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1、机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院第三章第三章 测量装置的基本特性测量装置的基本特性学习要求学习要求1.1.掌握测量装置的静态特性掌握测量装置的静态特性2.2.掌握测量装置的动态特性掌握测量装置的动态特性3.3.掌握实现不失真测量的时、频域条件掌握实现不失真测量的时、频域条件 4.4.了解测量装置的动态特性的测量方法了解测量装置的动态特性的测量方法5.5.了解测量装置的负载效应和抗干扰措施了解测量装置的负载效应和抗干扰措施3. 测量装置的基本特性测量装置的基本特性机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.1
2、 概概 述述3.1 概概 述述 把把测测量量装装置置作作为为一一个个系系统统来来看看待待，工工程程测测量量问问题题化化为为处理输入、系统传输特性和输出三者之间的关系。处理输入、系统传输特性和输出三者之间的关系。x(t)h h( (t t) )HH( (s s) )X(s)y(t)Y(s)（1）系统辨识：）系统辨识：输入、输出可测量，推断系统传输特性输入、输出可测量，推断系统传输特性 。（2）反求：）反求：系统特性已知，输出可测量，推断输入。系统特性已知，输出可测量，推断输入。（3）预测：）预测：输入和系统特性已知，推断和估计系统的输出输入和系统特性已知，推断和估计系统的输出。系统分析中的三类问
3、题：系统分析中的三类问题：机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院一、对测试装置的基本要求一、对测试装置的基本要求 理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入输出关理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入输出关系，其中以输出和输入成系，其中以输出和输入成线性关系线性关系线性关系线性关系最佳。最佳。 实际的测试装置只能在一定工作范围和一定误差范围内实际的测试装置只能在一定工作范围和一定误差范围内满足线性要求。满足线性要求。xy线性线性xy线性线性xy非线性非线性3.1 概概 述述机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院
4、 时不变（定常）线性系统时不变（定常）线性系统 二、线性系统及其主要性质二、线性系统及其主要性质 一一般般在在工工程程中中使使用用的的测测试试装装置置都都可可以以当当作作时时不不变变线线性性系统处理。系统处理。3.1 概概 述述1. 线性系统线性系统 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.1 概概 述述2. 时不变线性系统性质时不变线性系统性质（1）叠加性）叠加性（2）比例性）比例性（3）微分性）微分性 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.1 概概 述述（4）积分性）积分性（5）频率保持性）频率保持性
5、 线性系统的叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有线性系统的叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。如从复杂输入信号频域角度分析其对应的输出。重要作用。如从复杂输入信号频域角度分析其对应的输出。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院 如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。化，则称为静态测量。 3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性 3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性 静态测量时系统的微分方程：静态测量时系统的微分方程： 实际的测量装置的实际的测量装置的
6、S不是常数，测量装置的静态特性就不是常数，测量装置的静态特性就是对实际测量装置与理想定常线性系统的接近程度的描述。是对实际测量装置与理想定常线性系统的接近程度的描述。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院 测量装置输入输出曲线与理想直线的偏离程度，用测量装测量装置输入输出曲线与理想直线的偏离程度，用测量装置校准曲线与规定直线之间的最大偏差表示。置校准曲线与规定直线之间的最大偏差表示。1. 线性误差线性误差3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性 xyBA校准曲线校准曲线：被测量的实际值与测量装置：被测量的实际值与测量装置示值之间的曲线，用规定直线拟
7、合。示值之间的曲线，用规定直线拟合。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院规定直线的确定方法规定直线的确定方法3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性 （1）端基直线）端基直线测量系统输入输出曲测量系统输入输出曲线的两端点连线线的两端点连线AxyB（2）独立直线）独立直线采用最小二乘法使其与校准曲线之间偏差最小采用最小二乘法使其与校准曲线之间偏差最小机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院2. 灵敏度、鉴别力阈、分辨力灵敏度、鉴别力阈、分辨力3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性 灵敏度灵敏度：系统输出
8、信号的变化相对：系统输出信号的变化相对 于输入信号变化于输入信号变化的比值。的比值。 例：平板电容传感器例：平板电容传感器线性检测装置线性检测装置 S为为常数：常数：非线性检测装置非线性检测装置S为变量：为变量：机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性 鉴别力阈（灵敏阀，灵敏限）鉴别力阈（灵敏阀，灵敏限） 引起测量装置输出值产生一个可察觉变化的最小被测量引起测量装置输出值产生一个可察觉变化的最小被测量变化值，用来衡量测量起始点不灵敏的程度。变化值，用来衡量测量起始点不灵敏的程度。分辨力分辨力 指指示示装装置置有
9、有效效地地辨辨别别紧紧密密相相邻邻量量值值的的能能力力，表表明明测测试试装装置分辨输入量微小变化的能力。置分辨输入量微小变化的能力。 一般认为数字装置的分辨力就是最后位数的一个字，一般认为数字装置的分辨力就是最后位数的一个字，模拟装置的分辨力位指示标尺分度值的一半。模拟装置的分辨力位指示标尺分度值的一半。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.2 测量装置的静态特性测量装置的静态特性 3. 回程误差（滞后误差、变差）回程误差（滞后误差、变差） 测试装置在输入量由小增大和测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一由大减小的测试过程中，对于
10、同一个输入量所得到的两个数值不同的个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值最大者。输出量之间差值最大者。4. 稳定度和漂移稳定度和漂移稳定度：稳定度：指测量装置在规定条件下，保持其测量特性恒定不指测量装置在规定条件下，保持其测量特性恒定不便的能力。便的能力。漂移：漂移：指测量装置的测量特性随时间的慢变化。指测量装置的测量特性随时间的慢变化。在规定条件下，对一个恒定输入在规定时间内的输出变化称在规定条件下，对一个恒定输入在规定时间内的输出变化称为点漂；标称范围内最低处的点漂称为零漂。为点漂；标称范围内最低处的点漂称为零漂。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机
11、械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 一、动态特性的数学描述一、动态特性的数学描述 动态特性动态特性：测量装置在被测量随时间变化的条件下的输入：测量装置在被测量随时间变化的条件下的输入 输出关系。输出关系。1. 传递函数传递函数当输入和系统的初始条件全为零时，当输入和系统的初始条件全为零时，机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 2. 频率响应函数频率响应函数幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性：机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械
12、工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 频率响应函数函数的图象描述频率响应函数函数的图象描述 A( )- 曲线称为曲线称为幅频特性曲线幅频特性曲线， ( )- 曲线称为曲线称为相频特性曲线相频特性曲线。 实际作图时，常画出实际作图时，常画出20lgA( )-lg 和和 ( )-lg 曲线，两曲线，两者分别称为对数幅频曲线和对数相频曲线，总称为者分别称为对数幅频曲线和对数相频曲线，总称为伯德图伯德图（Bode图）图）。 作作Im( )-Re( )曲线并注出相应频率曲线并注出相应频率 ，称为，称为奈魁斯特奈魁斯特图（图（Nyquist图）图）。机械工程测试技术
13、机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 频率响应函数的优点频率响应函数的优点直观的反映了系统对不同频率成分输入信号的扭曲情况。直观的反映了系统对不同频率成分输入信号的扭曲情况。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 重要结论重要结论（1）频响函数）频响函数是一系统对输入与输出皆为正弦信号传递是一系统对输入与输出皆为正
14、弦信号传递关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关系，关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关系，也称为也称为正弦传递函数正弦传递函数。（2）传递函数）传递函数是系统对输入是正弦信号，而输出是是系统对输入是正弦信号，而输出是正弦正弦叠加瞬态信号叠加瞬态信号传递关系的描述。它反映了系统包括传递关系的描述。它反映了系统包括稳态稳态和和瞬态瞬态输出与输入之间的关系。输出与输入之间的关系。（3）如只研究稳态过程的信号，则用频响函数来分析系）如只研究稳态过程的信号，则用频响函数来分析系统。如研究稳态和瞬态全过程信号，则用传递函数来分析统。如研究稳态和瞬态全过程信号，则用传递函数来分析系统。系
15、统。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院 若装置的输人为单位脉冲若装置的输人为单位脉冲(t)，因，因(t)的傅立叶变换为的傅立叶变换为1，因此装置输出，因此装置输出y(t)的傅立叶必将是的傅立叶必将是H(f)，记为，记为h(t)，称它为，称它为装置的脉冲响应函数或权函数。装置的脉冲响应函数或权函数。 时域波形参数识别时域波形参数识别3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 2. 脉冲响应函数脉冲响应函数机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院脉冲响应函数测量脉冲响应函数测量 实验求脉冲响应函数简单明了，产生
16、一个冲击信号，实验求脉冲响应函数简单明了，产生一个冲击信号，再测量系统输出就可以了。再测量系统输出就可以了。例：桥梁固有频率测量例：桥梁固有频率测量原理：在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车经过障碍时的冲击对桥梁进行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 4. 环节的串联和并联环节的串联和并联（1）环节的串联）环节的串联零初始条件下：零初始条件下：机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大
17、学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 （2）环节的并联）环节的并联零初始条件下：零初始条件下：机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院1. 一阶系统一阶系统 二、二、典型系统的动态响应典型系统的动态响应温度温度 湿度湿度 酒精酒精3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院微分方程：微分方程：幅频特性幅频特性相频特性相频特性3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 时间常数时间常数静态灵敏度静态灵敏度（归一化处理）（归一化处理）机械工程测试技术机械
18、工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 幅、相频特性曲线幅、相频特性曲线机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 幅、相频特性对数图（幅、相频特性对数图（ Bode图）图）机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 重要结论重要结论（1） 1/ 时：时：失真失真A( ) ( ) 幅值衰减幅值衰减相位滞后相位滞后（3） 是一阶系统的重要参数，决定了适用频率范围。是一阶
19、系统的重要参数，决定了适用频率范围。（4）一阶系统一阶系统Bode图可以用一条折线近似描述，在转折频图可以用一条折线近似描述，在转折频率率 =1/ 处，误差最大（处，误差最大（-3dB）。）。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 Nyquist图图机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 脉冲响应特性曲线脉冲响应特性曲线机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院2. 二阶系统二阶系统称重
20、称重(应变片应变片)加速度加速度(压电压电)3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 微分方程：微分方程：固有频率固有频率阻尼比阻尼比幅频特性幅频特性相频特性相频特性静态灵敏度静态灵敏度机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 幅、相频特性曲线幅、相频特性曲线机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性
21、幅、相频特性对数图（幅、相频特性对数图（ Bode图）图）机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 重要结论重要结论（1） n时：时： A( )0， ( ) -失真失真 （3）二阶系统是一个振荡环节，二阶系统是一个振荡环节，影响其动态特性参数是系统影响其动态特性参数是系统固有频率固有频率 和阻尼比和阻尼比 ， （4）二阶系统二阶系统Bode图可用折线近似，在图可用折线近似，在 段，段，A()可用可用0dB水平线近似；在水平线近似；在 段，可用斜率为段，可用斜率为-40dB/10倍倍频或频或-12dB/10倍频的
22、直线近似。倍频的直线近似。（5） ， 很小；很小； ， 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 Nyquist图图机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.3 测量装置的动态特性测量装置的动态特性 脉冲响应特性曲线脉冲响应特性曲线机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院1. 时域分析方法时域分析方法连续系统：连续系统：离散系统：离散系统：2. 变换域分析方法变换域分析方法连续系统：连续系统：离散系统：离散系统：3.4 测量装置对
23、任意输入的特性测量装置对任意输入的特性 3.4 测量装置对任意输入的特性测量装置对任意输入的特性 一、系统对任意输入的响应一、系统对任意输入的响应机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.4 测量装置对任意输入的特性测量装置对任意输入的特性 二、系统对单位阶跃输入的响应二、系统对单位阶跃输入的响应1. 单位阶跃函数单位阶跃函数2. 一阶系统单位阶跃响应一阶系统单位阶跃响应越小，系越小，系统统响响应应越快。越快。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.4 测量装置对任意输入的特性测量装置对任意输入的特性 3.
24、二阶系统单位阶跃响应二阶系统单位阶跃响应机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.4 测量装置对任意输入的特性测量装置对任意输入的特性 越高，系统响应越快；越高，系统响应越快； ，系统以较短时间，系统以较短时间 ，进入和稳态，进入和稳态值差值差 的范围内。的范围内。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院阶跃响应函数测量阶跃响应函数测量 产生一个阶跃信号，再产生一个阶跃信号，再测量系统输出就可以测得阶测量系统输出就可以测得阶跃响应函数。跃响应函数。例：桥梁固有频率测量例：桥梁固有频率测量原理：在桥中悬挂重物，然后
25、突然剪断绳索，产生阶跃激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。3.4 测量装置对任意输入的特性测量装置对任意输入的特性 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院 设测试系统的输出、输入满足关系：设测试系统的输出、输入满足关系：3.5 实现系统不失真测量的条件实现系统不失真测量的条件输出波形与输入信输出波形与输入信号的波形精确地一号的波形精确地一致，只是幅值放大致，只是幅值放大了了A0倍，在时间上倍，在时间上延迟了延迟了t0而已。认为而已。认为测试装置具有不失测试装置具有不失真测量的特性。真测量的特性。时域条件时域条件时域条件时域条件3.5
26、实现系统不失真测量的条件实现系统不失真测量的条件机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院不失真测量装置条件的幅频特性和相频特性应分别满足不失真测量装置条件的幅频特性和相频特性应分别满足 做做Fourier变换变换 频域条件频域条件频域条件频域条件3.5 实现系统不失真测量的条件实现系统不失真测量的条件机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院信号中不同频率成分通过测量装置后的输出信号中不同频率成分通过测量装置后的输出3.5 实现系统不失真测量的条件实现系统不失真测量的条件机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机
27、械工程学院湖南工业大学机械工程学院重要结论重要结论3.5 实现系统不失真测量的条件实现系统不失真测量的条件 （1）对一阶系统，对一阶系统， 越小，装置响应越快，近似满足测量不越小，装置响应越快，近似满足测量不失真条件的频带也越宽；失真条件的频带也越宽； （2）对对二阶系统，在二阶系统，在 范围内，范围内， 较小且较小且 接近直线，接近直线， 的变化不超过的变化不超过10%，波形输出失真很小；，波形输出失真很小； 在在 时，可以获得较为合适的综合特性；时，可以获得较为合适的综合特性； 如：当如：当 ， ， 的变化不超过的变化不超过5%，同时，同时 也接近直线，所产生的相位失真也很小。也接近直线，
28、所产生的相位失真也很小。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.6 测量装置动态特性的测量测量装置动态特性的测量3.6 测量装置动态特性的测量测量装置动态特性的测量测定测量装置动态特性的目的：测定测量装置动态特性的目的：在作动态参数检测时，要在作动态参数检测时，要确定系统的不失真工作频段是否符合要求。确定系统的不失真工作频段是否符合要求。输入的标准信号：输入的标准信号：正弦信号正弦信号、脉冲信号脉冲信号和和阶跃信号阶跃信号。测定测量装置动态特性的方法：测定测量装置动态特性的方法：用标准信号输入，测出其输用标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特
29、性。出信号，从而求得需要的特性。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.6 测量装置动态特性的测量测量装置动态特性的测量一、频率响应法一、频率响应法理论依据：理论依据：方法：方法：输入各种频率的正弦信号，检测系统的输出信号，作输入各种频率的正弦信号，检测系统的输出信号，作出对应频率成分的输出与输入信号的幅值比（幅频特性）和出对应频率成分的输出与输入信号的幅值比（幅频特性）和相位差（相频特性）。相位差（相频特性）。是最为精确的方法是最为精确的方法机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.6 测量装置动态特性的测
30、量测量装置动态特性的测量对于一阶测试系统，主要特性参数是对于一阶测试系统，主要特性参数是时间常数时间常数 ，可以通过，可以通过幅频、相频特性数据直接计算幅频、相频特性数据直接计算 值。值。幅频特性幅频特性相频特性相频特性机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.6 测量装置动态特性的测量测量装置动态特性的测量对于二阶系统，通常通过幅频特性曲线估计其对于二阶系统，通常通过幅频特性曲线估计其固有频率固有频率 n和和阻尼比阻尼比 。在在 处，输出与输入的相位差为处，输出与输入的相位差为90o，曲线在该点的斜率，曲线在该点的斜率反映了阻尼比的大小。缺点：相位的
31、精确测量很难实现。反映了阻尼比的大小。缺点：相位的精确测量很难实现。据理论分析，欠阻尼系统（据理论分析，欠阻尼系统（ 1s者，称者，称为为过压过压或或欠欠压压噪声噪声。 供供电电电电压压跳跳变变持持续续时时间间1mst1s者者，称称为为浪浪涌涌和和下下陷陷噪噪声声。 供供电电电电压压跳跳变变持持续续时时间间t1ms者者，称称为为尖尖峰峰噪噪声声，主主要要是高频分量。是高频分量。3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰二、供电系统干扰及其抗干扰二、供电系统干扰及其抗干扰 1. 电网电源噪声电网电源噪声机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院（1）交流稳压器
32、：）交流稳压器：可消除过压、欠压造成的影响；可消除过压、欠压造成的影响；（2）隔隔离离稳稳压压器器：初初、次次级级间间用用屏屏蔽蔽层层隔隔离离，减减少少级级间间耦耦合合电容，从而减少浪涌和尖峰高频噪声的窜入；电容，从而减少浪涌和尖峰高频噪声的窜入；（3）低通滤波器：）低通滤波器：可以滤去大于可以滤去大于50Hz市电基波的高频干扰；市电基波的高频干扰；（4）独独立立功功能能块块单单独独供供电电：消消除除各各单单元元因因共共用用电电源源而而引引起起相相互耦合所造成的干扰。互耦合所造成的干扰。3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰2. 供电系统的抗干扰措施供电系统的抗干扰措施机械工程测试技术机械工
33、程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院（1）信信道道中中元元器器件件噪噪声声干干扰扰：由由于于测测量量通通道道中中各各种种电电子子元元器器件所产生的热燥声、散粒噪声等；件所产生的热燥声、散粒噪声等；（2）信信道道中中信信号号的的窜窜扰扰：元元器器件件排排放放位位置置和和线线路路板板信信号号走走向向不合理会造成的干扰；不合理会造成的干扰；（3）长长线线传传输输干干扰扰：对对于于高高频频信信号号来来说说，当当传传输输距距离离与与信信号号波长可比时，应该考虑此种干扰的影响。波长可比时，应该考虑此种干扰的影响。3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰1. 信道干扰的种类信道干扰的种
34、类三、信道的干扰及其抗干扰三、信道的干扰及其抗干扰 机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院（1）合合理理选选用用元元器器件件和和设设计计方方案案：如如尽尽量量采采用用低低噪噪声声材材料料、放大器采用低噪声设计、根据测量信号合理选择滤波器等；放大器采用低噪声设计、根据测量信号合理选择滤波器等；（2）印印刷刷电电路路板板设设计计时时元元器器件件排排放放要要合合理理：小小信信号号区区与与大大信信号号区区要要明明确确分分开开，并并尽尽可可能能地地远远离离；输输出出线线与与输输入入线线避避免免靠靠近近或或平平行行；有有可可能能产产生生电电磁磁辐辐射射的的元元器器
35、件件尽尽可可能能地地远远离离输输入入端端；合理的接地和屏蔽；合理的接地和屏蔽；（3）在在有有一一定定传传输输长长度度的的信信号号输输出出中中，尤尤其其是是数数字字信信号号的的传传输输可可采采用用光光耦耦合合隔隔离离技技术术、双双绞绞线线传传输输。双双绞绞线线能能最最大大可可能能地地降降低低电电磁磁干干扰扰的的影影响响，对对于于远远距距离离的的数数据据传传送送，可可采采用用平平衡衡输输出驱动器和平衡输入的接收器。出驱动器和平衡输入的接收器。3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰2. 信道的抗干扰措施信道的抗干扰措施机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院
36、3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰四、接地设计四、接地设计 测量装置的地线是所有电路公共的零电平参考点，接地测量装置的地线是所有电路公共的零电平参考点，接地不当，会造成接地点电位差、公共接地电阻耦合干扰、接地不当，会造成接地点电位差、公共接地电阻耦合干扰、接地环路电流等干扰。环路电流等干扰。1. 单点接地单点接地 各单元电路的地点接在一点上。各单元电路的地点接在一点上。 不存在环路地电流、相互干扰小。不存在环路地电流、相互干扰小。常用的接地方式常用的接地方式机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰2. 串联接
37、地串联接地 各单元电路的地点顺序结在一条公共的地线上。各单元电路的地点顺序结在一条公共的地线上。 接接法法简简单单，但但每每个个电电路路的的地地电电位位都都受受其其他他电电路路的的影影响响，干扰通过公共地线相互耦合。干扰通过公共地线相互耦合。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰3. 多点接地多点接地 把把电电路路板板上上尽尽可可能能多多的的地地方方做做成成地地，就就有有尽尽可可能能宽宽的的接接地地母母线线及及尽尽可可能能低低的的接接地地电电阻阻，各各单单元元电电路路就就近近接接到到接接地母线。地母线。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院3.8 测量装置的抗干扰测量装置的抗干扰3. 模拟地和数字地模拟地和数字地 数数字字电电路路在在开开关关状状态态下下工工作作，电电流流波波动动大大，尽尽可可能能采采用两套整流电路分别供电，之间采用光电隔离器耦合。用两套整流电路分别供电，之间采用光电隔离器耦合。机械工程测试技术机械工程测试技术湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院作作 业业P6667：3-2，3-5，3-9，3-10
