二章测试装置的特.pptVIP

第七节 负载效应 一．负载效应产生的原因 各个环节互相连接产生能量交换 现象： 1、前装置的连接处甚至整个装置的状态及输出发生变化； 2、系统总的传递函数不再是各个环节传递函数的简单相 加或相乘。 前接环节是后接环节的信号源，后接环节是前接环节的负载。 R1 C1 R2 C2 R1 C1 R2 C2 ux uy 。 例：两个RC电路串联后的传递函数 复阻抗定义 二．减轻负载效应的措施 1．后接高输入阻抗的环节； 2．“隔离”： 在原来两个环节之间加高输入阻抗，低输出阻抗的放大器。 3．使用反馈或零点测量原理。 例题 2－2 2--4 解： 温度计的传递函数： 2－5 2-9 2-10 b．ξ=1（临界阻尼） 输出响应：（指数衰减，没有振荡） c．ξ＞1（过阻尼） 例：设时间常数为3.5s的温度传感器，从0度的冰水中突然取出插入100度的沸水中，求插入15s时温度计的指示值？ 5、测试装置的脉冲响应 已知 根据线性系统的微分性质，脉冲响应等于系统阶跃响应的 微分。 6．测试装置对单位斜坡输入的响应 一阶系统的斜坡响应 ①存在稳态误差。 ②存在延迟。 t x 例：一个时间常数为5s的温度计，插入一个以15度/min速度线性降温的烘箱内，半分钟后取出，温度计指示值为90度，这时，烘箱的实际温度是多少？ 解：30s5s，因此稳态误差为时间常数导致的温度误差。15×5/60＝1.25度 系统实际温度为输入，温度计指示值为输出。因此T=90－1.25＝88.75度 例：对某一阶线性装置输入一阶跃信号，其输出在2s内达到输入信号最大值的20％，求：（1）装置的传递函数及其稳态误差？（2）经过40s后，装置输出幅值为多大？（3）当输入信号为单位斜坡信号时，系统稳态误差是多大？ 小结： 阻尼比一般取ξ~（0.6~0.8)，系统具有好的响应 特性。 阻尼比ξ越大，超调量Mp要小。 1、对一阶系统来讲，时间常数越小，系统响应越快。 2、对二阶系统来讲，固有频率Wn越大，系统响应越快。 第五节：测试装置实现不失真测试的条件 学习目的：掌握不失真的概念、以及系统不失真测试的条件 重点：系统测试的时域不失真条件以及频域不失真条件 难点：不失真概念的理解 复习：测试装置的组成、信号及其频谱构成 不失真的定义：任意输入信号与其对应的输出信号波形精确一致，仅幅值改变，时间延迟。 例：哈哈镜；显微镜； 判别技巧：首先消除时间延迟，仅判断幅值变化的一致程度（不同信号幅值相对变化的一致程度）。 注意：仅对固定的测试装置而言 特点：输出波形和输入波形精确一致，仅幅值增大和时间延迟 波形的不失真复现 x(t) y(t)=Ax(t) y(t)=Ax(t-t0) 1、测试装置不失真的时域条件 线性系统 思考题 若系统输入信号 ，求系统的不失真输出？ 1、系统输入信号x1(t)＝cos2wt，系统输出信号为y1(t)=5cos2wt； 另一个输入信号x2(t)＝cos4wt，系统输出信号为y2(t)=3cos4wt； 此系统是否满足不失真测量？ 2、系统输入信号x1(t)＝cos2wt，系统输出信号为y1(t)=5cos（2wt-30）；另一个输入信号x2(t)＝cos4wt，系统输出信号为y2(t)=5cos（4wt-30）；此系统是否满足不失真测量？ 3、系统输入信号x1(t)＝cos3wt，系统输出信号为y1(t)=5cos(3wt-30)； 另一个输入信号x2(t)＝cos2wt，系统输出信号为y2(t)=5cos(2wt-20)； 此系统是否满足不失真测量？ 注意：非可逆推导过程 2、测试装置不失真的频域条件 幅值失真 相位失真 理解要点： 时间延迟与相位失真的区别：时间延迟仅能减小，不能消除；而相位失真可以消除。 实际的测试装置都是因果系统，输出必滞后于输入，不同的系统表现不同的响应速度，即滞后时间不同； 时域信号可以分解为不同频率信号的叠加，因此频域不失真条件必须包括所有频率的信号； 实际的测试装置既存在幅值失真，又存在相位失真。 不同频率的信号具有不同的幅值增益和相位滞后； 对单一频率信号：不存在失真 对含有多频率成分的信号：存在幅值失真和相位失真 3、系统不失真测试的条件 3.1 一阶系统的不失真条件 ！τ越小，不失真传输范围越宽 3.2 二阶系统不失真测试的条件 ξ=0.7；w=0~0.58wn 实现不失真测试（幅值 变化不大于5%，相频接近于直线） w0.3wn ，相频接近于直线，幅频变化不超过10%,近似实现不失真测试； w(2.5-3)wn ，相频接近180度，相频特性近似满足不失真测试； (2.5-3)w