机电测试技术 教学课件 作者 赵树忠电子教案 第04课.docVIP

第 4 课 ■ 授课内容 第2章 测试技术基础 2.2 测试装置的基本特性 例题2-5、例2-6、例2-7 2.3 实现不失真测试的条件 2.3.1 不失真的涵义 2.3.2 实现不失真测试的条件 ■ 课 时 数 2课时 ■ 重点难点 重点：1. 实现不失真测试的条件。 难点：实现不失真测试的条件。 ■ 授课方式 新课 ■ 所用教具 无 第2章 测试基础知识 2.2 测试装置的基本特性 例2-5 计算图2-16a所示低通滤波电路的传递函数。 图2-16 RC低通滤波电路传递函数的求解 a) 微分方程法 b) 算子阻抗法 解：电路传递函数的理论分析计算有两种方法：微分方程法及算子阻抗法。 ⑴ 微分方程法 ∵ ∴ ∵ ，故 对其两边取拉氏变换，得 ∴ ⑵ 算子阻抗法 ① 将电路中的基本电抗元件（、、）转换成算子阻抗：；；。 ② 将电路中的电压、电流等转换成复频域内的象函数。 ③ 在复频域利用电工电子学的基本关系、定律进行分析计算。 ④ 按照传递函数的定义求出传递函数。 整理后得 例2-6 求正弦信号通过传递函数的一阶装置后所得到的稳态输出响应。 解： ， ， 例2-7 求图2-17a所示周期方波信号通过传递函数的一阶装置后所得到的稳态输出响应，示意画出稳态输出响应的波形。 图2-17 周期方波及其通过一阶装置后的稳态输出响应 a) 输入信号 b) 输出信号 解：首先对输入信号进行傅立叶分解，然后按例2-6所述方法分别求出组成信号的直流分量及各次谐波分量通过测试装置后的稳态输出响应。根据线性系统的比例叠加性质，系统的稳态输出响应就等于直流分量及各次谐波分量分别通过测试装置后的稳态输出响应之和。 本题中，方波信号的周期，故其基频。 根据例2-1所得的结果，方波信号的直流分量为0，没有偶数次谐波，各奇数次谐波分量的幅值分别为，初相位全部为0。据此得到 1次谐波 3次谐波 5次谐波 （这里只给到第5次谐波） 故方波信号可表示为 按例2-6所述方法，可求出各谐波分量分别作用于测试装置后的稳态输出响应为 1次谐波所对应的稳态输出响应 3次谐波所对应的稳态输出响应 5次谐波所对应的稳态输出响应 方波信号作用于装置后的稳态输出响应为 2.3 实现不失真测试的条件 2.3.1 不失真的涵义 图2-18 不失真的涵义 a) 实时控制情况下的不失真 b) 一般测试情况下的不失真 ■ 实时控制场合： （2-42） ■ 一般测试场合 （2-43） （本课程只研究后一种情况） 2.3.2 实现不失真测试的条件 不失真测试的实现取决于测试装置的特性及所传输信号的频带（频率范围）两个因素。 在所传输信号一定的情况下，为满足式（2-43）而实现不失真测试，测试装置应具有如下的频率特性： （2-44） 即 （2-45） 实现不失真测试的条件 测试装置在输入信号频带内对所有频率的成分都应保证幅频特性值为一常数，相频特性值与信号频率成正比。 图2-19 实现不失真测试的条件 ■ 幅值失真与相位失真 幅值失真：由于不等于常数而引起的失真。 相位失真：由于与不为精确的线性关系而引起的失真 ■ 一、二阶系统实现不失真测试的条件 一阶系统：其动态特性只取决于时间常数，原则上越小越好，通常认为应满足 （为信号频带中的最高频率，下同） 二阶系统：其动态特性受固有频率和阻尼比的共同影响，通常认为应同时满足 ■ 本课小结 1. 测试装置、输入信号、输出信号三者之间具有如下关系： 时 域： 复频域： 频 域： 利用这些关系以及频率响应函数中幅频特性、相频特性的含义，可以对测试信号进行计算分析，也可以实现测试装置动态特性的反求（参见本课中的几例）。 2. 对于一