其内部还会产生极化现象，从而在材料的相对表面上产生异性电荷而形成磁场，当外力移去后，晶体重新恢复到不带电状态（5）磁电式传感器：动圈式和动铁式磁电传感器（线速度型，转速型）磁阻式磁电传感器，多用于汽车上转速型传感器磁电：当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就产生电动势，其大小与磁通量的变化有关（6）光电式传感器应用：光电转速传感器，透光式烟度计，汽车前照灯检测仪内光电效应：在光照作用下，物体的导电性能发生变化的现象外光电效应：在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象光伏效应：在光照作用下，某些物质可产生一定方向的电动势的现象（7）热电式传感器（温度传感器）a.接触测量：热电偶式，热敏电阻式优点：大小和形状可按需要进行配置，使用方便；测量范围大；测量数据易于实现远距离传输应用：汽车烤漆房温度控制b.非接触测量：红外测温仪热电：利用某些材料或元件的物理性能与温度相关的特性来工作的3.幅值调制与解调，频率调制与解调，哪一种的抗干扰能力好，为什么？调制：将低频信号转换为变频信号的过程解调：经调制的变频信号用高频放大器进行放大后，再将其恢复为原缓变信号幅值调制：当被控制量是高频振荡波的幅值时，称为幅值调制频率调制：当被控制量是高频振荡波的频率时，称为频率调制相位调制：当被控制量是高频振荡波的相位时，称为相位调制外界的干扰通常不能改变信号的频率，因此频率调制与解调的抗干扰能力强，便于远距离传输4.信号模拟滤波，滤波器的评价指标，如何实现带通与带阻滤波滤波：工程上将信号的分离与筛选称为滤波滤波器：a，低通滤波器，只让频率低于某一设定频率2f的信号通过b，高通滤波器，只让频率高于某一设定频率1f的信号通过c，带通滤波器，只让频率在（1f，2f）之间的信号通过d，带阻滤波器，只让频率在（1f，2f）之外的信号通过评价指标：a，纹波度，波动的幅度b，截止频率c，带宽，上下截止频率的范围12ccffB是滤波器分频能力的指标d，倍频程选择性，在截止频率外滤波器幅频特性衰减越快，倍频程选择性越好e，滤波器因子，理想滤波器λ=1，实际λ=1~5如何实现带通与带阻滤波：将低通滤波器和高通滤波器串联为带阻滤波器为带通滤波器带通和带阻滤波器结构相同，只需调整时间常数1和2的大小，即可实现两者相互转化5.窗函数与泄漏窗函数的引入不会改变动态信号的处理结果泄漏：原来集中在一个频率上的功率，由于副辨的存在被分散到一个较宽的频带上。泄漏是可以消除的，泄漏是信号处理过程中的误差而降低了精度减少和抑制泄漏的办法：（1）选用合适的窗函数（2）平滑处理6.栅栏效应与频率细化分辨带宽NftNTfs11采样间隔sft1增加采样点数N，提高分辨率细化技术：采样频率csff2信号截止频率7.测试系统的时间常数，相对阻尼系数ξ，系统固有频率ω对测试结果的影响当系统的固有频率ω增加时，响应的幅值逐渐减小，相位差逐渐增加系统时间常数τ越大，系统工作的范围越窄相对阻尼系数ξ=0时，当1n，系统产生共振，幅值显著增加当1时，输出幅值A(ω)1,不再出现共振8.A/D转换器位数与采样速率的关系位数越高，采样速率越低9.电桥在工程测试中的几大作用（1）对测试信号进行补偿，消除外界因素影响（2）实现差动式测量（3）很好的幅值调制设备10.电客式传感器的典型应用广泛应用于测量位移，压力，振动，噪声，倾角特点：具有体积小功耗低，精度高，性能稳定及所需驱动力小（1）电容式加速度传感器：当传感器受到振动时，质量块便上下振动，两差动连接的电容器1C,2C便向外输出与振动加速度相对应的电容量L（2）电容式倾角传感器：上极板金属平板下极板球形极板中间不导电介质传感器倾斜时两极板被不导电特制液体介质浸泡面积变化，介电常数r变化，输出电容C随倾角变化11.根据二阶系数的频率响应函数分析系统各参数的选用，系统固有频率的测试方法H(jω)=nnj21122（n固有频率相对阻尼系数系统振动圆频率）参数选用参考上面的7测试方法：给系统一正弦输入，调节其输入信号的频率，直到输入与输出的相位差o90，此时输入信号的频率ω即为系统固有频率（频率共振法）12.采样周期，采样频率，分辨带宽，截止频率等参数的概念和计算方法采样周期：连续的模拟信号经采样过程后变换为离散的信号，离散信号相邻两个采样值之间的时间间隔ST采样方式：实时采样，等效时间采样分辨带宽：f=Nfc2（f与信号处理精度有关）截止频率：实际滤波器幅频特性曲线上数值为20A所对应的频率，称为截止频率，它是均值0A衰减-3dB（20lg20AA）所对应频率13.测试系统的静态特性和动态特性的关系静态特性：被测量x(t)不随时间变化或缓慢变化，系统输出y(t)与输入x(t)之间的关系动态特性：被测量x(t)随时间变化而变化，系统输出y(t)与输入x(t)之间的关系14.何谓随机误差，过失误差与系统误差，如何消除系统误差？随机误差：在相同条件下，对同一参数进行多次重复测量所得到的测定值不完全相同，即每次测量误差都不相同过失误差：由于测量工作的错误，疏忽等原因引起的误差系统误差：保持一定数值或按一定规律变化的误差消除系统误差的办法：（1）采用完善的测量方法正确安装调试和使用仪器设备，保持稳定的测量条件防止外界干扰（2）利用函数补偿法予以修正