[材料科学]第二章 测试装置的基本特性lj.ppt

一、测量装置的静态特性 二、标准和标准传递 三、测量装置的动态特性 四、测量装置的负载特性 五、测量装置的抗干扰性 2）.系统的工作频率范围取决于时间常数τ。图2—10可看出，在ωτ较小时，振幅和相位失真较小。当ωτ一定时，τ越小，测试系统的工作频率范围越宽。 第三节 测试装置的动态特性 其微分方程、传递函数、频率响应函数、幅频特性、幅频特性和相频特性等为：P54式（2—24）~（2—28）。 （二）二阶系统 第三节 测试装置的动态特性 （2—24） （2—25） 第三节 测试装置的动态特性 （2—26） （2—27） （2—28） 第三节 测试装置的动态特性 测量装置的输出零点偏离原始零点的距离，它可以是随时间缓慢变化的量。 零点漂移： 灵敏度漂移是由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系（斜率）的变化。 灵敏度漂移(Drift)： 总误差是零点漂移与灵敏度漂移之和。一般后者的数值很小，可略去不计。 第二节 测试装置的静态特性 ? 第三节 测试装置的 动态特性 第三节 测试装置的动态特性 作为定常线性系统的测试装置，可用式（2—1）这一常系数线性微分方程来描述该系统以及它和输入x(t)、输出y(t)之间的关系，但工程中使用不便。因此，常用拉普拉斯变换（Laplace transformation）建立相应的“传递函数”，通过傅里叶变换建立相应的“频率响应函数”，以便更简便的描述装置或系统的特性。 第三节 测试装置的动态特性 一、传 递 函 数 Transfer function 第三节 测试装置的动态特性 当初始条件为零时（测试装置被激励前，所有储能元件如质量块、弹性元件、电器元件均没有积存的能量，完全符合实际情况），对式（2—1）取拉普拉斯变换，将输出和输入两者的拉普拉斯变换之比定义为传递函数H(s)，即： 第三节 测试装置的动态特性 （2—9） 其中 用式(2-9)的前提条件是：系统初始条件均为零。 第三节 测试装置的动态特性 二、频率响应函数 Frequency response 第三节 测试装置的动态特性 传递函数是在复数域中描述和考察系统的特性。 频率响应函数是在频率域中描述和考察系统的特性。与前者相比，其更易建立。 第三节 测试装置的动态特性 （一）幅频特性、相频特性、频响函数 幅频特性：定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比，即A(ω)。 相频特性： 稳态输出对输入的相位差，即φ（ω）。 第三节 测试装置的动态特性 其中 幅频特性和相频特性统称频率特性。可以将A(ω)为模，以φ（ω）为幅角，组成一个复数： H（ω）称为系统的频率响应函数。 第三节 测试装置的动态特性 （二）频率响应函数的求法 1 、若系统是稳定的（一般测试装置总是稳定的），且当系统的传递函数H（s）已知时，只要令 H（s）中的s=j ω便可求得频率响应函数 即说明频率响应函数是传递函数的特例。 第三节 测试装置的动态特性 注意：在测量系统频率响应函数时，应当在系统响应达到稳态阶段时测量。 2 、在初始条件全为零时，当可同时测得输入x（t）和输出y（t）时，则由其傅里叶变换 X（ω）和Y（ω）求得频率响应函数 第三节 测试装置的动态特性 在任何复杂信号输入下，系统频率特性也是适用的，这时，幅频、相频特性分别表征系统对输入信号中各个频率分量幅值的缩放能力和相位角前后移动的能力。即对于各个频率的输入信号，其幅值和相位分别为： 第三节 测试装置的动态特性 例2-2 通过传递函数为 的装置后所得到的稳态响应。 解： 因为 求周期信号 第三节 测试装置的动态特性 即 所以有： 第三节 测试装置的动态特性 A（ω）—ω，φ（ω）—ω分别作幅频特性和相频特性图。 （三）频率特性的图像描述 第三节 测试装置的动态特性 三、脉冲响应函数 第三节 测试装置的动态特性 若选一种激励x(t)使L[x(t)]= X(s)=1就很理想，那么若输入为单位脉冲，即x(t)= δ(t)，则X(s)= L[δ(t)]=1 相应输出：Y(s) = H(s) X(s)= H(s) 其时域描述可通过对Y(s)的拉普拉斯反变换得到 y(t)=L-1[Y(s)]=h(t) h(t)为系统的脉冲响应函数或权函数。 由（2—14） （传递函数） 第三节 测试装置的动态特性 系统特性可以用： 脉冲响应函数h（