电子测量原理第2版詹惠琴古天祥电子课件第8章节测量系统的基本特性.ppt

⑴ 评价系统动态特性的时域指标 3)响应时间 响应时间是指从输入量开始起作用到输出指示值进入稳定值所规定的范围(稳定值的95%或98%，这时允许误差为±5%或±2%)所需要的时间。 4)超调量 超调量是指输出第一次达到稳态值后又超出稳定值而出现的最大偏差值，常用最终稳定值的百分比表示。 8.3.4 测量系统的动态误差及性能评价指标 ⑵ 评价系统动态特性的频域指标 常用幅频特性与相频特性，一般希望幅频特性平直段长，相频特性的相位差 与频率 成线性关系，其指标是频带宽度，简称带宽。 带宽是指幅频特性误差为±5%或±2%(或其他规定)的频率范围。对于对数幅频特性，带宽是指增益变化不超过某一规定分贝值的频率范围，一般规定为对数幅频特性曲线上衰减为3dB以内。对相位还有要求的系统，应对相频特性提出要求。 8.3.4 测量系统的动态误差及性能评价指标 8.3.2 描述测量系统动态特性的数学模型 ⑴ 幅频特性和相频特性 ， 模 与辐角 是频率 的函数。以 为横轴、 为纵轴的 曲线称为幅频特性曲线。 若以模的分贝数 为纵轴，则 曲线称为对数幅频特性； 以 为横轴、 为纵轴的 曲线称为测量系统的相频特性。 8.3.2 描述测量系统动态特性的数学模型 ⑵ 频率特性的测量(实验求取)方法 ①傅里叶变换法(FFT法) 在初始条件全为零的情况下，同时测得输入 与输出 ，并分别对 、 进行FFT求得其傅里叶变换 ， ，其比值就是 。 8.3.2 描述测量系统动态特性的数学模型 ⑵ 频率特性的测量(实验求取)方法 ②正弦激励法 依次用不同频率 、但幅值 不变的正弦信号 作为测量系统的输入(激励)信号，同时测出系统达到稳态时的相应输出信号 的幅值 。这样，对于某个 ，便有一组 与 。全部的 和 ， ， 便是测量系统的频率特性。 8.3.3常见一阶系统和二阶系统的动态特性 (1)一阶系统 典型的一阶系统如图所示RC电路。图中，当电容上的端电压 小于电源电压 时，将有充电电流i向电容C充电。 式中， R为电阻 C为电容。 1)一阶系统的微分方程 令 ， ，则描述一阶系统的输入、输出关系的一阶微分方程的形式为： 2)一阶系统的传递函数 3)一阶系统的频率特性 8.3.3常见一阶系统和二阶系统的动态特性 ⑵ 二阶系统 典型的二阶系统如图所示RLC串联电路，在图中，开关S由断至合时，RLC电路被施加一阶跃电压 ，在过渡过程中其输入与输出的关系由下述二阶微分方决定： 8.3.3常见一阶系统和二阶系统的动态特性 1)二阶系统的微分方程 不论电学、力学、热力学的二阶系统，它们均可用下述标准形式二阶微分方程来表示 式中， 为系统固有角频率， ； 为阻尼比， ；K为直流放大倍数或称静态灵敏度 。 8.3.3常见一阶系统和二阶系统的动态特性 2)二阶系统的传递函数 3)二阶系统的频率特性 8.3.3常见一阶系统和二阶系统的动态特性 一阶系统的特性参数是时间常数 ，二阶系统的特性参数是固有角频率 与阻尼比 。 这种特性参数取决于系统本身固有属性，可以由理论设定，但最终必须由实验测定，称为动态标定。标定时通常选用两种形式的输入信号：正弦信号与阶跃信号。 测量系统动态特性也相应有两种形式：一种是频率特性，系统在正弦信号激励下，稳态输出时的幅值－频率和相位－频率的关系；第二种是时域特性，即阶跃响应特性，即系统对阶跃输入的响应(输出)特性。 8.3.3常见一阶系统和二阶系统的动态特性 ⒈ 频率特