【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 一、系統(tǒng)對任意輸入的響應 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 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： 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 二階系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應： （ 1）當阻尼比 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 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 ,但響應時間較長 。 （ 3） 當 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 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)滿足關系 認為測試裝置實現(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 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都滿足無失真測試條件，所以通常測量裝置既會產生幅值失真，也會產生相位失真 。 第五節(jié) 實現(xiàn)不失真測試的條件 結論： 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。 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，若用于測量，則 波形輸出失真很小 。 ?ω＞ (～ 3)ωn范圍內， 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，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 ζ= 時，在 0～ 0. 58ωn的頻率范圍內，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，因而所產生的相位失真也很小。 二階系統(tǒng) 一階系統(tǒng) 根據測試信號的頻帶選擇合適的測試裝置。 信號預處理，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，嚴重扭曲測量結果。因此， 重視抗干擾設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 )產生嚴重的干擾；光線會對測量裝置中的半導體元件產生干擾；溫度的變化會導致電路參數(shù)和工作點的變化，產生干擾；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部的干擾，在設計時，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：合理設計 （布局，布線） ，電源，接地，屏蔽，隔離，濾波 軟件：看門狗，容錯性設計 第六節(jié) 測試系統(tǒng)的干擾及抗干擾措施 ? P89 思考題與習題