02测试系统的基本特征教材.ppt

含有脉冲函数的卷积 设：h(t)=[?(t-T)+ ?(t+T)] 卷积为： 频率响应是描述系统固有特性的数学模型,与微分方程、传递函数之间可以相互转换。 单自由度系统自由衰减振动及其固有频率和阻尼比的测定 打开：QLV虚拟仪器Signal Analyzer 案例4、振动系统固有特征参数测定 脉冲响应法 更精确的方法： 第四节 测试系统的级联 一个测试系统，通常是由若干个环节所组成，系统的传递函数与各环节的传递函数之间的关系取决于各环节之间结构形式。 任何一个高于二阶的系统都可以看成是由若干个一阶和二阶系统的并联(paralleling)或串联(series)。因此，一阶和二阶系统是分析和研究高阶、复杂系统的基础。 1、环节的串联 两个传递函数分别为H1(s) 和H2(s) 的环节经串联后组成 的测试系统H(s) ，其传递函 数为： 类似地，由 n个环节串联组成的系统的传递函数为 则： 2、环节的并联 两个传递函数分别为H1(s) 和H2(s) 的环节经串联后组成 的测试系统H(s) ，其传递函 数为： 类似地，由 n个环节并联组成的系统的传递函数为 则： 一、不失真传递(undistorted transter)及其时域描述 第五节 测试系统不失真传递信号的条件 1、不失真测试(undistorted testing ) 测试的目的是为了获得被测对象的原始信息。测试系统的输出信号能够真实、准确地反映出被测对象的信息。这种测试称之为不失真测试。不失真测试的条件是指波形不失真的条件，而幅值和相位都发生了变化。 2、不失真测试的时域描述 式中：A0、t0均为常数。 测试系统的输出波形精确地与 输入波形相似，只是幅值放大A0倍，相位产生了位移t0 利用傅立叶变换的时移特性对下式作傅立叶变换： 二、不失真测试的频率响应特性 从而得到不失真测试的频率响应特性表达式： 得 ： 常数 1)如果A(ω)不等于常数，引起的失真称为幅值失真； 2)φ(ω)与ω不成线性关系引起的失真称为相位失真。 例:某一测试装置的幅频、相频特性如图所示，问哪个信号为输入时，测试输出才不失真？ 实现不失真传递的措施 ： 一般情况下，测试系统既有幅值失真又有相位失真。为此，我们只能尽量地采取一定的技术手段将波形失真控制在一定的误差范围之内。 （1）在实际的测试过程中，为了减小由于波形失真而带来的测试误差(error)，除了要根据被测信号的频带，选择合适的测试系统之外，通常还要对输入信号进行一定的前置处理，以减少或消除干扰信号，尽量提高信噪比。 （2）对于一阶系统 如果时间常数愈小，则测试系统的响应速度愈快，可以在较宽的频带内有较小的波形失真误差(distortion error) 。所以一阶系统的时间常数愈小愈好。 一阶系统的幅频特性曲线和相频特性曲线 （3）对于二阶系统 在ω＜0.3ωn范围内，φ(ω)-ω特性曲线接近直线，且φ(ω)变化很小， A(ω)在该频率范围内的变化不超过10％，波形输出失真很小。 在ω＞（2.5～3）ωn范围内，φ(ω)接近180o，且变化很小。把测量信号反相180o，则其相频特性基本上满足不失真测量条件， A(ω)变化很小，但输出幅值太小。 在（0.3ωn ω 2.5ωn）内，装置的频率特性受ζ的影响很大。在ζ=0.6～0.8时，可以获得较为合适的综合特性。当ζ=0.707时，在 0.3ωn～ 0. 58ωn的频率范围内，幅频特性 A（ω）的变化不超过 5％，相频特性φ(ω)也接近于直线，所产生的相位失真也很小。 二阶系统的幅频特性曲线和相频特性曲线 理想的不失真测试装置是不存在的，因此，在设计或选择测试装置时，只能在满足测试精度（测试误差一般在2%~5%之间）的前提下，在有限的频率范围内（此频率范围又称不失真测试装置的可用频率范围）接近理想测试装置的数学模型，同时也用它们之间的差距来评价测试装置不失真传输的质量。若测试装置的输出信号用于控制系统的反馈或相位有严格要求的多路测量，对输出信号的相移量大小则有更高要求。 由于测试系统通常是由若干个测试装置所组成，因此，只有保证所使用的每一个测