哈工程测试技术 第二章 测量系统的动态特性要点.ppt

2. 测量系统的动态响应 一阶测量系统的频率响应： 微分方程： 传递函数： 灵敏度： 时间常数： 一阶系统的频率响应函数为： 负值表示相角的滞后 幅频、相频特性： 2. 测量系统的动态响应 一阶测量系统的频率响应： (a) 幅频特性 (b) 相频特性 时间常数τ越小， 频率响应特性越好。当ωτ1时， A（ω）≈1，Φ（ω）≈0， 表明传感器输出与输入成线性关系，且相位差也很小， 输出y(t)比较真实地反映了输入x(t)的变化规律。 2. 测量系统的动态响应 二阶测量系统的频率响应： 微分方程： 传递函数： 频响函数： 灵敏度： 固有频率： 阻尼： 相频特性： 幅频特性： 2. 测量系统的动态响应 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1 1.5 2 2.5 (a) ω / ωn (b) 0 -30° -60° -90° -120° -150° -180° 0.5 1 1.5 2 2.5 ω / ωn ξ=0 ξ=0.2 ξ=0.4 ξ=0.6 ξ=1 ξ=0.8 ξ=0.707 ξ=0 ξ=0.2 ξ=0.4 ξ=0.6 ξ=0.707 ξ=0.8 ξ=1 ξ=0.8 ξ=1 ξ=0.707 ξ=0.6 ξ=0.4 ξ=0.2 ξ=0 幅频特性与相频特性 ① 当?/?n1时： A(?)?1，?(?) ?0近似零阶 ② ?较小时： A(?)随?出现较大波动， ? =0时，A(?n) =?, 附近谐振 ③ ?较大时： A(?)0 衰减 ④ ??0.707时： A(?)平坦段最宽，?(?)接近斜直线 2. 测量系统的动态响应 线性测量系统的频率响应 频响函数结构 （1）串联结构； （2）并联结构； （3）反馈结构。 测量系统包含多个子系统： 2. 测量系统的动态响应 线性测量系统的频率响应 ① 串联结构系统频响函数 ② 并联结构系统频响函数 2. 测量系统的动态响应 ③ 负反馈结构频响函数 ④ 正反馈结构频响函数 线性测量系统的频率响应 3. 测量系统的动态标定 做试验测定系统 的动态参数方法： ①频率响应法（输入正弦信号） ②阶跃响应法（输入阶跃信号） ③随机信号法（输入随机信号） 一阶测量系统时间常数τ的测定 二阶系统阻尼比ζ和固有频率ωn的测定 3. 测量系统的动态标定 一阶系统：确定时间常数τ 时间常数τ测定方法： ① 瞬态响应达到稳态输出的63.2% ② 通过作图的方法 令 则 测取若干对 代入上式，求曲线斜率 3. 测量系统的动态标定 二阶系统：确定固有频率ωn和阻尼ξ 固有频率 最大过冲量 则，阻尼 第二章 测量系统的动态特性 END Thanks ! 444444444444444 * 第一章 概 述 (回顾知识要点) (1) 测试技术发展经过几代，其特点是什么？ （2）测量方法分几种，解释其意思。 （3）测量仪器的组成包括哪几部分，其作用 是什么？ (4)测量仪器主要性能指标：精确度、恒定 度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间 第二章 测量系统的动态特性 动力装置电控技术研究所 1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性； 2. 测量系统的动态响应； 3. 测量系统的动态标定。 1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性 动态测量、动态响应特性 动态测量：测量时，测试装置的输入、输出信号随时间而变化； 动态响应特性：检测系统在被测量随时间变化条件下的输入输出关系。 动态响应特性：描述在动态测量过程中输出量与输入量之间的关系 控制动态测量时所产生的动态误差 测量系统动态特性的数学描述 1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性 采用常系数线性常微分方程描述测量系统动态特性，输入量x与输出量y之间的关系如下： ai、bi (i=0,1,…)：系统结构特性参数，常数，系统的阶次由输出量最高微分阶次决定。常见为零阶、一阶、二阶系统. 优点：概念清晰，输入-输出关系明了，可区分瞬态响应和稳态响应 缺点：求解方程麻烦 二阶系统： 零阶系统：电位计 动态测量系统 — 例 1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性 动态特性—常系数线性常微分方程 数学工具—拉氏变换 输入信号的拉氏变换 输出信号的拉氏变换 S为拉氏变换算子 1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性 1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性 传递函数 传递函数的定义：x(t)、y(t)及其各阶导数的初始值为零，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比，记为： x y 输入量 输出量 作为一种数学模型，传递函数只表示测量装置本身在传输和转换测量信号中的特性或行为方式； 传递函数以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，所以它将包含着联系输