测试系统用于对研究对象进行具有试验性质的测量，以获取研究对象的有关信息。通常的测试，需要用试验装置使被测对象处于某种预定的状态下，将被测对象的内在联系充分地暴露出来以便进行有效的测量。然后通过传感器拾取被测对象所输出的特征信号并使其转换成适于测量的物理量或电信号，再经后续电路和仪器进行传输、变换、放大、运算等使之成为易于处理和记录的信号。这些变换器件和仪器，总称为测量装置。经测量装置输出的信号需要进一步由数据处理装置进行数据处理，以排除干扰、估计数据的可靠性以及抽取信号中各种特征信息等，最后将测试、分析处理的结果记录或显示，得到所需要的信息。一般的测试系统由被测对象、试验装置、测量装置、数据处理装置及显示记录装置组成。如图2.1所示为测试系统的基本构成。

图2.1　测试系统的基本构成框图

由于测试对象、测试目的和具体要求的不同，实际的测试系统可能会有很大的差异，有的测试系统可以很简单，有的测试系统也可能相当复杂。例如，温度测试系统可由被测对象和一个液柱式温度计构成，也可以组成复杂的自动测温系统，如热电偶或热电阻测温系统。图2.1所给出的一般测试系统中的各个装置，各自具有独立的功能，是构成测试系统的子系统。信号从发生到分析的结果显示，流经各子系统并受子系统特性的影响而发生改变。研究测试系统的基本特性，可以是测试系统中的某个子系统，甚至是子系统中的某个组成环节的基本特性。例如，测量装置或测量装置的组成部分如传感器、放大器、中间变换器、电器元件、芯片、集成电路等，都可视为研究对象。因此，在研究测试系统的基本特性时，测试系统的概念是广义的，在信号流传输通道中，任意连接输入、输出并有特定测试功能的部分，均可视为测试系统。

图2.2　测试系统及其输入、输出

基于广义测试系统的观点，测试系统是连接输入、输出的某个功能块，尽管测试系统的组成各不相同，但总可将其抽象和简化。如果把功能块简化为一个方框表示测试系统，并用x（t）表示输入量，用y（t）表示输出量，用h（t）表示系统的传递特性，则输入、输出和测试系统之间的关系如图2.2所示。(www.daowen.com)

x（t），y（t）和h（t）是3个彼此具有确定关系的量。当已知其中任何两个量，便可推断或估计第三个量，这便构成了工程测试中需要解决的3个方面的实际问题。

①系统辨识。已知激励、响应，求系统的动态特性（传递函数），用以验证系统特性的数学模型。在工程模型试验方面，可进行产品的动态设计、结构参数设计和模型特征参数的研究等。

②载荷识别。已知系统的特性（传递函数）和响应（输出），求激励（输入），用以研究载荷或载荷谱。某些工程系统（如火箭、车辆、井下钻具等）的载荷（如阻力、风浪等）很难直接测得，设计这些系统时往往凭经验和假设，因此误差较大。采用参数识别的方法能准确地求得载荷。为此目的组成的测试系统称为载荷识别系统，它为产品的优化设计提供了依据。

③响应预测。由已知的测量系统对被测系统的响应进行测量分析（即数据采集分析系统）。被测量可以是电量，也可以是非电量。该系统的功用是测量响应的大小、频率结构和能量分布等。也可用于计量、系统监测以及故障诊断等。

从输入到输出，系统对输入信号进行传输和变换，系统的特性将对输入信号产生影响，因此，要使输出信号真实地反映输入的状态，测试系统必须满足一定的性能要求。一个理想的测试系统应该具有单一的、确定的输入输出关系，而且系统的特性不应随时间的推移发生改变。当系统的输入输出之间呈线性关系时，分析处理最为简便，满足上述要求的系统，是线性时不变系统。具有线性时不变特性的测试系统为最佳测试系统。

工程测试实践和科学实验活动中的测试系统大多数属于线性时不变系统；一些非线性系统或时变系统，在限定的范围与指定的条件下，也遵从线性时不变的规律。线性时不变系统的分析方法已形成了完整的严密的体系，较为完善和成熟，而非线性系统与时变系统的研究还未能总结出令人满意的、具有普遍意义的分析方法。动态测试中，要作非线性校正还存在一定的困难。因此，本章讨论的是线性时不变系统。