第八章 测试系统特性(第2讲).ppt

以 代入H(s)式，也可以得到频响函数，说明频率响应函数是传递函数的特例。 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。 对于一阶测试系统，主要特性参数是时间常数?，可以通过幅频、相频特性数据直接计算?值。 时间常数： 静态灵敏度： 传递函数： 数学表述： 2.5 典型系统的频率响应特性 1、 一阶系统(First-order System) 令：K＝1 灵敏度归一处理 第二章测试系统 的基本特性 在工程实际中，一个忽略了质量的单自由度振动系统，在施于A点的外力f(t)作用下，其运动方程为 典型系统的频率响应特性 一阶系统的频率特性： 1、一阶系统是一个低通环节。只有当?远小于1/?时，幅频响应才接近于1，只适用于被测量缓慢或低频的参数。 负值表示相角的滞后 2、 幅频特性降为原来的0.707（即－3dB)，相位角滞后45o ,时间常数?决定了测试系统适应的工作频率范围。 典型系统的频率响应特性 传递函数 阶跃响应 温度 湿度 酒精 0.63 一阶系统主要的动态特性参数是时间常数。 典型系统的频率响应特性 典型系统的频率响应特性 2 二阶系统（Second-order system） 称重(应变片) 加速度(压电) 数学表述： 传递函数： 频率响应函数： 典型系统的频率响应特性 静态灵敏度(Transduction constant) 系统固有频率(The angular natural frequency) 阻尼比(Damping ratio) 对二阶系统而言，主要的动态特性参数是系统固有频率 和阻尼系数 。 典型系统的频率响应特性 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 典型系统的频率响应特性 Bode 图 典型系统的频率响应特性 阻尼系数 的作用 典型系统的频率响应特性 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，这个过程称为定标。即使经过定标的测试系统，也应当定期校准，这实际上就是要测定系统的特性参数。 2.6 测试系统动态特性的测定 目的：在作动态参数检测时，要确定系统的不失真工作频段是否符合要求。 方法：用标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。 标准信号:正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。 第二章测试系统 的基本特性 1、稳态响应法 理论依据： 方法：输入各种频率的正弦信号，检测系统的输出信号，作出对应频率成分的输出与输入信号的幅值比（幅频特性）和相位差（相频特性）。是最为精确的方法。 测试系统动态特性的测定 一阶系统的幅频、相频特性 测试系统动态特性的测定 对于二阶系统，通常通过幅频特性曲线估计其固有频率?n和阻尼比?。 测试系统动态特性的测定 据理论分析，欠阻尼系统（?1)幅频特性曲线峰值?r不在固有频率?n处，而满足： 在 ω＝ωn 处输出与输入的相位差为90o，曲线在该点的斜率反映了阻尼比的大小。缺点：相位的精确测量很难实现。 测试系统动态特性的测定 传递函数 0.707 最大幅值法：固有频率和阻尼率估计 测试系统动态特性的测定 2、脉冲响应法 测试系统动态特性的测定 测试技术 主要内容： 1.复习测试系统的概念　　 2.测试系统特性动态特性 第二章 测试系统的基本特性 1、测试系统是测量装置、标定装置和激励装置总称。 一 测试系统 第二章测试系统 的概念复习 把外界对系统的作用称之为系统的输入或激励，而将系统对输入的反应称为系统的输出或响应。 ??? 表示测试系统随时间而变化的输入， ?????????????表示测试系统随时间而变化的输出。 理想地测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。即对应于每一输入量，都应只有单一的输出量与之对应。知道其中的一个量就可以确定另外一个量。其中以输出与输入成线性关系为最佳。实际测试系统往往无法在较大范围内满足这种要求，而只能在较小的工作范围内和在一定误差允许范围内满足这项要求。 注：本课程的研究对象为线性测试系统。 线性测试系统 当系统的输入 ?????????????和输出 ?????????????之间的关系可用常系数线性微分方程式（1.1）来描述时，则称该系统为定常线性系统或时不变线性系统。 （1.1） ??????????????????????????????????????????????