测试装置的输入.PPT

第三章 测量系统基本特性 3.1 测量系统静态特性 3.2 测量系统的动态特性 测量过程中，除待测量信号外，各种不可见的、随机的信号可能出现在测量系统中。这些信号与有用信号叠加在一起，严重扭曲测量结果。 测量系统的抗干扰 测量系统 信 道 干 扰 电 磁 干 扰 电 源 干 扰 1)电磁干扰：干扰以电磁波辐射方式经空间串入测 量系统。 2)信道干扰：信号在传输过程中，通道中各元件产 生的噪声或非线性畸变所造成的干扰。 3)电源干扰：这是由于供电电源波动对测量电路引 起的干扰。 一般说来，良好的屏蔽及正确的接地可去除大部分的电磁波干扰。使用交流稳压器、隔离稳压器可减小供电电源波动的影响。信道干扰是测量装置内部的干扰，可以在设计时选用低噪声的元器件，印刷电路板设计时元件合理排放等方式来增强信道的抗干扰性。 其它应用： ?????????????????????? 肌电诱发电位仪 T 生理信号传导速度60m/s-70m/s 线性系统性质： a)叠加性 　 系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之 和，即 　 若　　 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t) 　则　 　 x1(t)±x2(t) → y1(t)±y2(t) b)比例性 　 常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即: 若　　　 x(t) → y(t) 　　则　　　 kx(t) → ky(t) c)微分性 　系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即 　　若　　　　　　 x(t) → y(t) 　　则　　　　　　 x(t) → y(t) d)积分性 当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即 　　若　　　　　 x(t) → y(t) 　　则　　　　 ∫x(t)dt → ∫y(t)dt e)频率保持性 　若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 　 若　　　　 x(t)=Acos(ωt+φx) 则　 　　 y(t)=Bcos(ωt+φy) 线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。 传递函数： 拉氏变换(数学定义)： 富氏变换(数字计算): 4.3 测试系统的动态响应特性 传递函数:直观的反映了测试系统对不同频率成分输入信号的扭曲情况。 a)传递函数的测量(正弦波法) 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。 依据：频率保持性 　 若　　　　　 x(t)=Acos(ωt+φx) 则　　　　　 y(t)=Bcos(ωt+φy) 优点：简单，信号发生器，双踪示波器 缺点：效率低 从系统最低测量频率fmin到最高测量频率fmax，逐步增加正弦激励信号频率f，记录下各频率对应的幅值比和相位差，绘制就得到系统幅频和相频特性。 案例：音响系统性能评定 y(t)=x(t)*h(t) Y(f)=X(f)H(f) 改进：脉冲输入/白噪声输入，测量输出，再求输出频谱。 飞机模态分析 b)脉冲响应函数 若装置的输人为单位脉冲δ(t)，因δ(t)的傅立叶变换为1，有： Y(f)=H(f)，或y(t)=F-1[H(S)] 优点：直观 缺点：简单系统识别 记为h(t)，称它为脉冲响应函数。 H(f) 固频、阻尼参数 傅立叶 变换 实验：悬臂梁固有频率测量 案例:桥梁固频测量 原理：在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。 c) 阶跃响应函数 若系统输入信号为单位阶跃信号，即x(t)=u(t)，则X(s)=1/s，此时Y(s)=H(s)/s H(f) 时域波形参数识别 阶跃响应函数测量 实验求阶跃响应函数简单明了，产生一个阶跃信号，再测量系统输出就可以了。 原理：在桥中悬挂重物，然后突然剪断绳索，产生阶跃激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。 案例：桥梁固有频率测量 设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系 y(t)=A0x(t-t0) 系统不失真测量条件 该系统的输出波形与输入信号的波形精确地一致，只是幅值放大了A0倍，在时间上延迟了t0而已。这种情况下，认为测试系统具有不失真的特性。 t A x(t) y(t)=A0x(t) y(t)=A0x(t- t0) 时域条件 y(