《过程装备测试技术》第3章 测试系统的基本特性3.pptVIP

CsY(s)+kY(s)=F(s) * 相角公式中，负值表示相角的滞后 * A(w)几乎与激励频率成反比，输出信号的幅值衰竭很大。相位滞后近90°。 * 小结： 一阶系统的时间常数是个重要参数，一阶测量装置适用于低频或测量缓变的被测量。 * 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 。 * 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， * 之前仅考虑了w/wn，ξ？ * 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)- ω特性曲线。 * 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。 * 对于二阶系统，通常通过幅、相频特性曲线估计其固有频率?n和阻尼比?。 * * 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 * 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 * 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 过程检测技术 第三章 测试系统的基本特性 3.1 系统的输入/输出及测试系统　　 3.2 测试系统特性静态特性 3.3 测试系统特性动态特性 3.4 动态测试不失真的条件 3.5 常见测试系统的频率响应特性 3.6 测试系统动态特性的测试 第三章 测试系统的基本特性 ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ 3.3 测试系统的动态响应特性 动态特性:输入量随时间作快速变化时，测试系统的输出随输入而变化的关系。 复习 H(S) 、h(t)、H(jω) h(t)时域 H(jω)频域 L－1 h(t) F 传递函数 单位脉冲响应函数 频率响应函数 复习 测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系： y(t)=A0x(t-t0) 3.4 系统不失真测量的条件 该测试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，在时间上滞后了t0而已。这种情况下，认为测试系统具有不失真的特性。 时域条件 不失真 失真 复习 H(S) 一阶系统 二阶系统 ？ n=1 n=2 令：K＝1 灵敏度归一处理 3.5 典型系统的频率响应特性 1. 一阶系统(First-order System) 静态灵敏度： 时间常数： 则 由 经过拉斯变换得： 传递函数： 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： 频率响应函数 A(ω)－ωτ φ(ω) －ωτ 幅频特性曲线图 相频特性曲线图 动态测试不失真的条件 一阶系统的幅相频特性 在某一频率范围内，误差不超过一定限度 ?认为不失真。 当ωτ ?1 约ωτ=1/5 误差不超过2% 一阶系统的幅相频特性 一阶系统的幅相频特性 当ωτ ??1 约ω＞(2~3)/τ ωτ ?1 τ越小，对测试越有利。 1） ω一定， A(ω) ≈1 τ为一阶系统的时间常数 2） ωτ一定， 即被测信号最高频率一定， τ越小，系统输出的幅值误差越小。 即幅值误差一定，τ越小，系统能够测量的频率就越高。 伯德图 奈魁斯特图 一阶系统幅频、相频图 当ωτ=1 一阶系统的转折频率。 微分方程： 微分方程变为： （固有频率） （阻尼率） 称重(应变片) 加速度(压电) 2. 二阶系统（Second-order system） （灵敏度） 传递函数 动圈作偏转运动的方程式为： 动圈式电表 频率响应函数 幅频特性和相频特性 A(ω)－ω/ωn φ(ω) － ω/ωn 幅频特性曲线图 相频特性曲线图 二阶系统的幅相频特性 当ω/ωn ?1， 即ω?ωn时， A(ω) ≈ 1；φ(ω) 近似线性。 当ω?ωn时， ωn越大，系统工作频率ω范围越大。 二阶系统的幅相频特性 当ω/ωn??1 , 即ω/ωn2.5， A(ω)近似水平直线，φ(ω) =-180o。 二阶系统的幅相频特性 当ω=ωn时， A(ω)=1/(2ξ)， φ(ω) =-90o， 幅值剧增，共振。 ξ≈ 0.7, A(ω) 水平近似线性较长， φ(ω) 近似线性较长。 一般选取ω/ωn(0.6~0.8) ， ξ=0.65~0.7。 二阶系统主要动态性能指标： ωn、 ξ 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。 3.6 测试系统动态特性的测定 目的：在作动态参数检测时