第章測試系統(tǒng)的特性

第4章測試系統(tǒng)的特性分析4.1概述4.2測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性4.3測試系統(tǒng)的動態(tài)特性4.4測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測定4.5

實現(xiàn)不失真測試的條件4.6本章小結(jié)ToThree4.1概述ToTwo系統(tǒng)激勵、響應(yīng)、傳遞特性間有三種關(guān)系：已知輸入、輸出，推斷系統(tǒng)的傳遞特性已知輸入和系統(tǒng)的傳遞特性，計算輸出已知系統(tǒng)的傳遞特性和輸出，估計輸入測量物理量有兩種形式：靜態(tài)不隨時間變化或變化很緩慢的信號。動態(tài)隨時間變化而變化的信號。ToTwo4.2測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性衡量測試裝置靜態(tài)特性的重要指標：非線性度靈敏度遲滯重復(fù)性ToTwo靜態(tài)特性：傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下，其輸出——輸入關(guān)系。ToTwo4.2.1非線性度

是指測試系統(tǒng)的實際輸入-輸出關(guān)系（標定曲線）對于理想線性關(guān)系（擬合直線）的偏離程度。標定曲線與擬合直線偏差的最大值與系統(tǒng)的標稱輸出范圍（全量程）的百分比。擬合直線確定方法：（1）端基點法兩個端點的連線，誤差較大。（2）最小二乘法

原理：使標定曲線上各點與擬合直線上相應(yīng)點的偏差平方和最小，誤差較小。ToTwo4.2.2靈敏度

單位輸入變化所引起的輸出變化，通常使用理想直線的斜率作為測量裝置的靈敏度。ToTwo4.2.3回程誤差也稱遲滯或滯后。反映在測試過程中輸入量在遞增與遞減過程中的標定曲線不重合。ToTwo4.2.4重復(fù)性

同一測點，測試系統(tǒng)按同一方向作全量程的多次測量時，每一次的輸出值都不一樣的現(xiàn)象，反映標定值的分散性。4.3測試系統(tǒng)的動態(tài)特性ToTwo4.3.1動態(tài)參數(shù)測試的特殊問題測試系統(tǒng)的動態(tài)特性：是指測試系統(tǒng)對于動態(tài)的輸入信號的響應(yīng)特性ToTwo研究測試系統(tǒng)動態(tài)特性的任務(wù)：從測量誤差的角度分析產(chǎn)生動態(tài)誤差的原因以及提出改善測試系統(tǒng)動態(tài)特性的措施。ToTwo4.3.2研究測試系統(tǒng)動態(tài)特性的方法時域——瞬態(tài)（階躍）響應(yīng)法通常用階躍信號作為標準輸入研究測試系統(tǒng)的時域動態(tài)特性，如上升時間、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量等。ToTwo②頻域——頻率響應(yīng)法通常用正弦信號作為標準輸入研究測試系統(tǒng)的頻域動態(tài)特性，如幅頻特性、相頻特性等。4.3.3測試系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述兩個重要性質(zhì)疊加性頻率保持性

ToTwo1。測試系統(tǒng)的一般數(shù)學(xué)模型線性時不變系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：To按Tw箭o反映虹系統(tǒng)地動態(tài)按特性散的函泡數(shù)：傳遞喂函數(shù)像（復(fù)逗域）頻率腎響應(yīng)固函數(shù)兄（頻哭域）脈沖奶響應(yīng)狡函數(shù)絲式（時冰域）2.傳遞噴函數(shù)H(半S)To殺2.貿(mào)23.頻率總響應(yīng)攏函數(shù)H(jω)將s=jω代入H(庸s)To珠2.漿2H(jω)是一匠個復(fù)統(tǒng)函數(shù)目，它疫可以等用指價數(shù)函倒數(shù)表腦示H(爛jω)=A(ω)ej(ω)4.脈沖國響應(yīng)勤函數(shù)h(筍t)To庫2.順2脈沖顆響應(yīng)靜函數(shù)癥的拉女氏變閑換即申為系飄統(tǒng)的丑傳遞芳函數(shù)威。測試唐裝置下對任舒意輸嶄入的綿響應(yīng)測試鼠系統(tǒng)貓對任絮意輸盆入的雄響應(yīng)束等于衡輸入緊與系華統(tǒng)的永脈沖桿響應(yīng)根函數(shù)查的卷狹積。4.藝3.老4測試蓮系統(tǒng)刺的動上態(tài)特主性分折析二階緣瑞傳感光器1.傳遞纖函數(shù)鑼的建憐立2.對階覽躍信殿號的概響應(yīng)3.頻率噸響應(yīng)4.計算景舉例To天Tw榆o一階堤傳感宴器1.傳遞戲函數(shù)捕的建敏立2.對階惰躍輸耀入信很號的迎響應(yīng)3.頻率黨響應(yīng)4.計算醒舉例一階索傳感哈器對泰階躍蒙輸入夾信號怒的響灘應(yīng)To做2搭.3x(挨t)=1tX(t)00.削63擺20.泊63灣2tY(嚇t)A當(dāng)t=τ時，y(它t)=0棚.6筑32因At=4τ時，y(北t)=0白.9秤82由A0t<01t0一階種系統(tǒng)第舉例一階傳誕感器楊的頻襲率響雹應(yīng)一階傳汪感器央的幅植頻、票相頻許響應(yīng)南曲線一階核傳感摟器計膚算舉箱例例：求傳爽遞函綱數(shù)為H(臺s)=1／(0箏.2s+1怠)的傳夫感器底測量待周期朗信號x(厭t)=0礎(chǔ).3箱si客n2推0t所得裳到的較穩(wěn)態(tài)慘響應(yīng)忘。二階敗傳感讀器對輕階躍變信號呼的響聾應(yīng)將階掉躍信醋號的照拉氏火變換式中統(tǒng)：代入鹿二階安系統(tǒng)謊的H(設(shè)S)得：二階愁系統(tǒng)蓮舉例二階跪傳感得器對咬階躍宗信號特的響雀應(yīng)曲描線To利2師.3二階銷傳感財器的黨頻率號響應(yīng)二階雜傳感慣器的駐幅頻煮、相鞭頻響崇應(yīng)曲焰線To菊2.次3二階陡傳感予器計勵算舉敘例To等2.腰3例：設(shè)有層一個軍二階脖的力鄭傳感統(tǒng)器，巖其固載有角虛頻率辦為80尾0弧度/s，阻傻尼比ξ為0.姓14，問罩使用男該傳打感器階測量躬頻率跳為40筐0弧度/s正弦級變化偷的力宰時，涉其振佛幅產(chǎn)念生多裕大誤咸差，冊相位議偏移妄多少秤？又嗓若該需系統(tǒng)甩的阻纏尼比ξ=0念.6，ξ=0膜.9時，雅其振趕幅又止分別咱產(chǎn)生論多大意誤差層，相鼓位偏瘡移分己別為衛(wèi)多少嶼？4.料4測試香系統(tǒng)我動態(tài)損特性煎的測棕定To致Tw叔o4.竹4.俘1階躍就響應(yīng)孔法1.一階遭系統(tǒng)寺動態(tài)包特性浩參數(shù)卡的測伶定①測得扁一階擇裝置莊的階櫻躍響仰應(yīng)曲喝線，贏取輸興出值梅達到棍穩(wěn)態(tài)袋值的63海%所經(jīng)移歷的醒時間麻作為τ，但姓誤差炕較大減。②街線性糖法（許誤差春較小遞）由一量階系齡統(tǒng)單童位階寧躍響窄應(yīng)y(喊t)妨=輔1該-e-t浮/τ得-t屈/τ牧=腳ln裳[1儉-y羅(t榜)]可見漆，ln蔬[1沈-y抖(t閱)]與t成線爭性關(guān)支系，燦其斜已率為-τ。據(jù)此心根據(jù)殖測得息的y(乏t)值作宣出ln輕[1壞-y畫(t叫)]胃—t曲線敬，可爆確定τ。測量刃誤差淹較小聞。當(dāng)二嶼階系哨統(tǒng)是鄉(xiāng)豐典型你的欠敏阻尼殼狀態(tài)筒時ξ＜1，可側(cè)通過餃對其哈階躍雖響應(yīng)嘗求極角值，寶得到夕最大滋超調(diào)啞量M和阻咬尼比ξ的關(guān)暫系。2.二階惠系統(tǒng)駐動態(tài)燥特性撞參數(shù)湊的測挽定①利用肅最大巨超調(diào)異量如果重測得鍛響應(yīng)校的瞬鉛變過昂程較屯長，毫則可場以利缺用任園意兩陳個相翻隔n個周保期數(shù)邪的過紙沖量Mi和Mi+前n（n是該免兩峰墾值相群隔的荷整數(shù)匆個周夠期數(shù)握）來狼求取椅阻尼省比ξ.設(shè)Mi和Mi+扣n峰值早對應(yīng)美的時渡間分繭別為ti和ti+嘆n則將其觀代入疏二階框系統(tǒng)昌的階洞躍響隆應(yīng)表嚇達式亂，可戀得整理類后可菜得式中②利用膽任意娘兩個泡峰值倒點（絞若響趕應(yīng)過轟程較捕長）4.趣4.能2頻率填響應(yīng)展法對裝才置輸多入正雕弦激酬勵x(披t)吹=丟x0si系nωit，逐點體改變虛激勵深頻率ωi，待系炎統(tǒng)達吉到穩(wěn)五態(tài)后明，測即量輸攻出與捉輸入貪的幅元值比A浙(ωi)、相位鮮差φ(銷ωi)，據(jù)此扇可畫陵出系糟統(tǒng)的曲幅頻愛特性稅和相患頻特王性曲頁線。1.一階港系統(tǒng)爺動態(tài)淘特性遺參數(shù)庭的測牧定幅頻階特性樣曲線鐵轉(zhuǎn)折車點的粘頻率ωbr忍ea鍵k時間疫常數(shù)τ=1磨/ωbr傍ea旨k2.二階紡系統(tǒng)慶動態(tài)在特性軋參數(shù)跟的測案定4.遲5實現(xiàn)防不失幟真測啦試的丙條件1.定義設(shè)有都一個阻測量竹裝置思，其償輸出雙和輸件入滿怒足關(guān)激系時域航：y泊(蕉t見)驗=堤A0x餓(鳴t暮-活t0)其中猾，A0和t0為常撕數(shù)。2.不失胞真條暫件頻域歲：Y(湯jω)=癢A0e–jωt0X供(jω)可見桐，裝膝置實驅(qū)現(xiàn)不奸失真姻時，此其幅彈頻特軍性和增相頻哪特性呆應(yīng)分搏別滿盞足A(擴ω)=壁A0=常數(shù)φ(司ω)=個-t0ω即幅頻沃特性逐是常雅數(shù)，察相頻敲特性否與頻放率成蛙線性從關(guān)系。注意狀：實際查的測彼量裝誦置不責(zé)可能沃在非點常寬閑廣的服頻率勻范圍壁內(nèi)滿難足上吧式，河因此諒?fù)ǔＥc測量妹裝置理都會雄有不紹同程頃度的五失真貼。如果諷測量淘結(jié)果薪要用拍來作福為反房誠饋控誓制信悟號，放則應(yīng)慶力求研減小裙時間段滯后乎，否詞則可紅能破致壞系柿統(tǒng)穩(wěn)粗定性臟，即A(條ω)=耗A0，φ(投ω)=熄0。如果強測量紀的目類的只怒是精校確地溝測量剝輸入捎波形李，上撤述兩記個條歐件可毅滿足覽不失秘真測宗量；對于重單一適頻率孟的輸戀入信貨號，慌無所剖謂失柜真；殊對于梢含有露多種角頻率摘成分拿的多蓮頻信勺號，臥極易冬引起晨失真惡。3.一階兇系統(tǒng)隔不失網(wǎng)真測島試的盤條件當(dāng)被宴測信庭號頻煙率ω<疑<1扶/τ時，撕其幅菊頻特疲性近賺似常粗數(shù)，倚相頻陜特性貌近似歉線性勺，在碰該頻鞋率范弟圍內(nèi)微可近第似實陡現(xiàn)不府失真測測試個；一階抽裝置爛的時潤間常拋數(shù)τ愈小職，裝扶置響招應(yīng)愈儲快，梁且不劇失真懇測試蝴頻率炭范圍瓣更寬推；一階蔽裝置稀適宜閣測低糠頻緩本變信頂號；τ愈小柏，系鉆統(tǒng)的彈綜合怒工作闖性能輕愈好弄。4.二階支系統(tǒng)槐不失腹真測專試的駕條件當(dāng)被飲測信浸號的工頻率ω<表<ωn時，如其幅次頻特仍性變赴化很斤小，火近似裹常數(shù)貧，相壯頻特匪性近碌似線借性，垂在該姑頻率屢范圍遮內(nèi)可喘近似擱實現(xiàn)葛不失罰真測排試；ωn愈大遭，裝持置響賺應(yīng)愈翻快，哈且不副失真墨測試鋼頻率徐范圍食更寬疑；在ωn一定漫情況誼下，乒阻尼貢比ξ＝0.莊70誕7時，柜不失摸真測欲試的傘工作通頻區(qū)處最寬騰；通過掏計算懷得到繁，當(dāng)ξ＝0.陰70攪7，ω＝（0～0.鉤58）ωn時，A(冰ω)變化怕≤5％，嗎相頻趕特性送接近修直線失，產(chǎn)臂生的債失真植最小雀，系騰統(tǒng)綜造合工確作性房誠能最亂好。4.罪6本章把小結(jié)測試船系統(tǒng)姿的基沈本特絹性：下靜態(tài)只特性榨與動看態(tài)特殊性。靜態(tài)陸特性傘指什仔