《第3章 测量装置基本特性》.ppt

(2)二阶系统传递函数 y(t)= A0x(t-τ0) 傅立叶变换 二、频率响应 1. 一阶系统 输入正弦信号x(t)=x0sinωt，频率响应函数 幅频特性 相频特性 第三节　 测试装置动态特性 * * 测量装置是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。 第一节 概述 复杂测量装置(轴承缺陷检测) 简单测量装置(光电池) V 第三章 测量装置基本特性 测量装置作为系统看待。简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)之间关系 x(t) h(t) y(t) 3)输入和系统特性已知，推断系统输出量(预测) 1)输入、输出已知，推断系统的传输特性 (系统辨识) 2)系统特性已知，输出可测量，推断输入量 (反求) 第三章 测量装置基本特性 物理量 传感器 变换装置 显示记录 装置 一、静态测试和动态测试 1．静态测试 ——输入量不随时间变化 2 ．动态测试 ——输入和输出都是随时间变化的信号 第三章 测量装置基本特性 二、测试系统基本要求 理想测试系统：具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都只有单一的输出量与之对应。 以输出和输入成线性关系最佳。 x y 线性 x y 线性 x y 非线性 第三章 测量装置基本特性 第三章 测量装置基本特性 四、测量装置数学模型 常系数线性微分方程 时不变线性系统性质 : 1)叠加原理 2)比例特性 第三章 测量装置基本特性 3)频率不变原理(频率保持性) 输出信号频率等于输入输出信号频率。 第二节 测量装置静态特性 静态测量微分方程式 静态测量：测量装置的输入、输出信号不随时间而变化 静态测量时，测试装置表现出的响应特性——静态响应特性 参数：线性度、滞后、重复度、灵敏度 第三章 测量装置基本特性 一、线性度 　标定曲线与拟合直线的偏离程度 若在标称(全量程)输出范围A内，标定曲线偏离拟合曲线的最大偏差为B 非线性度=B/A×100% 二、滞后(回程误差、迟滞、滞环) 滞后产生原因： 1)机械结构中存在摩擦和游隙 2)测试系统中有吸收能量的元件(滞后特性) 第二节 测量装置静态特性 增益、放大倍数 ★注意：灵敏度越高，测量范围越窄，合理选择灵敏度。 三、灵敏度 　当测试装置的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应的变化△y时，定义: 　 S=△y/△x 系统灵敏度 第二节 测量装置静态特性 x y 四、重复性 ——在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量时，其测量结果间不一致的程度 第三节　 测试装置动态特性 测量装置动态特性 ——测量装置对随时间变化的输入量的响应特性。 x(t) h(t) y(t) 第二节 测量装置静态特性 目的： 1) 根据信号频率范围及测量误差要求确定测量装置； 2) 已知测量装置动态特性，估算可测量信号的频率范围与对应的动态误差。 第三节　 测试装置动态特性 一、传递函数 初始条件为零时，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。 ——在初始条件为零的条件下，系统输出y(t)的傅氏变换Y(jω)与输入量x(t)的傅氏变换X(jω)之比 二、频率响应特性 第三节　 测试装置动态特性 实验求传递函数原理 依次用不同频率fi的简谐信号去激励被测系统，同时测出激励和系统的稳态输出的幅值、相位，得到幅值比Ai、相位差φi，绘制得到系统的幅频和相频特性曲线。 依据：频率保持性 　 若 x(t)=Asin(ωt+φx) 则 y(t)=Bsin(ωt+φy) 第三节　 测试装置动态特性 优点：简单 缺点：效率低 第三节　 测试装置动态特性 1. 一阶系统——惯性环节(非周期环节) 三、 常用测试装置传递函数 液柱式温度计、RC低通滤波器、弹簧-阻尼系统… (1)一阶系统微分方程 弹簧-阻尼系统 k c y(t) x(t) 令 τ——时间常数，结构参数决定 第三节　 测试装置动态特性 (2)一阶系统传递函数 (3)一阶系统频率特性 传递函数 幅频特性 相频特性 第三节　 测试装置动态特性 2. 二阶系统——振荡环节 质量-弹簧-阻尼系统、RLC电路、动圈式仪表 ——系统的静态灵敏度 ——阻尼率； ——系统的固有频率； k c y(t) x(t) m (1)二阶系统微分方程 质量-弹簧-阻尼系统 第三节　 测试装置动态特性 弹簧秤 (3)二阶系统频率特性 二阶系统动态特性参数：固有频率