[信息与通信]测试装置的基本特性.ppt

⑴ 已知： ⑵ 已知： ⑶ 已知： 例1:用一个时间常数为0.3s的一阶装置去测量周期为1s的正弦信号,问幅值误差将是多少?若周期为5s呢?结果如何? 解:幅值误差: 一阶系统: 当装置的周期为1s,5s时: 对上式做傅里叶变换， 考虑到测试系统的实际情况， 当t0时，x(t)=0，y(t)=0，于是有 若要测试系统的输出波形不失真，则其幅频特性和 相频特性应分别满足： 常数 线性 幅值失真： 常数 所引起的失真 相位失真： 与w不成线性关系引起的失真 图 信号中不同频率成分通过测量系统后的输出 的物理意义： 表征系统对输入信号中各个频率分量的幅值的缩放能力和对相位角前后移动的能力。 注意：H(w): 信号输入与稳态输出的关系。 H(s): 稳态 + 瞬态。 (二)、幅、相频特性及图像描述 1、H(w) ：A(w)—w 幅频特性 相频特性 2、H(w)= P(w)+ jQ(w) P(w)—w 实频特性 Q(w)—w 虚频特性 3、伯德图 奈魁斯特图 （1） Nyquist图 ---- 幅相频率特性图 直角坐标图： 极坐标图： （2） Bode 图 ---- 对数频率特性图 对数频率特性由对数幅频特性图、对数相频特性图描述； a）对数频率特性 b）对数频率特性图（Bode图）坐标系 对数幅频特性图 对数相频特性图 Bode图介绍 Bode图介绍 ⑴ 幅值相乘 = 对数相加，便于叠加作图； 纵轴 横轴 坐标特点 特点 按 lgw 刻度，dec “十倍频程” 按 w 标定，等距等比 “分贝” ⑵ 可在大范围内表示频率特性； ⑶ 利用实验数据容易确定 L(w),进而确定G(s)。 (三) 脉冲响应函数 求：y(t)=? X(s) H(s) Y(s) 当 X(s)=1 Y(s)＝X(s)H(s)=H(s) h(t): 装置的传输特性在时域中的描述。 h(t): 脉动响应函数 时域 H(w):频率响应函数 频域 H(s):传递函数 复数域 ?图 二阶系统的脉冲输入和响应 （四）环节的串、并联 前提：环节之间没有能量的交换 串联： 并联： 数学表明：任何高阶系统（n3）都可看成是 若干个一、二阶环节的串、并联 。 五、一阶、二阶系统的特性 （一）一阶系统 令RC= 时间常数 归一化处理: ⑴ 当 （误差不超过2％） 系统相当于一个积分器 一阶系统适：测缓变或低频的被测量 （2）当 （3）时间常数 : , 决定了此装置的适用频率范围 一阶装置的脉冲响应函数： 一阶系统 灵敏度S=? 1 一阶系统 典型系统的动态响应 所以,信号频率越小,幅值误差越小. 例2. 求周期信号 传递函数为 的装置后所得到的稳定响应？ 通过 解：x(t)由两股信号组成 信号通过 的装置 幅频特性： 相频特性： 其对两股信号分量的幅值增益及相移分别为： 据叠加性：x(t)的稳态输出y(t)为 即： （二）二阶系统 动圈式电表 x(t):电流 y(t):角位移 J: 转动惯量 G: 游丝的扭转刚度 C：阻尼系数：空气、电磁、油 Ki: 电磁转矩系数: 有效面积、 匝数、磁感应强度。 令： 固有频率 阻尼比 灵敏度 令：S=1 幅频特性：A(w)-w 二阶系统的特点 ⑴ 当w ⑵ 动态特性参数： 时，共振。 共振的利用：测参数： 相频特性 d）对数相频特性曲线 渐进线与幅频特性曲线之间的误差与 有关； (3）渐进线误差 二阶系统的特点 ⑴ 当w ⑵ 动态特性参数： 时，共振。 共振的利用：测参数： ⑶ 时， 很小 时， 反相， 处， ⑷ 恰当选择参数 ： 及 一般： (0.6~0.8) 目的：获得较小的误差及较宽的工作频率范围 二阶系统 第四节 测试装置对任意输入的响应 一、系统对任意输入的响应 X(s) H(s)