武汉理工大学检测的技术演示课件chapter4.pptVIP

4.1 系统的输入/输出及测试系统　　 4.2 测试系统特性静态特性 4.3 测试系统特性动态特性 4.4 动态测试不失真的条件 4.5 常见测试系统的频率响应特性 4.6 测试系统动态特性的测试 4.7 组成测试系统应考虑的因素 ;4.1 系统的输入/输出及测试系统;简单测试系统(红外体温);测试系统的传递特性:由测试装置自身的物理结构所决定的测试系统对信号传递变换的影响特性。 ;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) ;2. 理想测试系统——线性时不变系统 ; 测试系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述： ;(b) 线性系统的性质;叠加特性： 　 系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和 即 　 若　　　　　　 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t) 　则　 　　　　　 x1(t) ±x2(t) → y1(t)±y2(t) ;(2).比例特性;　系统对原输入信号的微分等于原???出信号的微分，即 　　　 若　　　　　　　 x(t) → y(t) 　　　 则　　　　　　　 x(t) → y(t) ;　若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 　 若　 x(t)=Acos(ωt+φx) 则　　　 y(t)=Bcos(ωt+φy);输入信号的幅、相频图;(c)系统线性近似; 如果测量时，测试系统的输入、输出信号不随时间而变化（变化极慢，在所观察的时间间隔内可忽略其变化而视作常量） ，则称为静态测量。 静态测量时，测试系统表现出的响应特性称为静态响应特性。;理想测试系统其输入、输出之间呈单调、线性比例的关系。即输入、输出关系是一条理想的直线，斜率为S= b0/a0 ;　当测试系统的输入x有一增量△x，引起输出y发生相应的变化△y时，则定义: ;(2).非线性度;非线形度 ;偏离程度：;量程为10V时的非线形度 ;(3).回程误差　; 在对动态物理量进行测试时，测试系统的输出变化是否能真实地反映输入变化，则取决于测试系统的动态响应特性。;条件：①线性系统的初始状态零 ②x(t)? X(S), y(t)? Y(S);传递函数： 描述系统动态特性;H(S)只反映系统对输入的响应特性，与测量信号无关，与具体的物理结构无关。 ;2. 频率响应函数 (Frequency response function);输出信号的幅、相频图;物理意义:频率响应函数是在正弦信号的激励下，测量装置达到稳态后输出和输入之间的关系。;(1).幅频特性 ;H(j?)一般为复数，写成实部和虚部的形式：;A(?)- ?曲线称为幅频特性曲线； ?(?)- ?曲线称为相频特性曲线。;伯德图（Bode图） 20lgA(?)-lg?曲线为对数幅频曲线 ?(?)-lg?曲线对数相频曲线。;奈魁斯特图（Nyquist图）。 作Im(?)-Re(?)曲线并注出相应频率?;例?4.1:;3. 权函数 (Weight function);Y(S)=H(S)X(S);5. H(S)、h(t)、H(jω)之间的关系 ;频响函数的含义是一系统对输入与输出皆为正弦信号传递关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关系，也称为正弦传递函数。;实际难以获得 ;优点：简单，信号发生器，双踪示波器就可以 缺点：效率低 ; 设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系 y(t)=A0x(t-t0);y(t)=A0x(t- t0) ;A(ω)=A0=const ;例?4.2:;数学表述：;传递函数：;负值表示相角的滞后;动态测试不失真的条件 ;在某一频率范围内，误差不超过一定限度 ?认为不失真。;ωτ ?1;幅、相频图;阶跃响应;例?4.3:;微分方程 ;频率响应函数;1) 、ω/ωn2.5， A(ω)近似水平直线，φ(ω) =-180o。;1)、ξ≈ 0.7, A(ω) 水平近似线性较长， φ(ω) 近似线性较长。;1)、二阶系统主要动态性能指标： ωn、 ξ;在动圈式电表中，由永久磁钢所形成的磁场和通电线圈所形成的动圈磁场相互作用而产生的电磁转矩使线圈产生偏转运动，如图所示，动圈作偏转运动的方程式为; 任何一个测试系统，都需要通过实验的方法来确定系统输入、输出关系，这个过程称为标定。即使经过标定的测试系统，也应当定期校准，这实际上就是要测定系统的特性参数。 ;1. 稳态响应法; 从接近零频率的足够低的频率开始，以增量方式逐点增加ω到较高频率，直到输出量减小到初始输出幅值的一半为止，即可得到A(ω)- ω；φ(ω)