问题:1、论述测试、测量和计量的意义与差别。
2、论述测量偏差、随机误差的概念,举例说明偏差和误差的估计方法和指标。
3、论述测试系统静态特性及其对测试结果的影响。
4、举例说明通过标定消除系统偏差或非线性误差、重复性误差的方法。
5、论述系统的幅频特性的物理意义及二阶系统的特点。
6、论述并举例说明测试系统动态特性及其对测试结果的影响。
7、论述周期信号和非周期信号幅频谱和相频谱的差别及其物理意义。
问题1:测试:是指采用一定的技术手段和仪器,设计合理的实验方法,对研究对象进行测量并进行数据处理,找到被测量的量值和性质的过程,即测量+实验。
测量:使用一定的装置,通过实验和计算来获得数据的过程。
计量:实现测量准确和单位统一而进行的测量过程。
测试、测量和计量的差别:测试是要用仪器仪表测量,并含有测试、对比、调整、再测试,这样循环的一个过程。计量是为了更好的测量,它为测量提供了保证以及准确可靠的要求。
计量不仅要获取量值的信息,而且要实现量值信息的传递或溯源。测量是通过实验获取数据,而测试要在或数据后还要进行数据分析处理等过程。测量作为一类操作其对象就是测量仪器。
通常人们将具有研究性、**性、论证性的测量叫做测试,测试过程通常需要对测量结果进行分析处理,以获得更为明确的形式,从而达到试验的目的为计量。
问题2:测量偏差指对同一对象进行多次测量,如果测量误差按一定规律变化或保持为一个常数,这种误差称为“系统误差”或称“偏差”。而随机误差指对同一对象进行多次测量,如果测量误差的大小和符号以不可知的方式变化,这种误差称为“随机误差”。
对于偏差和误差的估计方法和指标有两种:算术平均值和标准差,其中均值是真值的最佳估计。多次重复测量用统计方法计算出的标准偏差,例如抛硬币,只有当实验的次数足够多时,两个面出现的概率才接近二分之一。
问题3:测试系统的静态特性是指被测信号x(t)为常值时,其测出的信号与被测信号之间所呈现的关系。
影响:1线性度:指测试装置的输出与输入的比值保持常值比例关系的程度,是对静态测量偏离线性的度量。
2灵敏度:是测试装置输出变化量与输入变化量的比值,表征测试装置对输入量变化的反应能力。
3回程误差(迟滞误差):被测量上升过程和下降过程输出量不重复造成的误差。
4重复性:工作条件下不变,按同一方向做全程多次测量,对于同一个被测量多次测量结果的不一致误差。重复性越小,测量结果越准确。
5分辨率:测试系统能检测到的被测量最小变化的能力,即能引起输出量变化的最小被测量。
6稳定度:给定的工作条件后,测试系统保持其性能不变的能力。
7漂移:工作条件和被测量不变,测试输出随时间或温度变化的程度。
问题4:举例说明通过标定消除系统偏差或非线性误差、重复性误差的方法。
1均值:是真值的最佳估计。
2标准方差(均方差):是衡量随机误差大小的测度。
3最小二乘法:建立输入与输出之间的关系,即线性模型y=kx+b
例如:温度与电阻的关系、枪打靶的精确度与准确度等等,取多次的测量的数据进行上面的方法处理。
问题5:论述系统的幅频特性的物理意义及二阶系统的特点。
幅频特性:输出信号与输入信号幅值比是频率f的函数。
物理意义:系统增益随信号频率的变化规律,即系统对不同频率正弦波的增益。
二阶系统的特点:二阶系统是一个低通环节,阻尼比ζ,固有频率ω n ,灵敏度系数s,是影响二阶系统动态特性的重要参数,欠阻尼系统的单位脉冲响应曲线是减幅的正弦振荡曲线,且阻尼比越小,衰减越慢,振荡频率越大。所以欠阻尼系统又称为二阶振荡系统,其幅值衰减的快慢取决于阻尼比。
问题6:论述并举例说明测试系统动态特性及其对测试结果的影响。
测试系统动态特性:时域(微分方程或脉冲响应函数)、复数域(传递函数)和频域(频率特性)。
例如用扫频法(频率响应法)测量偏心轮的位移的动态特性,结果精确可靠,但费事费工设备投入大。
用阶跃响应法测量电机的功率,结果较准确,但计算复杂,费时。
用冲激法(脉冲响应法)测量设备的固有频率,省工,省时,但是输入信号必须具有足够宽的频带和带内平坦性。
问题7:一、两者的频谱特点。
1、周期信号的频谱特点:周期信号的频谱是离散的。
2、非周期信号的频谱特点:非周期信号的频谱是连续的。
二、两者的物理意义。
1、周期信号表示成傅里叶级数形式,对应的频率分量的系数就是该频率分量的具体幅值。
2、非周期信号借鉴了傅里叶级数的推导方式,将周期推广到了无穷大,得到了傅里叶变换,傅里叶变换得到的是频谱密度函数,每个频率点对应的数值并不是信号在该频率上分量的实际幅值;
必须要除以信号的周期(即无穷大)才是实际幅值,所以可以说非周期信号在任意频率分量上的幅值都是零。
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