概論及測試系統(tǒng)特性(編輯修改稿)
2025-05-26 12:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 常用試驗的辦法求得裝置的輸入輸出關(guān)系曲線，稱之為 定度曲線。 理想狀態(tài)是一條直線，實際上或多或少均有一定非線性 . 當輸入增加時， x、 y的關(guān)系沿下面的曲線變化 。當輸出達到最大量程時，減少輸入量 x，這時 x、 y關(guān)系沿上面的曲線變化 . 回程誤差 回程誤差： 測試裝置全量程 A內(nèi)的最大滯后量 Δhmax和 A之比值。是一種由滯后效應(yīng)引起的測量誤差 . x y 0 maxh?%1 0 0m a x ??? Ah回程誤差maxh — 對應(yīng)同一輸入量，兩個輸入量的最大偏差 。 A — 額定最大輸出值 回程誤差是很難修正的，因此，對傳感器而言必須嚴格限制 小結(jié) ?測試系統(tǒng)要有足夠的靈敏度，非線性度和回程誤差要盡可能小，才能使測試結(jié)果正確。 第三節(jié) 測試裝置的動態(tài)特性 ?動態(tài)特性定義 ：被測試量隨時間快速變化時，測試系統(tǒng)的輸入 — 輸出信號的函數(shù)關(guān)系。 ?研究測試裝置的動態(tài)特性的 意義 ：為了降低和消除測試裝 置的動態(tài)特性給測量帶來的誤差 ?動態(tài)特性的研究方法： ? 1理論方法（解析法） ： ? 建立數(shù)學(xué)模型。即從具體測試裝置的物理結(jié)構(gòu)出發(fā)，根據(jù)其所遵循的物理定理，建立起把測試裝置的輸出和輸入量聯(lián)系起來的運動微分方程； ? 在給定的條件下求解，從而得到任意輸入 x(t)激勵下測試裝置的響應(yīng) y(t)。一般測試裝置都是線性系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型是常系數(shù)微分方程，經(jīng)過簡單運算可求得其傳遞函數(shù)，該傳遞函數(shù)也就能描述測試裝置的固有動態(tài)特性。 ? 2實驗方法 ： ? 根據(jù)測試裝置實際工作時最常見的輸入信號的形式，選擇一些典型信號（如正弦信號、脈沖信號、階躍信號及隨機信號等）作為測試裝置的輸入，然后測出其輸出，求出輸入輸出關(guān)系。 ? 對該測試裝置的動態(tài)特性在時間域、頻率域作出分析和評價。 ? ，稱為 時間響應(yīng)特性 。 ? ，稱為 頻率響應(yīng)特性 。 ?動態(tài)特性的分析方法： ?測試裝置的傳遞函數(shù)及其頻率響應(yīng)特性 ?傳遞函數(shù)： 零初始條件下，系統(tǒng)（或元件）輸出拉氏變換和 輸入拉氏變換之比。 )(/)()( sXsYsH ?)(/)()( ??? jXjYjH ?拉氏變換 富氏變換 22 )](I m [)](R e [)()( ???? jHjHjHA ???) ] )(I m [/)](( R e [)( ???? jHjHa r c t g?A ?傳遞函數(shù)的意義： 傳遞函數(shù)是我們對元件及系統(tǒng)分析研究與綜合的有力工具，作為代數(shù)方程，它使解算簡化、方便而直觀、避免了解微分方程的困難，且便于分析研究系統(tǒng)動態(tài)特性。作為一種對系統(tǒng)特性的解析描述，它包含了瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)時間響應(yīng)和頻率響應(yīng)的全部信息。 優(yōu)點： 直觀的反映了系統(tǒng)對不同頻率成分輸入信號的扭曲情況 。 傳遞函數(shù)的分解 式中每一個因子式可看成一個子系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。其中 —— A零階系統(tǒng)傳遞函數(shù) —— 1/(s+Pi)一階系統(tǒng)傳遞函數(shù) —— 1/(s2+2ζjωnjs+ω2nj)二階系統(tǒng)傳遞函數(shù) 01110111)( )()( asasasa bsbsbsbsX sYsHnnnnmmmm????????????????011 ???? ? bbb mm ?01110)()()(asasasabsXsYsHnnnn ?????? ?? ?????? ????????????????????2/)(1221 211)( rnj njnjjri i ssPsAsH ???對大多數(shù)測試裝置而言，可以假設(shè) 則簡化為 其中分母是變量 s的實系數(shù)多項式，總可以分解為一次和二次的實系數(shù)因子式 常系數(shù)線性微分方程式的傳遞函數(shù) 頻率響應(yīng)函數(shù) ? ? 頻率響應(yīng) ：研究測試系統(tǒng)對 正弦輸入信號 的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 ? 頻率特性 ： ?是指測試系統(tǒng)輸入、輸出之振幅（模）比和相位差隨頻率變化的規(guī)律。 ?在頻率響應(yīng)中，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入之比的復(fù)數(shù)關(guān)系，反應(yīng)了系統(tǒng)的動態(tài)特性。 22 )](I m [)](R e [)()( ???? jHjHjHA ???) ] )(I m [/)](( R e [)( ???? jHjHa r c t g?A ? 頻率響應(yīng)函數(shù) ? ? 微分方法 ：傳遞函數(shù) ? 試驗求 ： ? 基本方法 ：對于線性時不變系統(tǒng)，有頻率不變特性，若輸入頻率為 ω的正弦信號，測試裝置將有同頻率的正弦信號穩(wěn)態(tài)輸出，只是輸出的幅值和相位有變化，改變輸入正弦信號的圓頻率 ω，即可得到幅頻特性和相頻特性。 ? 快速傅里葉變換（ FFT） ：隨著計算機以及數(shù)字信號分析技術(shù)的發(fā)展，可利用脈沖信號或隨機信號（如白噪聲）信號作為系統(tǒng)的輸入，運用快速傅里葉變換（ FFT）技術(shù)，可很快得到頻率響應(yīng)函數(shù)。 頻率響應(yīng)函數(shù) ? ? 對穩(wěn)定的常系數(shù)線性系統(tǒng)，取 s=jω代入上式得 ∴ 01110111)()()(asasasabsbsbsbsXsYsHnnnnm
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