现代测量技术2测试系统的基本特性(3801KB).ppt

Bode图 1.二阶系统是一振荡环节，当 是装置的共振点； 2.二阶系统是一个低通环节，当 曲线呈水平状态，随w的增大，A(w)先进入共振区，后进入衰减区； 3.当ξ=0.7左右时， A(w)几乎无共振，其水平段最长，其相频几乎是一斜直线。 4.3 测试系统的动态响应特性 频响函数: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) 2.2 测量系统的传输特性 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。 2.2 测量系统的传输特性 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 2.2 测量系统的传输特性 y(t)=A0x(t-t0) ? Y(ω)=A0e-jωt0X(ω) 不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应分别满足 A(ω)=A0=常数 φ(ω)=--t0ω 做傅立叶变换 频域定义 2.2 测量系统的传输特性 1 一阶系统的频率响应 温度 酒精 湿度 2.2 测量系统的传输特性 特征：测量滞后 阶跃响应 传递函数 2.2 测量系统的传输特性 一阶系统时间常数测量： 阶跃响应 0.63 2.2 测量系统的传输特性 实验：一阶系统时间常数对测量的影响 2.2 测量系统的传输特性 2 二阶系统的频率响应 称重(应变片) F 加速度 2.2 测量系统的传输特性 特征：震荡 脉冲响应 传递函数 2.2 测量系统的传输特性 二阶系统参数测量 脉冲响应/阶跃响应函数法： tb M1 M2 fn=1/tb 2.2 测量系统的传输特性 传递函数法 0.707 2.2 测量系统的传输特性 阻尼系数和固频的作用 2.2 测量系统的传输特性 2.2 测量系统的传输特性 实验：二阶系统参数对测量的影响 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 2.3 系统的噪声干扰与抑制性 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。 2)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。 2.3 系统的噪声干扰与抑制性 WHUT WHUT 第二章、测试系统特性 起重运输机械实验技术 本章学习内容： 1.线性系统分析基础　　 2.测量系统的传输特性 3.系统的噪声干扰与抑制 第二章、测试系统特性 2.1 线性系统分析基础 无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。 x(t) h(t) y(t) 输入量 系统特性 输出 y(t)=X(t)*h(t) 卷积分 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测) 系统分析中的三类问题： 1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。(系统辨识) 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。 (反求) x(t) h(t) y(t) 2.1 线性系统分析基础 测试系统基本要求 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。 x y 线性 x y 线