[理学]测试技术教案8.ppt

越大，与相差越小，时，。 测试装置的动态特性 测试装置的基本特性 3) 二阶系统对单位阶跃输入的响应 其中 阶跃响应函数方程式中的误差项均包含有因子e-AT项，故当t→∞时，动态误差为零，亦即它们没有稳态误差。但是系统的响应在很大程度上取决于阻尼比ζ和固有频率ωn，ωn越高，系统的响应越快，阻尼比ζ直接影响系统超调量和振荡次数。 当ζ=0时，系统超调量为100%，系统持续振荡； 当ζ1时，若选择ζ在0.6～0.8之间，最大超调量约在2%～5%之间，系统达到稳态的所需时间也较短，约为(5～7)/ωn 。因此，许多测量装置在设计参数时也常常将阻尼比选择在0.6～0.8之间。 当ζ1时，系统蜕化为两个一阶环节的串联，此时系统虽无超调（无振荡），但仍需较长时间才能达到稳态； 测试装置的动态特性 测试装置的基本特性 4) 二阶系统不失真测试的条件 测量装置幅频特性工作在平直段内， 相频特性工作在直线段。 使测量装置测量信号不失真或失真很小，一般 ω≤(0.6∽0.8)ωn ζ =(0.65∽0.7) 段，相频曲线接近直线，幅 频的变化不超过10％。在 段， 接近-180°，且随w变化甚小，用反相器处理后相频特性基本上满足不失真测试条件，但幅频特性过小，输出幅值太小。 二阶系统的幅频和相频曲线 测试装置的动态特性 测试装置的基本特性 解：二阶系统的幅频和相频分别为 例题： 测试装置的动态特性 测试装置的基本特性 不仅如此，此时计算一下该传感器输出相对于输入的滞后时间如下： 测试装置动态特性的测试 测试装置的基本特性 第四节 测试装置动态特性的测试 对测试装置进行定度和校准，即为该测试装置的特性参数测试。 分类： ②动态参数测试——确定幅频、相频特性 曲线（A(ω) 、φ(ω) ）。 ①静态参数测试——确定回程误差、校准曲 线、线性误差和灵敏度； 测试装置的基本特性 动态参数测试 1、频率响应法 1）试验方法 以不同频率信号激励装置，得到A(ω) 、φ(ω)关于ω曲线。 2）参数确定 （1）一阶系统，要确定的参数： τ （2）二阶系统，要确定的参数： ωn、ζ ①由相频特性曲线，可确定ωn、 ζ， 因为ω=ωn处，φ(ω)=-90o、该点处斜率为ζ。 缺点是相角测量比较困难。 幅频特性曲线的转折频率为1/ τ 相频特性曲线上－45°对应频率为1/ τ 测试装置动态特性的测试 测试装置的基本特性 ②根据幅频特性曲线求得ωn、ζ 对于欠阻尼系统，幅频特性曲线的峰值所对应的频率可近似为ωn。 在峰值的 处做一水平线 交幅频特性曲线于两点，对应频率为 和 0.707 测试装置动态特性的测试 测试装置的基本特性 2、阶跃响应法 （1）一阶系统 （2）二阶系统 y(t)=0.632处对应的时间坐标值即为τ值。 根据阶跃响应表达式 两边取对数 根据测得的y(t)值作出 的关系曲线，根据斜率即可确定时间常数τ 其中 阶跃响应表达式 一阶系统的阶跃响应 测试装置动态特性的测试 测试装置的基本特性 以圆频率 作衰减振荡 在 处有最大超调量M 根据最大超调量与阻尼比的关系可求出 根据振荡周期 可求出固有频率 欠阻尼二阶系统的阶跃响应 测试装置动态特性的测试 负载效应 测试装置的基本特性 第五节 负载效应 实际测量工作中，测量系统和被测对象会产生相互作用。测量装置构成被测对象的负载。彼此间存在能量交换和相互影响，以致系统的传递函数不再是各组成环节传递函数的叠加或连乘。 一低通滤波器接上负载 地震式速度传感器外接负载 一简单的单自由度振动系统外接传感器 一. 负载效应 测试装置的基本特性 E R1 R2 V=E×R2Rm/[R1(Rm+R2)+RmR2] 令R1=100K,R2=150K,Rm=150K,E=150V,得:U0=90V,U1=64.3V，误差达28.6%。 负载效应对测量结果影响有时是很大的！ 负载效应 测试装置的基本特性 两个一阶系统的互联 两个一阶环节的传递函数分别是： 若未加任何隔离措施而将这两个环节直接串联，令v2(t)为联接点的电压，可得 负载效应 测试装置的基本特性 自联接点右侧的阻抗为 令Z表示自R1后的右侧电路的阻抗，即 故 负载效应 测试装置的基本特性 联接后的传递函数为： 而 显然，H(s) ≠H1(s) ·H2(s) 原因：这两个环节直接串联形成两环节间有能量交换。 负载效应 测试装置的基本特性 二. 减轻负载效应的措施 对于电压输出的环节，减轻负载效应的办法有： 1