機(jī)械工程測(cè)試信息信號(hào)分析(第三版)4ppt

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機(jī)械電子信息工程系機(jī)械工程測(cè)試?信息?信號(hào)分析

2023/5/271課件資料下載：郵箱地址：

“機(jī)械工程測(cè)試”每個(gè)字拼音的第一個(gè)字母

密碼：111111注意下載時(shí)不要?jiǎng)h除原始文件2023/5/2722.2系統(tǒng)主要內(nèi)容一、系統(tǒng)定義二、系統(tǒng)分類(lèi)三、系統(tǒng)分析方法時(shí)域分析法變換域分析法四、線性系統(tǒng)分析的基本理論線性系統(tǒng)模型線性系統(tǒng)性質(zhì)五、測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性傳遞函數(shù)、頻響函數(shù)一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)及其頻響函數(shù)六、測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)響應(yīng)特性2023/5/2732-2系統(tǒng)一、系統(tǒng)P14信號(hào)與系統(tǒng)，信號(hào)分析與系統(tǒng)理論結(jié)合定義：由若干個(gè)相互作用、相互依賴(lài)的事物組合而成的具有特定功能的整體。信源被測(cè)對(duì)象應(yīng)用被控對(duì)象傳感器一次儀表傳輸調(diào)理二次儀表轉(zhuǎn)換分析預(yù)處理及處理完整的檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)信號(hào)信號(hào)二、系統(tǒng)分類(lèi)

1.連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)

連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)：輸入、輸出均為連續(xù)函數(shù)。描述系統(tǒng)特征的為微分方程。

離散時(shí)間系統(tǒng)：輸入、輸出均為離散函數(shù)。描述系統(tǒng)特征的為差分方程。數(shù)字信號(hào)2023/5/2742-2系統(tǒng)2.時(shí)變系統(tǒng)與非時(shí)變系統(tǒng)：由系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間而變化決定線性時(shí)不變系統(tǒng)（線性定常系統(tǒng)），用常微分方程描述。其分析的理論和方法最為基礎(chǔ)、最成熟其它系統(tǒng)通過(guò)某種假設(shè)后可近似作為線性定常系統(tǒng)來(lái)處理。一般的測(cè)試系統(tǒng)都可視為線性定常系統(tǒng)。3.線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)：具有疊加性、比例性(齊次性)的系統(tǒng)4.即時(shí)系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)系統(tǒng)即時(shí)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出信號(hào)只決定于同時(shí)刻的激勵(lì)信號(hào)，與過(guò)去工作狀態(tài)無(wú)關(guān)。用代數(shù)方程式描述動(dòng)態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出信號(hào)不僅決定于同時(shí)刻的激勵(lì)信號(hào)，且與過(guò)去工作狀態(tài)有關(guān)。用微分或差分方程式描述2023/5/2752-2系統(tǒng)5.集總參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng)集總參數(shù)系統(tǒng)，集總參數(shù)元件組成，常微分方程式描述集總參數(shù)元件：理想元件是抽象的模型，沒(méi)有體積和大小，其特性集中表現(xiàn)在空間的一個(gè)點(diǎn)上。分布參數(shù)系統(tǒng)，分布參數(shù)元件組成，偏微分方程式描述，描述系統(tǒng)的獨(dú)立變量為時(shí)間，與空間有關(guān)6.因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng)因果信號(hào)與非因果信號(hào)比較2023/5/276補(bǔ)充知識(shí)集總參數(shù)：組成電路模型的元件，都是能反映實(shí)際電路中主要物理特征的理想元件，電路中實(shí)際元件在工作過(guò)程中和電磁現(xiàn)象有關(guān)，因此有三種最基本的理想電路元件：表示消耗電能的理想電阻元件R；表示貯存電場(chǎng)能的理想電容元件C；表示貯存磁場(chǎng)能的理想電感元件L，當(dāng)實(shí)際電路的尺寸遠(yuǎn)小于電路工作時(shí)電磁波的波長(zhǎng)時(shí)（電磁波傳播速度接近于光速，電路中的激勵(lì)或響應(yīng)頻率越高電磁波波長(zhǎng)越短，假設(shè)最高頻率成分為50MHZ時(shí)其波長(zhǎng)約6米長(zhǎng)，一般的電路長(zhǎng)寬都不會(huì)超過(guò)這個(gè)數(shù)，所以一般電路分析都滿(mǎn)足集總假設(shè)。(除了電力傳輸工程里那個(gè)超長(zhǎng)距離及無(wú)線電接收超過(guò)100MHZ以上的信號(hào)外)），可以把元件的作用集總在一起，用一個(gè)或有限個(gè)R、L、C元件來(lái)加以描述，這樣的電路參數(shù)叫做集總參數(shù)。而集總參數(shù)元件則是每一個(gè)具有兩個(gè)端鈕的元件，從一個(gè)端鈕流入的電流等于從另一個(gè)端鈕流出的電流；端鈕間的電壓為單值量。2023/5/277補(bǔ)充知識(shí)分布參數(shù)：參數(shù)的分布性指電路中同一瞬間相鄰兩點(diǎn)的電位和電流都不相同。這說(shuō)明分布參數(shù)電路中的電壓和電流除了是時(shí)間的函數(shù)外，還是空間坐標(biāo)的函數(shù)。研究分布參數(shù)電路時(shí)，常以具有兩條平行導(dǎo)線、而且參數(shù)沿線均勻分布的傳輸線為對(duì)象。這種傳輸線稱(chēng)為均勻傳輸線（或均勻長(zhǎng)線）。因此實(shí)際應(yīng)用的傳輸線可以等效轉(zhuǎn)換成具有兩條平行導(dǎo)線形式的均勻的傳輸線。2023/5/278三、系統(tǒng)分析方法時(shí)域分析法直接分析時(shí)間變量的函數(shù)，研究系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特性。常用經(jīng)典分析方法或卷積積分方法求解常微分方程。變換域分析法時(shí)域函數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)變換域的某種變量函數(shù)FFT(頻域)，頻率特性拉氏變換與Z變換，系統(tǒng)傳輸特性線性時(shí)不變系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)分解為某種基本單元，求基本單元的系統(tǒng)響應(yīng)。時(shí)域卷積-脈沖函數(shù)；FT-正弦或復(fù)頻率函數(shù)；拉氏變換-復(fù)指數(shù)函數(shù)。2023/5/279四、線性系統(tǒng)分析的基本理論1.線性系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如果系統(tǒng)輸入xk(t)(k=0,1,2,…,n)之和的響應(yīng)等于各自響應(yīng)之和，則輸入量和輸出量之間的數(shù)學(xué)形式為:y輸出量；x輸入量；t時(shí)間;an、bm系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性參數(shù)系統(tǒng)的階次由輸出量最高微分階次n決定，如：一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)。2023/5/2710這是一個(gè)典型的二階系統(tǒng)，在振動(dòng)過(guò)程中各結(jié)構(gòu)參數(shù)m、c、和1沒(méi)有變化，則此系統(tǒng)是一個(gè)線性定常系統(tǒng)。線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)：在上述方程式中不包含變量及其各階微分的非一次冪項(xiàng)(包括交叉相乘項(xiàng))；線性定常系統(tǒng)：上述線性系統(tǒng)方程中各系數(shù)an、bm在工作過(guò)程中不隨時(shí)間和輸入量的變化而變化，那么該系統(tǒng)就稱(chēng)為線性定常系統(tǒng)。2023/5/2711舉例-二階系統(tǒng)RLC電路，如果輸入電壓是隨時(shí)間變化的，其輸出是隨時(shí)間變化的電壓則輸入和輸出之間的微分方程：此電路是二階線性系統(tǒng)，如果電氣結(jié)構(gòu)參數(shù)R、L、C在運(yùn)行過(guò)程中不發(fā)生變化，則是定常系統(tǒng)。2023/5/27121)疊加性

系統(tǒng)對(duì)各輸入之和的輸出等于各單個(gè)輸入的輸出之和，即若x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)

則x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)

2)比例性(齊次性)

常數(shù)倍輸入所得的輸出等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍，即

若x(t)→y(t)

則kx(t)→ky(t)

2.線性系統(tǒng)性質(zhì)2023/5/27133)微分性

系統(tǒng)對(duì)原輸入信號(hào)的微分等于原輸出信號(hào)的微分，即若x(t)→y(t)則x'(t)→y'(t)

4)積分性

當(dāng)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)對(duì)原輸入信號(hào)的積分等于原輸出信號(hào)的積分，即若x(t)→y(t)則∫x(t)dt→∫y(t)dt

2.線性系統(tǒng)性質(zhì)2023/5/27145)頻率保持性

若系統(tǒng)的輸入為某一頻率的諧波信號(hào)，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將為同一頻率的諧波信號(hào)，即

若x(t)=Acos(ωt+φx)

則y(t)=Bcos(ωt+φy)線性系統(tǒng)的這些主要特性，特別是疊加性和頻率保持性，在測(cè)量工作中具有重要作用。例：如果輸入是正弦函數(shù)，輸出卻包含其他頻率成分，就可斷定其他頻率成分絕不是輸入引起的，它們或由外界干擾引起，或由裝置內(nèi)部噪聲引起，或輸入太大使裝置進(jìn)入非線性區(qū)，或該裝置中有明顯的非線性環(huán)節(jié)。2.線性系統(tǒng)性質(zhì)2023/5/2715舉例如余弦信號(hào)通過(guò)非線性系統(tǒng)（二極管），則輸出被整流，其頻率成分被改變。輸入信號(hào)輸出信號(hào)非線性系統(tǒng)特性頻率特性2023/5/2716五、測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究當(dāng)測(cè)試與檢測(cè)系統(tǒng)的輸入和輸出均為隨時(shí)間而變化的信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)輸出信號(hào)的影響。動(dòng)態(tài)測(cè)量中，當(dāng)輸入量變化時(shí)人們觀察到的輸出量的變化不僅受研究對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的影響，同時(shí)也受到檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性一般通過(guò)描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如微分方程、或找出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性函數(shù)如傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)等來(lái)進(jìn)行研究。2023/5/2717測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性無(wú)論復(fù)雜度如何，把測(cè)量裝置作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)看待。問(wèn)題簡(jiǎn)化為處理輸入量x(t)、系統(tǒng)傳輸特性h(t)和輸出y(t)三者之間的關(guān)系。x(t)h(t)y(t)輸入量系統(tǒng)特性輸出y(t)=X(t)*h(t)卷積分2023/5/2718測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性3)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。(預(yù)測(cè))系統(tǒng)分析中的三類(lèi)問(wèn)題：1)當(dāng)輸入、輸出是可測(cè)量的(已知)，可以通過(guò)它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。(系統(tǒng)辨識(shí))2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過(guò)它們推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。(反求)x(t)h(t)y(t)2023/5/2719測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性-傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性更為廣泛的函數(shù)是傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)定義：x(t)、y(t)及其各階導(dǎo)數(shù)的初始值為零，系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉普拉斯變換(拉氏變換)與輸入信號(hào)的拉氏變換之比，記為式中為輸出信號(hào)的拉氏變換為輸入信號(hào)的拉氏變換s為拉氏變換算子:和皆為實(shí)變量，復(fù)頻率2023/5/2720線性測(cè)試系統(tǒng)傳遞函數(shù)x輸入量y輸出量作為一種數(shù)學(xué)模型，測(cè)量裝置的傳遞函數(shù)與測(cè)量信號(hào)無(wú)關(guān)，也不能確定裝置的物理結(jié)構(gòu)，只表示測(cè)量裝置本身在傳輸和轉(zhuǎn)換測(cè)量信號(hào)中的特性或行為方式。傳遞函數(shù)以測(cè)量裝置本身的參數(shù)表示出輸入與輸出之間的關(guān)系，所以它將包含著聯(lián)系輸入量與輸出量所必須的單位。2023/5/2721線性測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)線性系統(tǒng)的輸出輸入關(guān)系為：將此公式兩邊作傅里葉變換，在變換過(guò)程中利用富里葉變換的微分性質(zhì)得：則線性系統(tǒng)的頻響函數(shù)為：2023/5/2722線性測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)是傳遞函數(shù)的特例物理意義是頻率響應(yīng)函數(shù)是在正弦信號(hào)的激勵(lì)下，測(cè)量裝置達(dá)到穩(wěn)態(tài)后輸出和輸入之間的關(guān)系。直觀反映了測(cè)試系統(tǒng)對(duì)各個(gè)不同頻率的正弦信號(hào)的響應(yīng)特性。H(j)一般為復(fù)數(shù)，寫(xiě)成實(shí)部和虛部的形式：其中：A()-曲線稱(chēng)為幅頻特性曲線，()-曲線稱(chēng)為相頻特性曲線。實(shí)際作圖時(shí)，常畫(huà)出20lgA()-lg和()-lg曲線，兩者分別稱(chēng)為對(duì)數(shù)幅頻曲線和對(duì)數(shù)相頻曲線，總稱(chēng)為伯德圖(Bode圖)。作Im()-Re()曲線并注出相應(yīng)頻率，稱(chēng)為奈魁斯特圖（Nyquist圖）。2023/5/2723常見(jiàn)測(cè)試系統(tǒng)-零階測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)階次由輸出量最高微分階次確定。常見(jiàn)測(cè)試系統(tǒng)可概括為零階系統(tǒng)、一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)。零階系統(tǒng)（Zero-ordersystem)數(shù)學(xué)表述傳遞函數(shù)K：靜態(tài)靈敏度零階系統(tǒng)的輸出和輸入同步變化，不產(chǎn)生任何的失真和延遲，因此是一種理想的測(cè)試系統(tǒng)，如位移電位器、電子示波器等。2023/5/2724一階系統(tǒng)(First-orderSystem)一階儀表數(shù)學(xué)表述傳遞函數(shù)靜態(tài)靈敏度時(shí)間常數(shù)在工程實(shí)際中，一個(gè)忽略了質(zhì)量的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，在施于A點(diǎn)的外力f(t)作用下，其運(yùn)動(dòng)方程為2023/5/2725一階系統(tǒng)(First-orderSystem)一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為：負(fù)值表示相角滯后幅頻、相頻特性為：一階系統(tǒng)的頻率特性：一階系統(tǒng)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)。只有當(dāng)遠(yuǎn)小于1/時(shí)，幅頻響應(yīng)才接近于1，因此一階系統(tǒng)只適用于被測(cè)量緩慢或低頻的參數(shù)。ω=1/τ時(shí)，幅頻特性降為原來(lái)的0.707(即-3dB),相位角滯后45o,時(shí)間常數(shù)決定了測(cè)試系統(tǒng)適應(yīng)工作頻率范圍。2023/5/2726正弦信號(hào)輸入到一階系統(tǒng)如正弦信號(hào)（單一頻率）x(t)=sinωt(t>0)輸入到一階系統(tǒng)，一階系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為將x(t)=sinωt(t>0)代入后可求解出微分方程特積分項(xiàng)是穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量衰減項(xiàng)是瞬態(tài)響應(yīng)分量1kSk=2023/5/2727二階系統(tǒng)(Second-orderSystem)數(shù)學(xué)表述傳遞函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)：靜態(tài)靈敏度(Transductionconstant)：系統(tǒng)固有頻率(Theangularnaturalfrequency)阻尼比(Dampingratio)2023/5/2728例：二階系統(tǒng)(Second-orderSystem)例：動(dòng)圈式電表，由永久磁鋼所形成的磁場(chǎng)和通電線圈所形成的動(dòng)圈磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖所示，動(dòng)圈作偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方程式為永久磁鐵動(dòng)圈2023/5/2729例：二階系統(tǒng)(Second-orderSystem)系統(tǒng)的頻響函數(shù)為：例：彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)方程為：將此公式左右作付里葉變換得：2023/5/2730例：二階系統(tǒng)(Second-orderSystem)1)二階裝置是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)ω/ωn=1，系統(tǒng)共振點(diǎn)，阻尼比很小時(shí)，產(chǎn)生較高的共振峰2)二階裝置是一個(gè)低通環(huán)節(jié).ω<0.5ωn，曲線成水平狀態(tài)；ω增大，共振區(qū)到衰減3)阻尼比ξ=0.7左右時(shí)，幅頻特性曲線看無(wú)共振，水平段最長(zhǎng)，測(cè)量裝置對(duì)該頻段的信號(hào)的縮放能力相同；相頻特性斜直線，輸出信號(hào)的滯后相角與其頻率成正比。常取ξ=0.652023/5/2731若將此信號(hào)輸入到二階系統(tǒng)，若二階系統(tǒng)微分方程為

將x(t)=sinωt代入求解得式中

無(wú)論一階還是二階系統(tǒng)，其時(shí)域響應(yīng)均可認(rèn)為是由衰減項(xiàng)或與不衰減項(xiàng)或組成。衰減項(xiàng)稱(chēng)為瞬態(tài)響應(yīng)分量，它將隨時(shí)間逐漸衰減到零，反映系統(tǒng)的固有特性。不衰減項(xiàng)稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量，隨時(shí)間增長(zhǎng)而趨于穩(wěn)定的部分。特積分項(xiàng)是穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量衰減項(xiàng)是瞬態(tài)響應(yīng)分量正弦信號(hào)輸入到二階系統(tǒng)2023/5/2732理想測(cè)試系統(tǒng)如果輸入輸出信號(hào)滿(mǎn)足：若A0和t0都是常量，則認(rèn)為是不失真測(cè)試。信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏斒侵赶到y(tǒng)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相比，只有幅度大小和時(shí)間先后的不同，而沒(méi)有波形的變化。2023/5/2733傳遞函數(shù)(頻響函數(shù))結(jié)論頻響函數(shù)的含義：系統(tǒng)對(duì)輸入與輸出皆為正弦信號(hào)傳遞關(guān)系的描述。它反映了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入之間的關(guān)系，也稱(chēng)為正弦傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)是系統(tǒng)對(duì)輸入是正弦信號(hào)，而輸出是正弦疊加瞬態(tài)信號(hào)傳遞關(guān)系的描述。它反映了系統(tǒng)包括穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)輸出與輸入之間的關(guān)系。如只研究穩(wěn)態(tài)過(guò)程的信號(hào)，則用頻響函數(shù)來(lái)分析系統(tǒng)。如研究穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)全過(guò)程信號(hào)，則用傳遞函數(shù)來(lái)分析系統(tǒng)。2023/5/2734測(cè)量系統(tǒng)對(duì)瞬態(tài)激勵(lì)的響應(yīng)瞬態(tài)過(guò)程，反映了系統(tǒng)的固有特性。評(píng)價(jià)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)重要方法就是分析系統(tǒng)對(duì)瞬態(tài)輸入信號(hào)的反應(yīng)。如果輸入信號(hào)是單位脈沖信號(hào)，即:經(jīng)拉氏變換,

h(t)

常稱(chēng)為脈沖響應(yīng)函數(shù)。反映了系統(tǒng)在時(shí)域內(nèi)的傳輸特性?xún)?yōu)點(diǎn)：直觀缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單系統(tǒng)識(shí)別H(f)固頻、阻尼參數(shù)傅立葉變換2023/5/2735測(cè)量系統(tǒng)對(duì)一般信號(hào)的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)單位脈沖函數(shù)δ(t)的響應(yīng)h(t)系統(tǒng)系統(tǒng)相對(duì)原點(diǎn)有一時(shí)移ti的單位脈沖信號(hào)δ(t-ti)的響應(yīng)為h(t-ti)。位于原點(diǎn)上的面積為x(0)Δt的窄條信號(hào)輸入后所引起的該系統(tǒng)響應(yīng)為x(0)Δth(t)，偏離原點(diǎn)的位置ti的窄條面積信號(hào)x(ti)Δt的響應(yīng)信號(hào)應(yīng)為x(ti)Δth(t-ti)2023/5/2736測(cè)量系統(tǒng)對(duì)一般信號(hào)的響應(yīng)由很多窄條疊加而成的x(t)所引起的總的響應(yīng)y(t)應(yīng)為各窄條分別的響應(yīng)之和。系統(tǒng)當(dāng)Δt→0時(shí)，則：2023/5/2737測(cè)試系統(tǒng)頻率特性的確定測(cè)定頻響函數(shù)的目的：在作動(dòng)態(tài)參數(shù)檢測(cè)時(shí)，要確定系統(tǒng)的不失真工作頻段是否符合要求。測(cè)定頻響函數(shù)的方法：用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入，測(cè)出其輸出信號(hào)，從而求得需要的特性。輸入的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)有正弦信號(hào)、脈沖信號(hào)和階躍信號(hào)(自學(xué))。2023/5/2738傳遞函數(shù)的測(cè)量(正弦波法)依次用不同頻率fi的簡(jiǎn)諧信號(hào)去激勵(lì)被測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)測(cè)出激勵(lì)和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出的幅值、相位，得到幅值比Ai、相位差φi。最為精確的方法依據(jù)：頻率保持性若x(t)=Acos(ωt+φx)

則y(t)=Bcos(ωt+φy)2023/5/2739一階測(cè)試系統(tǒng)特性參數(shù)對(duì)于一階測(cè)試系統(tǒng)，主要特性參數(shù)是時(shí)間常數(shù)，可以通過(guò)幅頻、相頻特性數(shù)據(jù)直接計(jì)算值。2023/5/2740二階測(cè)試系統(tǒng)特性參數(shù)對(duì)于二階系統(tǒng)，通常通過(guò)幅頻特性曲線估計(jì)其固有頻率n和阻尼比。據(jù)理論分析，欠阻尼系統(tǒng)(<1)幅頻特性曲線峰值r不在固有頻率n處，而滿(mǎn)足：在=n處輸出與輸入的相位差為90o，曲線在該點(diǎn)的斜率反映了阻尼比的大小。缺點(diǎn)：相位的精確測(cè)量很難實(shí)現(xiàn)。2023/5/2741階躍信號(hào)激勵(lì)階躍信號(hào)激勵(lì)是用來(lái)測(cè)量系統(tǒng)頻響函數(shù)中的決定性參數(shù)，如固有頻率ωn和阻尼率ζ一階系統(tǒng)一階測(cè)試系統(tǒng)的階躍響應(yīng)函數(shù)為2023/5/2742二階測(cè)試系統(tǒng)的階躍響應(yīng)理論分析表明，它是以的圓頻率作衰減振蕩。阻尼比越大，超調(diào)量M就越小，振蕩波形衰減越快。2023/5/2743五、測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)響應(yīng)特性靜態(tài)測(cè)量時(shí)，測(cè)試裝置表現(xiàn)出的響應(yīng)特性稱(chēng)為靜態(tài)響應(yīng)特性。如果測(cè)量時(shí)，測(cè)試裝置的輸入、輸出信號(hào)不隨時(shí)間而變化，則稱(chēng)為靜態(tài)測(cè)量StaticcharacteristicsAccuracy精度Sensitivity靈敏度

Linearity線性度Resolution分辨力Repeatability重復(fù)性Drift漂移Hysteresis(回程誤差）Range量程2023/5/2744六、測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)響應(yīng)特性a)靈敏度Sensitivity

當(dāng)測(cè)試裝置的輸入x有一增量△x,引起輸出y發(fā)生相應(yīng)變化△y時(shí)，定義:S=△y/△x，單位輸入的輸出量。如熱電偶：

20μV/℃

輸入輸出是相同的物理量時(shí)，可定義為放大倍數(shù)A=y/x

yx△x△y2023/5/2745b)非線性度

Linearity

標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度就是非線性度。

非線性度=Bmax/A×100%非線性度2023/5/2746c)回程誤差Hysteresis

測(cè)試裝置在輸入量由小增大和由大減小的測(cè)試過(guò)程中，對(duì)于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)數(shù)值不同的輸出量之間差值最大者為hmax，則定義回程誤差為:(hmax/A)×100%yxhmaxA回程誤差回程誤差產(chǎn)生的原因：如鐵磁材料的磁滯、結(jié)構(gòu)材料的受力變形的滯后現(xiàn)象、機(jī)械結(jié)構(gòu)中的摩擦和游隙等2023/5/2747d)靜態(tài)響應(yīng)特性的其他描述精度(Accuracy(error))：觀測(cè)結(jié)果、計(jì)算值或估計(jì)值與真值（或被認(rèn)為是真值）之間的接近程度，是與評(píng)價(jià)測(cè)試裝置產(chǎn)生的測(cè)量誤差大小有關(guān)的指標(biāo)。

靜態(tài)響應(yīng)特性其他參數(shù)thefullrangeoutputorfullscaledeflection(f.s.d)精度等級(jí)：以它的允許誤差占表盤(pán)刻度值的百分?jǐn)?shù)來(lái)劃分的，其精度等級(jí)數(shù)越大允許誤差占表盤(pán)刻度極限值越大。量程越大,同精度等級(jí)的,它測(cè)得壓力值的絕對(duì)值允許誤差越大。儀表的等級(jí)有：0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5