传感与测试第三讲.ppt

第一节 系统的静态特性 1 线性度(非线性误差）：输出—输入校准曲线（实际） 与所选定的拟合直线之间的 吻合程度 2 迟滞：正行程曲线与反行程曲线之间的不重合程度 3 重复性：正行程曲线或反行程曲线多次测量时 曲线的一致程度 线性度、迟滞反映系统误差重复性反映偶然误差三者的合成即反映  系统的总精度 4 测量范围和量程： ymax- ymin 单边、双边、对称、不对称 标定——在明确系统输入/输出关系的前提下，利用某种标准器具产生已知的标准非电量输入，确定其输出电量与输入量之间关系的过程。 校准——系统在使用前或使用过程中或搁置一段时间再使用时，必须对其性能参数进行复测或作必要的调整与修正，以确保系统的测量精度，该过程称校准。 静态标定标准条件：温度、湿度、压力 标准仪器设备精度等级确定：高于被标定系统 方法与过程： 1、将系统全量程等分成若干点； 2、由小到大输入标准量，得到各输入值对应的输出值； 3、由大到小重复过程2； 4、重复过程2、3若干次，列数据表或画曲线； 5、根据实验进行数据处理，确定系统线性度、灵敏度、迟滞、重复性等静态指标。 例：压力传感器的静态标定 二.线性系统的数学描述 第三节 系统的动态特性 一.传递函数和频率响应函数 阶的概念：特性方程中n、m的最大值 第四节 系统的动态标定 例：加速度计的校准 2）频率响应：以 j? 替换 s 可得 相频特性 幅频特性 A(?) 1.0 ?/?n 10 1.0 0.6 ?(?) 1.0 0? 0.6 -90? -180? ?=1.0 ?=0.8 ?=0.6 ?=0.4 ?=0.2 ?/?n ?=1.0 ?=0.8 ?=0.4 ?=0.2 ?=0.6 结论：1）系统的频响随阻尼比ξ的大小而不同， （ξ1 过阻尼，ξ＝1 临界阻尼，ξ1 欠阻尼） 当ξ＝0.6?0.8时，A(w)?1，?(?)与?/?n近似线性，此时系统稳态响应的动误差较小。 2）系统的频响随固有频率?n的大小而不同，?n越大，保持动误差在一定范围内的工作频率范围越宽。 3）阶跃响应 y(t) t ?=1.0 ?=0.8 ?=0.4 ?=0.2 ?=0.6 在ξ1时 1）当ξ1时，输出以 为角频率做正弦衰减振荡；ξ1时，不振荡； 无论那种，经过一定时间达到稳定。任意时刻输出与输入之差称为动态误差； 2）ξ不同，响应曲线不同，ξ过大或过小时趋于最终值的时间都变长。为提高响应速度，减小动态误差取ξ=0.6?0.8； 3）当ξ一定时，?n越大，响应速度越快。 结论： y(t) t 0.05(0.02) ts Mp 0.5 0 0.1 0.9 1.0 c tr td tp 4）阶跃响应时域性能指标 1 延迟时间 td ；2 上升时间 tr ；3 峰值时间tp ； 4 响应时间 ts ；5 超调量 Mp 利用若干不同频率的正弦信号输入到系统，则有不同的输出，得到该频率下输出（响应）与输入（激励）的幅值比和相位差，从而得到系统的幅频特性和相频特性。 ——正弦信号扫频法 将阶跃信号输入到系统，根据输出信号的波形，可以得到一阶系统的时间常数?，二阶系统的阻尼比? 和固有频率?n 。 ——阶跃信号法 1）根据定义求：在响应曲线上测取达到最终稳态值的63％所经过的时间。 令： 2）作图法求 则： 1. ? 的测定 y(t) t M1 0 1.0 tp M2 t=2?/?d ξ与?n的测定 2.ξ与?n的测定 因此在响应曲线上测出M1，可求出ξ 在响应曲线上测出tp或t，则可求出?n 1）定义有阻角频率 最大超调量 2）任意两个超调量Mi和Mi+n，对应时间为ti，ti+n(n为两个峰值周期数) 求出δn，则ξ可求 则有 令 将ti，ti+n代入响应曲线，可求出Mi和Mi+n，或在响应曲线上直接量出Mi和Mi+n 电动式振动台是将电能转换为机械能的一种换能器。基本工作原理安培定律。载流导体所受电磁力与导体中的电流、导体在磁场中的有效长度以及导体所处磁场的磁感应强度成正比。激振力为： 式中，L—动圈有效长度；B—磁感应强度；I—电流。 驱动线圈置于磁体的空气隙中，由左手定则可知驱动线圈受力作用使工作台面产生向下运动，若改变流过驱动线圈中电流的方向，那么驱动线圈受到一相反的力，使工作台面向上运动。若