【正文】 ????第三節(jié) 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性 第四節(jié) 測試系統(tǒng)在典型輸入下的響應(yīng) 一、系統(tǒng)對任意輸入的響應(yīng) Y(s)=H(s)X(s) y(t)=L1[Y(s)]=L1[H(s)X(s)] y(t) 實際上就是 x(t) 和 h(t) 的卷積，可記為 y(t) = x(t)*h(t) 從時域看，系統(tǒng)的輸出是輸入與系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。 1 2 1 2 1 200[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ] ( ) ( )ttL f t f d L f t f t d F s F s? ? ? ? ?? ? ? ???二、系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng) 單位階躍輸入 工程中的突然加載或卸載可視為單位階躍輸入。 一階系統(tǒng)對單位階躍輸入 的響應(yīng)： t=(3~4)τ 時， （ 5%） 一階裝置的時間常數(shù) τ 越小越好。 ? ?????10tx0?t0?t? ? ?tety ??? 11)( ?ty? ? ssX 1?第四節(jié) 測試系統(tǒng)在典型輸入下的響應(yīng) 二階系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)： （ 1）當(dāng)阻尼比 ξ＝ 0時 ,系統(tǒng)處于等幅持續(xù)振蕩 狀態(tài) ,因此系統(tǒng)不能無阻尼。 （ 2） 當(dāng) ξ≥ 1時 ,系統(tǒng)為 臨界阻尼或過阻尼系統(tǒng) 。此時 ,過渡過程 無振蕩 ,但響應(yīng)時間較長 。 （ 3） 當(dāng) 0ξ1時 ,系統(tǒng)為 欠阻尼系統(tǒng) 。此時 ,系統(tǒng)在過渡過程中處于 減幅振蕩 狀態(tài)。在 ωn確定以后 , ξ愈小 ,其振蕩愈劇烈 , 過渡過程越長。相反 ,ξ越大 ,則振蕩越小 ,過渡過程越平穩(wěn) ,系統(tǒng)穩(wěn)定性越好 ,但響應(yīng)時間較長 ,系統(tǒng)靈敏度降低。 第四節(jié) 測試系統(tǒng)在典型輸入下的響應(yīng) 第五節(jié) 實現(xiàn)不失真測試的條件 測試裝置的輸出 y(t)和輸入 x(t)滿足關(guān)系 認(rèn)為測試裝置實現(xiàn)了不失真測量。其中 和 都是常量。 表明這個裝置輸出的波形和輸入波形精確地一致，只是幅值放大了 倍和在時間上延遲了 而已。 ? ? ? ?00 ttxAty ??0A 0t0A 0t對該式作傅立葉變換 當(dāng) t0時， x(t)=0、 y(t)=0，有 若要求裝置的輸出波形不失真，則其幅頻和相頻特性應(yīng)分別滿足 ? ? ? ?00 jtY A e X?????? ? ? ? ? ? ? ?? ? 00Yj jtXH A e A e??? ???? ?? ? ?? ?? ?00A A Ct?? ? ?????A（ ω） 不等于常數(shù)時所引起的失真稱為幅值失真， φ(ω)與 ω之間的非線性關(guān)系所引起的失真稱為相位失真。 第五節(jié) 實現(xiàn)不失真測試的條件 A(?), ? (?) A0 A(?) = A0 ? (?) = t0? ? ? c ? c 0 不失真測試系統(tǒng)的頻率特性圖 （ |?|?c時， A(?)=0） 第五節(jié) 實現(xiàn)不失真測試的條件 實際測量裝置不可能在非常寬廣的頻率范圍內(nèi)都滿足無失真測試條件，所以通常測量裝置既會產(chǎn)生幅值失真，也會產(chǎn)生相位失真 。 第五節(jié) 實現(xiàn)不失真測試的條件 結(jié)論： 不失真測試條件只適用于一般的測試目的。對于用于反饋控制系統(tǒng)中的測試裝置，時間滯后可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，因根據(jù)具體要求，盡量減少時間滯后。 實際測量中，絕對的不失真測試是不可能實現(xiàn)的，只能把失真的程度控制在允許范圍內(nèi)。 幅值失真： 相位失真： A(?)不等于常數(shù)時引起的失真 ?(?)與 ?間的非線性引起的失真 一般對于單頻率成分的信號，只要其幅值處于系統(tǒng)的線性區(qū)，輸出信號無所謂失真問題。 對于含有多種頻率成分的信號，既存在幅值失真，也存在相位失真。 第五節(jié) 實現(xiàn)不失真測試的條件 如果時間常數(shù)越小，則裝置的響應(yīng)越快，近于滿足測試不失真條件的頻帶也越寬。所以一階裝置的時間常數(shù)，原則上越小越好。 ?ω＜ 0． 3ωn范圍內(nèi)，若用于測量，則 波形輸出失真很小 。 ?ω＞ (～ 3)ωn范圍內(nèi)， φ(ω)接近 180o，且隨 ω變化很小。此時如在實際測量電路中或數(shù)據(jù)處理中減去固定相位差或把測量信號反相 180o，則其相頻特性基本上滿足不失真測量條件。但是此時輸出幅值太小。 ?ω在（ ， ） 區(qū)間內(nèi)，裝置的頻率特性受 ζ的影響很大，需作具體分析。一般來說，在 ζ～ ，可以獲得較為合適的綜合特性。計算表明，對二階系統(tǒng)當(dāng) ζ= 時，在 0～ 0. 58ωn的頻率范圍內(nèi)，幅頻特性 A（ ω） 的變化不超過 5％ ，同時相頻特性 φ(ω)也接近于直線，因而所產(chǎn)生的相位失真也很小。 二階系統(tǒng) 一階系統(tǒng) 根據(jù)測試信號的頻帶選擇合適的測試裝置。 信號預(yù)處理，如消除處于測試系統(tǒng)共振區(qū)的噪聲。 減少不失真測試的措施： 第五節(jié) 實現(xiàn)不失真測試的條件 在測量過程中，除了待測量信號外，還有各種隨機的信號可能出現(xiàn)在測量系統(tǒng)中。這些信號與有用信號疊加在一起，嚴(yán)重扭曲測量結(jié)果。因此， 重視抗干擾設(shè)計是測試工作中不可忽視的問題 。 測量系統(tǒng)的干擾源來自多方面。機械振動或沖擊會對測試系統(tǒng) (尤其是傳感器 )產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾；光線會對測量裝置中的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生干擾；溫度的變化會導(dǎo)致電路參數(shù)和工作點的變化，產(chǎn)生干擾；此外，還有電磁的干擾等等。 第六節(jié) 測試系統(tǒng)的干擾 干擾竄入測試裝置有三條主要途徑 ： 測試系統(tǒng) 信 道 干 擾 電 磁 干 擾 電 源 干 擾 第六節(jié) 測試系統(tǒng)的干擾及抗干擾措施 (1) 電磁干擾：干擾以電磁波輻射方式經(jīng)空間串入測量系統(tǒng)。 (2) 信道干擾：信號在傳輸過程中，通道中各元件產(chǎn)生的噪聲或非線性畸變所造成的干擾。 (3) 電源干擾：這是由于供電電源波動對測量電路引起的干擾。 一般說來，良好的屏蔽及正確的接地可去除大部分的電磁波干擾。使用交流穩(wěn)壓器、隔離穩(wěn)壓器可減小供電電源波動的影響。信道干擾是測量裝置內(nèi)部的干擾，在設(shè)計時，選用低噪聲的元器件，合理排放印刷電路板上的元件等措施可增強信道的抗干擾性。 硬件：合理設(shè)計 （布局，布線） ，電源，接地，屏蔽，隔離，濾波 軟件：看門狗，容錯性設(shè)計 第六節(jié) 測試系統(tǒng)的干擾及抗干擾措施 ? P89 思考題與習(xí)題