第2章測(cè)試裝置的基本特性

第2章測(cè)試裝置的基本特性第1節(jié)概述第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性第4節(jié)實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件習(xí)題23一月2024第2章測(cè)試裝置的基本特性本章重點(diǎn)：1、測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性及典型的一、二階系統(tǒng)特性。2、測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件。23一月2024引言：客觀：信號(hào)分析反映了測(cè)試對(duì)象運(yùn)動(dòng)、變化的規(guī)律。主觀：測(cè)試系統(tǒng)是由測(cè)試者設(shè)計(jì)或選用的，它反映了測(cè)試者對(duì)待測(cè)參數(shù)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)。主觀+客觀相適應(yīng)？第2章

第1節(jié)概述引言：測(cè)試是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量從客觀事物取得相關(guān)信息的過(guò)程在此過(guò)程中，借助專門設(shè)備—測(cè)試裝置(系統(tǒng))，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),采用合適的方法和必要的數(shù)學(xué)處理方法求得感興趣的信息。測(cè)試系統(tǒng)是執(zhí)行測(cè)試任務(wù)的傳感器、儀器和設(shè)備的總稱。

測(cè)試的目的不同，測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜程度不同。

測(cè)試系統(tǒng)的性能直接影響測(cè)試的有效性。第2章

第1節(jié)概述第2章

第1節(jié)概述一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求23一月2024(系統(tǒng)辨識(shí))(反求)(預(yù)測(cè))第2章

第1節(jié)概述一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求23一月2024第2章

第1節(jié)概述一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求23一月2024

理想的測(cè)試裝置應(yīng)該①輸出和輸入成線性關(guān)系。即具有單值的、確定的輸入-輸出關(guān)系。②系統(tǒng)為時(shí)不變線性系統(tǒng)。實(shí)際的測(cè)試裝置①只能在較小工作范圍內(nèi)和在一定誤差允許范圍內(nèi)滿足線性要求。②很多物理系統(tǒng)是時(shí)變的。在工程上，?？梢砸宰銐虻木_度認(rèn)為系統(tǒng)中的參數(shù)是時(shí)不變的常數(shù)。第2章

第1節(jié)概述一、測(cè)試系統(tǒng)模型的分類23一月2024

a.線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng):具有疊加性、比例性的系統(tǒng)

b.連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng):輸入、輸出均為連續(xù)函數(shù).

描述系統(tǒng)特征的為微分方程.

離散時(shí)間系統(tǒng):輸入、輸出均為離散函數(shù).

描述系統(tǒng)特征的為差分方程.c.時(shí)變系統(tǒng)與時(shí)不變系統(tǒng):由系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間而變化決定.

其中，線性時(shí)不變系統(tǒng)（線性定常系統(tǒng)）進(jìn)行分析的理論和方法最為基礎(chǔ)、最成熟，同時(shí)其它系統(tǒng)通過(guò)某種假設(shè)后可近似作為線性定常系統(tǒng)來(lái)處理。一般的測(cè)試系統(tǒng)都可視為線性定常系統(tǒng)，即可以用常微分方程描述的系統(tǒng)。

第2章

第1節(jié)概述二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)23一月2024一般在工程中使用的測(cè)試裝置都是線性系統(tǒng)。第2章

第1節(jié)概述二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)23一月2024第2章

第1節(jié)概述二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)23一月2024

重要的結(jié)論（頻率保持性）

線性系統(tǒng)具有頻率保持特性的含義是輸入信號(hào)的頻率成分通過(guò)線性系統(tǒng)后仍保持原有的頻率成分。如果輸入是很好的正弦函數(shù)，輸出卻包含其他頻率成分，就可以斷定其他頻率成分絕不是輸入引起的，它們或由外界干擾引起，或由裝置內(nèi)部噪聲引起，或輸入太大使裝置進(jìn)入非線性區(qū)，或該裝置中有明顯的非線性環(huán)節(jié)。第2章

第1節(jié)概述二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)23一月20243)比例性

常數(shù)倍輸入所得的輸出等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍，即:

若x(t)→y(t)則kx(t)→ky(t)

4)微分性

系統(tǒng)對(duì)原輸入信號(hào)的微分等于原輸出信號(hào)的微分，即若x(t)→y(t)則x'(t)→y'(t)

第2章

第1節(jié)概述二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)23一月20245）積分特性如系統(tǒng)的初始狀態(tài)均為零，則系統(tǒng)對(duì)輸入積分的響應(yīng)等同于對(duì)原輸入響應(yīng)的積分，即第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性1、線性度

2、靈敏度、分辨力

3、回程誤差

4、零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移23一月2024第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性一、線性度23一月2024第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性一、線性度23一月2024確定擬合直線的方法1、端直直線：一條通過(guò)測(cè)量范圍的上下極限點(diǎn)的直線

簡(jiǎn)單易行，與數(shù)據(jù)的分布無(wú)關(guān)，其擬合精度很低

2、最小二乘擬合直線：是在以測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線的偏差的平方和為最小的條件下所確定的直線

保證所有測(cè)量值最接近擬合直線、擬合精度很高的方法第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性二、靈敏度分辨力

23一月2024第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性23一月2024分辨力“分辨力”是指指示裝置有效地辨別緊密相鄰量值的能力。即能引起響應(yīng)量發(fā)生變化的最小機(jī)理變化量，用?x。假設(shè)常用全量程范圍內(nèi)最大變化量為?xmax

，則?xmax與測(cè)試系統(tǒng)滿量程輸出值A(chǔ)之比的百分率表示其分辨能力，稱為分辨率，用F表示：二、靈敏度分辨力

第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性23一月2024注意：1、為了保證測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度，工程上規(guī)定，測(cè)試系統(tǒng)的分辨率應(yīng)小于允許誤差的1/3，1/5或1/10。2、可通過(guò)提高儀器的敏感單元增益的方法來(lái)提高分辨率。3、分辨率的大小應(yīng)能保證在穩(wěn)態(tài)測(cè)量時(shí)儀器的測(cè)量值波動(dòng)很小，但分辨率過(guò)高會(huì)使信號(hào)波動(dòng)過(guò)大，從而會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)顯示或校正系統(tǒng)提出過(guò)高的要求。因此一個(gè)好的設(shè)計(jì)應(yīng)使其分辨率與儀器的功用相匹配。二、靈敏度分辨力

第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性三、回程誤差23一月2024原因：實(shí)際的測(cè)試系統(tǒng)，由于內(nèi)部的彈性元件的彈性滯后、磁性元件的磁滯現(xiàn)象以及機(jī)械摩擦、材料受力變形、間隙等原因，使得相同的測(cè)試條件下，在輸入量由小增大和由大減小的測(cè)試過(guò)程中，對(duì)應(yīng)于同一輸入量所得到的輸出量往往存在差值。第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性三、回程誤差23一月2024第2章

第2節(jié)測(cè)試裝置的靜態(tài)特性三、零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移23一月2024漂移是指測(cè)量特性隨時(shí)間的慢變化原因：環(huán)境溫度、大氣壓力、相對(duì)濕度以及電源電壓等都可能對(duì)測(cè)量裝置的輸出造成影響。環(huán)境變化將或多或少地影響裝置的某些靜態(tài)特性參數(shù)。恒定輸入在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的輸出變化稱為點(diǎn)漂；標(biāo)稱范圍最低點(diǎn)的點(diǎn)漂，稱為零點(diǎn)漂移靈敏度漂移是由于材料性質(zhì)的變化引起的輸入與輸出關(guān)系的變化

在工程測(cè)試中，大量的被測(cè)信號(hào)都是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)。對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)，要求能迅速而準(zhǔn)確地測(cè)出信號(hào)的大小并真實(shí)地再現(xiàn)信號(hào)的波形變化，即要求測(cè)試系統(tǒng)在輸入量改變時(shí)，其輸出量也能立即隨之不失真地改變。

例1：水銀體溫計(jì)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)輸入的時(shí)間響應(yīng)例2：千分表測(cè)量振動(dòng)物體振幅

頻率響應(yīng)第2章第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性23一月2024一、動(dòng)態(tài)特性的定義動(dòng)態(tài)特性表示的是當(dāng)輸入信號(hào)為一隨時(shí)間迅速變化的信號(hào)時(shí)，輸出與輸入之間的關(guān)系。二、動(dòng)態(tài)特性的主要內(nèi)容時(shí)間響應(yīng)和頻率響應(yīng)是動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中表現(xiàn)出的重要特征三、動(dòng)態(tài)特性的影響因素

1、輸入量x(t),輸入量的變化速度和加速度

2、測(cè)試系統(tǒng)的阻尼、質(zhì)量的影響第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性23一月2024

測(cè)試系統(tǒng)被視為線性時(shí)不變系統(tǒng)，據(jù)其物理結(jié)構(gòu)和相關(guān)定律可建立起描述輸入輸出關(guān)系的線性微分方程，但使用時(shí)有許多不便。因此，除微分方程形式的數(shù)學(xué)模型之外，常通過(guò)拉普拉斯變換、傅立葉變換等建立其相應(yīng)的“傳遞函數(shù)”，“頻率響應(yīng)函數(shù)”，來(lái)簡(jiǎn)便地描述測(cè)試裝置或系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述1、傳遞函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述1、傳遞函數(shù)23一月2024測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)數(shù)域描述系統(tǒng)的初始條件為零時(shí)，輸出y(t)的拉氏變換Y(s)與輸入X(t)的拉氏變換X(s)之比H(s)就稱為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。初始條件為零時(shí)，輸入和輸出的拉氏變換定義為上邊右式。其中稱為拉氏變換算子。實(shí)際上初始條件為零時(shí)上式的系數(shù)都是由系統(tǒng)本身固有屬性決定的。由上式，傳遞函數(shù)是用復(fù)數(shù)形式來(lái)表示測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述1、傳遞函數(shù)23一月2024傳遞函數(shù)的特點(diǎn)：1）H(s)與輸入x(t)及系統(tǒng)的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)，它只表達(dá)了系統(tǒng)的傳輸特性。2）H(s)只反映系統(tǒng)傳輸特性而不拘泥于系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。即只要?jiǎng)討B(tài)特性相似，無(wú)論是電路系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)都可用同類型的傳遞函數(shù)描述其動(dòng)態(tài)特性。3）傳遞函數(shù)以測(cè)量裝置本身的參數(shù)表示出輸入與輸出之間的關(guān)系，所以它將包含著聯(lián)系輸入量與輸出量所必需的單位。4）H(s)中的分母取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分子是系統(tǒng)與外界之間的聯(lián)系。一般測(cè)量裝置總是穩(wěn)定的系統(tǒng)，其分母的階次總是高于分子的階次，即n>m第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述23一月2024

頻率響應(yīng)函數(shù)是在頻率域中描述和考察系統(tǒng)特性的。實(shí)際工程應(yīng)用中，某些系統(tǒng)難以建立相應(yīng)的微分方程和傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)本身的物理解釋也不明確。與傳遞函數(shù)相比，頻率響應(yīng)函數(shù)的物理概念明確，容易通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立；由頻率響應(yīng)函數(shù)和傳遞函數(shù)的關(guān)系，可方便地得到傳遞函數(shù)。因此頻率響應(yīng)函數(shù)成為實(shí)驗(yàn)研究測(cè)試系統(tǒng)的重要工具。由頻率保持性，簡(jiǎn)諧輸入得到簡(jiǎn)諧輸出，頻率相同而幅值不同，其幅值比A＝Y(jié)0/X0是頻率ω的函數(shù)記為A(ω)，定義為幅頻特性；相位差也是ω的函數(shù),記為，定義為相頻特性,統(tǒng)稱系統(tǒng)的頻率特性。

2、頻率響應(yīng)函數(shù)(頻率域描述)第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述2、頻率響應(yīng)函數(shù)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述3、脈沖響應(yīng)函數(shù)（時(shí)域描述）23一月2024若輸入為單位脈沖，即x(t)=δ(t),則X(s)=L[δ(t)]=1。裝置的相應(yīng)輸出是Y(s)=H(s)X(s)=H(s),其時(shí)域描述可通過(guò)對(duì)Y(s)的拉普拉斯反變換得到h(t)常稱為系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)或權(quán)函數(shù)。時(shí)域脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)系統(tǒng)特性的描述頻域頻率響應(yīng)函數(shù)H(ω)

復(fù)數(shù)域傳遞函數(shù)H(s)第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述3、脈沖響應(yīng)函數(shù)（時(shí)域描述）23一月2024

系統(tǒng)特性的描述:

脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)、頻率響應(yīng)函數(shù)H(ω)、傳遞函數(shù)H(s)第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述例題23一月20241、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，輸入信號(hào)求信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

系統(tǒng)輸入信號(hào)頻率解：由系統(tǒng)傳遞函數(shù)可得則系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性分別為：，可知系統(tǒng)輸出信號(hào)頻率也為，則，可得輸出信號(hào)為：；且第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性二、系統(tǒng)的串并聯(lián)性質(zhì):環(huán)節(jié)的串聯(lián)與并聯(lián)23一月2024環(huán)節(jié)串聯(lián)時(shí)兩個(gè)傳遞函數(shù)各為和的環(huán)節(jié)，串聯(lián)時(shí)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(s)在初始條件為零時(shí)為：對(duì)幾個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的系統(tǒng)，有第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性二、系統(tǒng)的串并聯(lián)性質(zhì):環(huán)節(jié)的串聯(lián)與并聯(lián)23一月2024并聯(lián)時(shí)因由n個(gè)環(huán)節(jié)并聯(lián)組成的系統(tǒng)，有第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1、一階系統(tǒng)23一月2024數(shù)學(xué)表述形式一致傳遞函數(shù)

靜態(tài)靈敏度時(shí)間常數(shù)

在工程實(shí)際中，一個(gè)RC電路和一個(gè)忽略了質(zhì)量的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)在施于A點(diǎn)的外力f(t)作用下，其微分方程分別如下：第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1、一階系統(tǒng)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1、一階系統(tǒng)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性2、二階系統(tǒng)23一月2024

第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性2、二階系統(tǒng)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性2、二階系統(tǒng)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性2、二階系統(tǒng)23一月2024第2章

第3節(jié)測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性三、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性2、二階系統(tǒng)23一月2024第2章

第4節(jié)不失真測(cè)試的條件一、什么是不失真測(cè)試23一月2024第2章

第4節(jié)不失真測(cè)試的條件二、實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件23一月2024第2章

第4節(jié)不失真測(cè)試的條件二、實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件23一月2024第2章

第4節(jié)不失真測(cè)試的條件二、實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件23一月2024引入：測(cè)量裝置是由傳感器、測(cè)量電路、前置放大、信號(hào)條理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或顯示等環(huán)節(jié)組成。一、定義當(dāng)傳感器安裝到被測(cè)物體上或進(jìn)入被測(cè)介質(zhì)，要從物體與介質(zhì)中吸收能量或產(chǎn)生干擾，使被測(cè)物理量偏離原有的量值，從而不可能實(shí)現(xiàn)理想的測(cè)量，這種現(xiàn)象稱為負(fù)載效應(yīng)。即某裝置由于后接另一裝置而產(chǎn)生的種種現(xiàn)象，稱為負(fù)載效應(yīng)。二、現(xiàn)象1、前裝置的聯(lián)接處甚至整個(gè)裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化；2、兩個(gè)裝置共同形成一個(gè)新的整體，但其傳遞函數(shù)已不滿足各環(huán)節(jié)串并聯(lián)的規(guī)律。第2章

第5節(jié)負(fù)載效應(yīng)三、減輕負(fù)載效應(yīng)的措施（具體問(wèn)題具體分析）對(duì)于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負(fù)載效應(yīng)的辦法有：

1、提高后續(xù)環(huán)節(jié)（負(fù)載）的輸入阻抗。

2、在原來(lái)兩個(gè)相聯(lián)接的環(huán)節(jié)之中，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器3、使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不能從前環(huán)節(jié)吸收能量電阻抗的概念推廣到廣義阻抗第2章

第5節(jié)負(fù)載效應(yīng)一、定義測(cè)量系統(tǒng)中的無(wú)用信號(hào)稱為干擾。一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)抗干擾能力的大小決定了該系統(tǒng)的可靠性。二、干擾的三個(gè)要素

1.干擾源產(chǎn)生干擾信號(hào)的設(shè)備被稱為干擾源，如變壓器、繼電器、微波設(shè)備、電機(jī)、無(wú)繩電話和高壓電線等都可以產(chǎn)生空中電磁信

2.傳播途徑傳播途徑是指干擾信號(hào)的傳播路徑。

3.接收載體接收載體是指受影響的設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)吸收了干擾信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)造成影響的電器參數(shù)第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾三、干擾的種類

按照干擾源的位置，可分為外部干擾:來(lái)源于測(cè)試設(shè)備之外，與測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，由工作環(huán)境和使用條件所決定，它主要來(lái)自于自然界的干擾和電氣設(shè)備的干擾內(nèi)部干擾：測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部由于設(shè)計(jì)不良或各種元件工作引起的干擾，包括長(zhǎng)期干擾和瞬時(shí)干擾。第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾三、干擾的種類

按干擾的耦合模式分類，干擾分為以下五種類型：

1.靜電干擾

2.磁場(chǎng)耦合干擾磁場(chǎng)耦合干擾是指大電流周圍磁場(chǎng)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備回路耦合形成的干擾。

3.漏電耦合干擾漏電耦合干擾是因絕緣電阻降低而由漏電流引起的干擾，多發(fā)生于工作條件比較惡劣的環(huán)境或器件性能退化、器件本身老化的情況下。

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第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾三、干擾的種類

按干擾的耦合模式分類，干擾分為以下五種類型：

4.共阻抗干擾共阻抗干擾是指電路各部分公共導(dǎo)線阻抗、地阻抗和電源內(nèi)阻壓降相互耦合形成的干擾,這是機(jī)電一體化系統(tǒng)普遍存在的一種干擾。如圖7-1所示的串聯(lián)接地方式，由于接地電阻的存在，三個(gè)電路的接地電位明顯不同。

5.電磁輻射干擾由各種大功率高頻、中頻發(fā)生裝置,各種電火花以及電臺(tái)、電視臺(tái)等產(chǎn)生的高頻電磁波向周圍空間輻射，形成電磁輻射干擾。雷電和宇宙空間也會(huì)有電磁波干擾信號(hào)。

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第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾四、干擾的抑制1、屏蔽技術(shù)屏蔽是指利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來(lái)，從而割斷或削弱干擾場(chǎng)的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。按需屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同，可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽。 靜電屏蔽是為了消除或抑制由于電場(chǎng)耦合引起的干擾。第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾四、干擾的抑制2、隔離技術(shù)

1）光電隔離 光電隔離是以光作為媒介在隔離的兩端之間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)?，所用的器件是光電耦合器。由于光電耦合器在傳輸信息時(shí)，不是將其輸入和輸出的電信號(hào)進(jìn)行直接耦合，而是借助于光作為媒介物進(jìn)行耦合的，因而具有較強(qiáng)的隔離和抗干擾能力。（2）變壓器隔離 對(duì)于交流信號(hào)的傳輸,一般使用變壓器隔離干擾信號(hào)的辦法。隔離變壓器也是常用的隔離部件，用來(lái)阻斷交流信號(hào)中的直流干擾和抑制低頻干擾信號(hào)的強(qiáng)度第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾四、干擾的抑制2、隔離技術(shù)

3）繼電器隔離 繼電器線圈和觸點(diǎn)僅有機(jī)械上的聯(lián)系，而沒(méi)有直接的電的聯(lián)系，因此可利用繼電器線圈接收電信號(hào)，而利用其觸點(diǎn)控制和傳輸電信號(hào)，從而可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電和弱電的隔離。3、濾波技術(shù) 濾波是抑制干擾傳導(dǎo)的一種重要方法。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號(hào)的頻譜寬得多，因而當(dāng)接收器接收有用信號(hào)時(shí)，也會(huì)接收到那些不希望有的干擾。第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾四、干擾的抑制4、接地技術(shù)安全接地是指各種設(shè)備的外殼與大地相連，其目的是為保障人身和設(shè)備的安全工作接地是指系統(tǒng)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的公共零電位，它本身可能與大地是隔離的。1）單點(diǎn)接地圖所示是并聯(lián)一點(diǎn)接地方式。這種方式在低頻時(shí)是最適用的，因?yàn)楦麟娐返牡仉娢恢慌c本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，不會(huì)因地電流而引起各電路間的耦合。這種方式的缺點(diǎn)是需要連很多根地線，用起來(lái)比較麻煩。

第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾四、干擾的抑制4、接地技術(shù)2）多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地所需地線較多，一般適用于低頻信號(hào)。若電路工作頻率較高，電感分量大，各地線間的互感耦合會(huì)增加干擾。如圖所示，各接地點(diǎn)就近接于接地匯流排或底座、外殼等金屬構(gòu)件上

第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾四、干擾的抑制4、接地技術(shù)3）地線的設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮各種地線的布局和接地方法。圖所示是一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的接地方法。

第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾四、干擾的抑制4、接地技術(shù)4）模擬地和數(shù)字地現(xiàn)代測(cè)量系統(tǒng)都同時(shí)具有模擬電路和數(shù)字電路。采用兩套整流電路分別供電給模擬電路和數(shù)字電路，它們之間采用光耦合器耦合。第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾五、干擾竄入測(cè)量裝置的三條途徑

1、電磁場(chǎng)的干擾以電磁波輻射的方式經(jīng)空間竄入測(cè)量裝置2、信道干擾信號(hào)在傳輸過(guò)程中，通道中各元器件產(chǎn)生的噪聲或非線形畸變所造成的干擾3、電源干擾

由于電源波動(dòng)、市電電網(wǎng)干擾信號(hào)的竄入以及裝置供電電源電路內(nèi)阻引起各單元電路相互耦合造成的干擾措施：良好的屏蔽及正確的接地

第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾六、供電系統(tǒng)干擾及其抗干擾

1、電網(wǎng)電源噪聲

a.把供電電壓跳變的持續(xù)時(shí)間者，稱為過(guò)壓和欠壓噪聲。供電電網(wǎng)內(nèi)阻過(guò)大或網(wǎng)內(nèi)用電器過(guò)多會(huì)造成欠壓噪聲。三相供電零線開路可能造成某相過(guò)壓。

b.供電電壓跳變的持續(xù)時(shí)間者，被稱為浪涌和下陷噪聲，它主要產(chǎn)生于感應(yīng)性用電器在開、關(guān)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

c.供電電壓跳變的持續(xù)時(shí)間者，被稱為尖峰噪聲，它產(chǎn)生的原因較復(fù)雜，用電器間斷的通斷產(chǎn)生的高頻分量、汽車點(diǎn)火器所產(chǎn)生的高頻干擾耦合到電網(wǎng)都可能產(chǎn)生尖峰噪聲。第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾六、供電系統(tǒng)干擾及其抗干擾

2、供電系統(tǒng)的抗干擾（1）交流穩(wěn)壓器它可消除過(guò)壓、欠壓造成的影響，保證供電的穩(wěn)定。（2）隔離穩(wěn)壓器由于浪涌和尖峰噪聲主要成分時(shí)高頻分量，它們不通過(guò)變壓器級(jí)圈之間互感耦合，而是通過(guò)線圈間寄生電容耦合的。隔離穩(wěn)壓器一次、二次側(cè)間用屏蔽層隔離，減少級(jí)間耦合電容，從而減少高頻噪聲的竄入。（3）低通濾波器可濾去大于50HZ市電基波的高頻干擾。對(duì)于50Hz市電基波，則通過(guò)整流濾波后也可完全濾波（4）獨(dú)立功能塊單獨(dú)供電可基本消除各單元因共用電源而引起相互耦合所造成的干擾。第2章

第6節(jié)測(cè)量裝置的抗干擾七、信道通道干擾及其抗干擾

1、信道干擾的種類