測試裝置的基本特性

機械電子工程學(xué)院機械工程測試技術(shù)根底11/25/202312.1概述2.2測試裝置的靜態(tài)特性2.3測試裝置的動態(tài)特性2.4測試裝置對任意輸入的響應(yīng)2.5實現(xiàn)不失真測量的條件2.6測試裝置動態(tài)特性的測量

2.7負(fù)載效應(yīng)2.8測量裝置的抗干擾

本章小結(jié)第二章測試裝置的根本特性▼▼▼▼▼▼▼▼11/25/202322.1概述定義：完成某種物理量的測量而由具有某一種或多種變換特性的物理裝置構(gòu)成的總體。1.測試系統(tǒng)11/25/20233簡單測試系統(tǒng)(紅外體溫)復(fù)雜測試系統(tǒng)(振動測量)11/25/202343)如果輸入和系統(tǒng)特性，那么可以推斷和估計系統(tǒng)的輸出量。(預(yù)測)系統(tǒng)分析中的三類問題：1)當(dāng)輸入、輸出是可測量的()，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。(系統(tǒng)辨識)2)當(dāng)系統(tǒng)特性，輸出可測量，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。(反求)由此根據(jù)測試要到達(dá)的要求正確合理選用儀器。測試系統(tǒng)與輸入/輸出量之間的關(guān)系測試系統(tǒng)的傳遞特性:由測試裝置自身的物理結(jié)構(gòu)所決定的測試系統(tǒng)對信號傳遞變換的影響特性。

11/25/202352.理想測試系統(tǒng)——線性時不變系統(tǒng)

理想的測試系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的、確定的輸入－輸出關(guān)系。對于每一輸入量都應(yīng)該只有單一的輸出量與之對應(yīng)。知道其中一個量就可以確定另一個量。其中以輸出和輸入成線性關(guān)系最正確。x(t)y(t)線性線性y(t)x(t)非線性y(t)x(t)11/25/20236測試系統(tǒng)輸入x(t)和輸出y(t)間的關(guān)系可以用常系數(shù)線性微分方程來描述：

(a)線性系統(tǒng)

式中，an、an-1、…、a0和bm、bm-1、…、b0均為一些只與測試系統(tǒng)的特性有關(guān)的常數(shù)。上述方程就是常系數(shù)微分方程，所描述的是時不變線性系統(tǒng)，也稱為定常線性系統(tǒng)。

一般在工程中使用的測試系統(tǒng)〔測試裝置〕都是線性系統(tǒng)。11/25/20237(b)線性系統(tǒng)的性質(zhì)疊加特性例如(1).疊加特性11/25/20238疊加特性：系統(tǒng)對各輸入之和的輸出等于各單個輸入的輸出之和即假設(shè)x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)那么x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)疊加原理說明：同時作用的兩個輸入量所引起的響應(yīng)，等于該兩個輸入量單獨引起的響應(yīng)之和。線性系統(tǒng)的疊加特性11/25/20239(2).比例特性常數(shù)倍輸入所得的輸出等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍，即:假設(shè)x(t)→y(t)那么kx(t)→ky(t)比例特性示例11/25/202310系統(tǒng)對原輸入信號的微分等于原輸出信號的微分，即假設(shè)x(t)→y(t)那么x'(t)→y'(t)當(dāng)初始條件為零時，系統(tǒng)對原輸入信號的積分等于原輸出信號的積分，即假設(shè)x(t)→y(t)那么∫x(t)dt→∫y(t)dt(3).微分特性(4).積分特性11/25/202311假設(shè)系統(tǒng)的輸入為某一頻率的諧波信號，那么系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將為同一頻率的諧波信號，即假設(shè)x(t)=Acos(ωt+φx)那么y(t)=Bcos(ωt+φy)線性系統(tǒng)的這些主要特性，特別是符合疊加原理和頻率保持性，在測量工作中具有重要作用。(5).頻率保持特性11/25/202312輸入信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖11/25/202313(c)系統(tǒng)線性近似測試系統(tǒng)的局部線形實際測試系統(tǒng)中，系數(shù)都是隨時間而緩慢變化的微變

以足夠的精度認(rèn)為多數(shù)常見的物理系統(tǒng)中的系數(shù)一定的工作范圍內(nèi)和一定的誤差允許范圍，近似線性11/25/2023143標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)傳遞用來定量儀器〔或傳感器〕和技術(shù)統(tǒng)稱為標(biāo)準(zhǔn)。測量所用的傳感器用實驗室標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定，實驗室標(biāo)準(zhǔn)用傳遞標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定，傳遞標(biāo)準(zhǔn)用最終標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定。見P44圖2-311/25/2023154測量裝置的負(fù)載特性當(dāng)傳感器安裝到被測物體上或進入被測介質(zhì)，要從物體或介質(zhì)中吸收能量或產(chǎn)生干擾，使被測物理量偏離原有的量值，從而不可能實現(xiàn)理想的測量，這種現(xiàn)象稱為負(fù)載效應(yīng)。產(chǎn)生：傳感器與被測物體之間，測量裝置之間負(fù)載效應(yīng)的程度決定于前級的輸出阻抗和后級的輸入阻抗。測試裝置的負(fù)載特性是其固有特性，在進行測量或組成測量系統(tǒng)時，要考慮這種特性并將其影響降到最小。11/25/2023165測量裝置的抗干擾性干擾：電源干擾、環(huán)境干擾和信道干擾對于多通道測量裝置，理想的情況應(yīng)該是各通道完全獨立的或完全隔離的，即通道間不發(fā)生耦合與相互影響?！?1/25/202317如果測量時，測試系統(tǒng)的輸入、輸出信號不隨時間而變化〔變化極慢，在所觀察的時間間隔內(nèi)可忽略其變化而視作常量〕，那么稱為靜態(tài)測量。靜態(tài)測量時，測試系統(tǒng)表現(xiàn)出的響應(yīng)特性稱為靜態(tài)響應(yīng)特性。2.2測量裝置的靜態(tài)特性

穩(wěn)態(tài)信號

動態(tài)信號

11/25/202318理想測試系統(tǒng)其輸入、輸出之間呈單調(diào)、線性比例的關(guān)系。即輸入、輸出關(guān)系是一條理想的直線，斜率為S=b0/a0

在靜態(tài)測試中，輸入和輸出不隨時間而變化，而輸入和輸出的各階導(dǎo)數(shù)均等于零。理想線形穩(wěn)態(tài)輸入1.理想測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性實際線形11/25/202319(1).線性度標(biāo)定曲線與擬合直線11/25/202320線性度

線性度:標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度。實驗標(biāo)定11/25/202321擬合直線也稱為理想直線。確定方法：〔1〕最小與最大數(shù)據(jù)值的連線，即端點連線；〔2〕數(shù)據(jù)點的最小二乘直線擬合得到的直線。通常使用第二方法。11/25/202322在測試系統(tǒng)的標(biāo)稱輸出范圍(全量程)A內(nèi)，標(biāo)定曲線與其擬合直線的最大偏差B與A的比值，即線性誤差＝B/A×100％

式中，A——輸出信號的變化范圍；B——標(biāo)定曲線與其擬合直線下最大偏差，以輸出量計。

線性度

11/25/202323量程為10V時的線性誤差

量程為1000V時的線性誤差

線性誤差＝B/A×100％

11/25/202324當(dāng)測試系統(tǒng)的輸入x有一增量△x，引起輸出y發(fā)生相應(yīng)的變化△y時，那么定義:如果是線性理想系統(tǒng)，那么1.一位移傳感器，當(dāng)位移變化為1mm時，輸出電壓變化為300mV，那么2.一機械式位移傳感器，輸入位移變化為0.01mm時，輸出位移變化為10mm，那么靜態(tài)測試靈敏度靈敏度S=300/1=300mV/mm

放大倍數(shù)S=10/0.01=1000

(2).靈敏度S=△y/△x

11/25/202325(3).回程誤差

回程誤差測試系統(tǒng)在輸入量由小增大和由大減小的測試過程中，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間差值最大者為hmax，那么定義回程誤差為:回程誤差=(hmax/A)×100%▲磁性材料的磁化曲線和金屬材料的受力-變形曲線常?？梢钥吹竭@種回程誤差。當(dāng)測量裝置存在死區(qū)時也可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。11/25/202326(4).分辨力

引起測量裝置的輸出值產(chǎn)生一個可覺察變化的最小輸入量〔被測量〕變化值稱為分辨力。通常表示為它與可能輸入范圍之比的百分?jǐn)?shù)。零點漂移是測量裝置的輸出零點偏離原始零點的距離。它可以是隨時間緩慢變化的量。靈敏度漂移那么是由于材料性質(zhì)變化所引起的輸入與輸出關(guān)系的變化?？偲剖橇泓c漂移與靈敏度漂移之和。一般情況下，后者的數(shù)值很小，可略去不計。(5).漂移

▲11/25/202327在對動態(tài)物理量進行測試時，測試系統(tǒng)的輸出變化是否能真實地反映輸入變化，那么取決于測試系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性。2.3測量裝置的動態(tài)特性

用特定的輸入信號作用于測試系統(tǒng)，測量輸出()，由此推斷系統(tǒng)的傳輸特性。(系統(tǒng)辨識)動態(tài)特性:輸入量隨時間作快速變化時，測試系統(tǒng)的輸出隨輸入而變化的關(guān)系。

11/25/202328條件：①線性系統(tǒng)的初始狀態(tài)零②x(t)?X(S),y(t)?Y(S)進行拉普拉斯變換，得：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(S)：其中，S為復(fù)變量，S=α+jω；n代表微分方程的階數(shù)；如n=1,n=2就分別稱為一階或二階系統(tǒng)。1.傳遞函數(shù)(Transferfunction)11/25/202329傳遞函數(shù)：描述系統(tǒng)動態(tài)特性x(t)y(t)輸入量輸出量11/25/202330H(S)只反映系統(tǒng)對輸入的響應(yīng)特性，與測量信號無關(guān)，與具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。傳遞函數(shù)的特點H(S)是實際物理系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型后的拉普拉斯變換，因此，物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)或元件，可以具有相同類型的傳遞函數(shù)H(S)。H(S)以測試系統(tǒng)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。H(S)中的分母完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所決定，分母中最高次冪n代表系統(tǒng)微分方程的階數(shù)。而分子那么鼓勵點位置、鼓勵方式、所測量的變量以及測量點布置情況有關(guān)。11/25/2023312.頻率響應(yīng)函數(shù)(Frequencyresponsefunction)以代入H(s)得：頻率響應(yīng)函數(shù)是傳遞函數(shù)的特例。11/25/202332輸出信號的幅、相頻圖輸入信號的幅、相頻圖輸入：簡諧信號x(t)=X0sinωt穩(wěn)態(tài)輸出：簡諧信號y(t)=Y0sin(ωt+φ)相同：輸入和輸出都為同頻率的簡諧信號.不同：兩者的幅值不一樣，其幅值比A(ω)=Y0/X0隨頻率ω而變化，是ω的函數(shù)。相位差φ(ω)也是頻率ω的函數(shù)。11/25/202333物理意義:頻率響應(yīng)函數(shù)是在正弦信號的鼓勵下，測量裝置到達(dá)穩(wěn)態(tài)后輸出和輸入之間的關(guān)系。輸入信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖11/25/202334(1).幅頻特性

(2).相頻特性A(ω)、φ(ω)統(tǒng)稱為系統(tǒng)的頻率特性。輸入信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖定常線性系統(tǒng)在簡諧信號的鼓勵下，其穩(wěn)態(tài)輸出信號和輸入信號的幅值比，記為A(ω)；穩(wěn)態(tài)輸出對輸入的相位差，記為φ(ω)；11/25/202335H(j

)一般為復(fù)數(shù)，寫成實部和虛部的形式：其中：11/25/202336A(

)-

曲線稱為幅頻特性曲線；

(

)-

曲線稱為相頻特性曲線。一階系統(tǒng)的幅頻特性曲線

一階系統(tǒng)的相頻特性曲線

圖像描述11/25/202337伯德圖〔Bode圖〕20lgA()-lg曲線為對數(shù)幅頻曲線()-lg曲線對數(shù)相頻曲線。一階系統(tǒng)的伯德圖

11/25/202338奈魁斯特圖〔Nyquist圖〕。作Im()-Re()曲線并注出相應(yīng)頻率實頻、虛頻圖H(ω)=P(ω)+jQ(ω)P(ω)——ω實頻特性曲線Q(ω)——ω虛頻特性曲線。一階系統(tǒng)的奈魁斯特圖H(ω)=A(ω)ejφ(ω)11/25/202339例

4.1:某測試系統(tǒng)傳遞函數(shù)，當(dāng)輸入信號，分別為，時，試分別求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出。信號

信號

11/25/2023403.脈沖響應(yīng)函數(shù)稱h(t)為測試裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)或權(quán)函數(shù)。h(t)描述了測試裝置的瞬態(tài)響應(yīng)過程。假設(shè)x(t)=δ(t)，那么：進行拉氏逆變換：11/25/202341H(S)、h(t)、H(jω)之間的關(guān)系

h(t)時域瞬態(tài)響應(yīng)過程H(jω)頻域正弦鼓勵，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)H(S)復(fù)數(shù)域瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過程11/25/202342頻響函數(shù)的含義是一系統(tǒng)對輸入與輸出皆為正弦信號傳遞關(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，也稱為正弦傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)是系統(tǒng)對輸入是正弦信號，而輸出是正弦疊加瞬態(tài)信號傳遞關(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。脈沖響應(yīng)函數(shù)是在時域中通過瞬態(tài)響應(yīng)過程來描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。11/25/202343實際難以獲得

可以通過實驗的方法對簡諧信號的特性系統(tǒng)描述方法的比較L－1h(t)11/25/202344優(yōu)點：簡單，信號發(fā)生器，雙蹤示波器就可以缺點：效率低▲從系統(tǒng)最低測量頻率fmin到最高測量頻率fmax，逐步增加正弦鼓勵信號頻率f，記錄下各頻率對應(yīng)的幅值比和相位差，繪圖就得到系統(tǒng)幅頻和相頻特性。11/25/2023454環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)頻率響應(yīng)函數(shù)當(dāng)串聯(lián)環(huán)節(jié)間無能量交換時，串聯(lián)后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：幅頻特性頻率響應(yīng)函數(shù)相頻特性11/25/202346并聯(lián)后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：頻率響應(yīng)函數(shù)：并聯(lián)11/25/202347數(shù)學(xué)表述：5典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性〔1〕一階系統(tǒng)(First-orderSystem)進行拉式變換(τS+1)Y(S)=KX(S)

靜態(tài)靈敏度：時間常數(shù)：那么11/25/202348傳遞函數(shù)：令：K＝1靈敏度歸一處理在工程實際中，一個忽略了質(zhì)量的單自由度振動系統(tǒng)，在施于A點的外力f(t)作用下，其運動方程為11/25/202349負(fù)值表示相角的滯后頻率響應(yīng)函數(shù)A(ω)－ωτ

φ(ω)－ωτ

幅頻特性曲線圖相頻特性曲線圖11/25/202350幅、相頻圖伯德圖奈魁斯特圖一階系統(tǒng)11/25/202351ωτ?1τ越小，對測試越有利。1〕ω一定，即被測信號最高頻率一定，τ越小，系統(tǒng)輸出的幅值誤差越小。A(ω)≈1τ為一階系統(tǒng)的時間常數(shù)2〕ωτ一定，即幅值誤差一定，τ越小，系統(tǒng)能夠測量的頻率就越高。一階系統(tǒng)特性的結(jié)論：11/25/202352在某一頻率范圍內(nèi)，誤差不超過一定限度

認(rèn)為不失真。當(dāng)ωτ?1約ωτ=1/52〕誤差不超過2%

Y(ω)≈X(ω)1〕當(dāng)ωτ=1一階系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率。

3〕幅值誤差不超過5%，A(ω)∈[0.95,1.05]一階系統(tǒng)的特性分析11/25/202353階躍響應(yīng)溫度濕度酒精0.63一階系統(tǒng)主要的動態(tài)特性參數(shù)是時間常數(shù)。傳遞函數(shù)一階系統(tǒng)適用于測量緩變或低頻被測量；為了減小系統(tǒng)的動態(tài)誤差，增大工作頻率范圍，應(yīng)盡可能采用時間常數(shù)小的測試系統(tǒng)。11/25/202354例2-1:用一個一階系統(tǒng)作100Hz正弦信號測量。(1)如果要求限制振幅誤差在5%以內(nèi)，那么時間常數(shù)應(yīng)取多少？(2)假設(shè)用具有該時間常數(shù)的同一系統(tǒng)作50Hz信號的測試，此時的振幅誤差和相角差各是多少？11/25/202355解：結(jié)論：一階系統(tǒng)τ確定后，假設(shè)規(guī)定一個允許的幅值誤差ε，那么可確定其測試的最高信號頻率ωh，該系統(tǒng)的可用頻率范圍為0～ωh。反之，假設(shè)要選擇一階系統(tǒng)，必須了解被測信號的幅值變化范圍和頻率范圍，根據(jù)其最高頻率ωh和允許的幅值誤差去選擇或設(shè)計一階系統(tǒng)。例2-2：設(shè)一階系統(tǒng)的時間常數(shù)τ＝0.1s，問：輸入信號頻率ω為多大時其輸出信號的幅值誤差不超過6％？11/25/202356微分方程

微分方程變?yōu)椋骸补逃蓄l率〕〔阻尼率〕稱重(應(yīng)變片)加速度(壓電)〔2〕二階系統(tǒng)〔Second-ordersystem〕〔靈敏度〕對二階系統(tǒng)而言，主要的動態(tài)特性參數(shù)是系統(tǒng)固有頻率和阻尼系數(shù)。

推導(dǎo)11/25/202357頻率響應(yīng)函數(shù)幅頻特性和相頻特性A(ω)－ω/ωn

φ(ω)－ω/ωn

幅頻特性曲線圖相頻特性曲線圖傳遞函數(shù)11/25/2023581)、ω/ωn>2.5，A(ω)近似水平直線，φ(ω)=-180o。2)、當(dāng)ω?ωn，即ω/ωn

?1時，A(ω)≈

1；φ(ω)近似線性。3)、當(dāng)ω?ωn時，

ωn越大，系統(tǒng)工作頻率范圍越大。4)、當(dāng)ω=ωn時，A(ω)=1/(2ξ)，φ(ω)=-90o，

幅值劇增，共振。動態(tài)測試不失真的條件二階系統(tǒng)的幅相頻特性11/25/2023591)、ξ≈0.7,A(ω)水平近似線性較長，φ(ω)近似線性較長。2)、ξ≈0.6~0.8,A(ω)、φ(ω)都較好，有較好的綜合特性。動態(tài)測試不失真的條件11/25/2023601)、二階系統(tǒng)主要動態(tài)性能指標(biāo)：ωn、ξ2)、希望測試裝置由于頻率特性不理想所引起的誤差盡可能小，

一般選取ω/ωn<(0.6~0.8)，ξ=.065~0.7。

11/25/202361在動圈式電表中，由永久磁鋼所形成的磁場和通電線圈所形成的動圈磁場相互作用而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運動，如下圖，動圈作偏轉(zhuǎn)運動的方程式為▲11/25/202362在動態(tài)測試時，必須了解測試系統(tǒng)的可用頻率范圍——與允許的幅值誤差ε和阻尼比ξ有關(guān)?！试S的幅值誤差ε越小，其可用頻率范圍越窄；反之，其可用頻率范圍越寬。——ξ＝0.7左右時，也有較寬的可用頻率范圍。！選擇、設(shè)計測試系統(tǒng)時尤為重要11/25/2023632-4測試裝置對任意輸入的影響一、系統(tǒng)對任意輸入的響應(yīng)輸出等于輸入和系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積，即：二、系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)

階躍響應(yīng)簡單易行，只需產(chǎn)生一個階躍信號，再測量系統(tǒng)輸出即可。在工程中，對系統(tǒng)的突然加載或者突然卸載都視為對系統(tǒng)施加一階躍輸入。輸入x(t)=u(t)，那么X(s)=1/s即輸出Y(s)=H(s)/sy(t)11/25/202364時間常數(shù)τ越小，動態(tài)誤差也越小，所以盡可能采用τ值小的測試系統(tǒng)。1〕一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)〔指數(shù)曲線〕的變化率取決于時間常數(shù)τ。τ越小，響應(yīng)速度越快，到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時間越短。11/25/202365阻尼比ξ不同其階躍響應(yīng)不同，通常取ξ<12〕二階系統(tǒng)11/25/20236611/25/202367二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的特性：ξ值過大或過小，趨于最終穩(wěn)態(tài)值的時間都過長。通常取ξ＝0.6～0.8，響應(yīng)速度快，動態(tài)誤差小，系統(tǒng)的輸出才能以較快的速度到達(dá)給定的誤差范圍。響應(yīng)速度與固有頻率有關(guān)。阻尼率一定時，固有頻率ω0越高，響應(yīng)速度越快，反之越慢。11/25/2023682.5系統(tǒng)不失真測量的條件11/25/202369y(t)=A0x(t-t0)H(ω)=A(ω)ejφ(ω)那么其幅頻和相頻特性應(yīng)分別滿足：A(ω)=A0=constφ(ω)=-t0ω即為實現(xiàn)不失真測試的條件。

x(t)→x(ω)

y(t)→

y(ω)11/25/202370A(ω)=A0=constφ(ω)=-t0ω不失真測試的幅頻和相頻曲線

物理意義:1)系統(tǒng)對輸入信號中所含各頻率成分的幅值進行常數(shù)倍數(shù)放縮，也就是說，幅頻特性曲線是一與橫軸平行的直線。2)輸入信號中各頻率成分的相角在通過該系統(tǒng)時作與頻率成正比的滯后移動，也就是說，相頻特性曲線是一通過原點并且有負(fù)斜率的直線。1)如果A(ω)不等于常數(shù)，引起的失真稱為幅值失真；2)φ(ω)與ω不成線性關(guān)系引起的失真稱為相位失真。3)當(dāng)φ(ω)=0時，輸出和輸入沒有滯后，此時，測試作圖才是最理想的。11/25/20237111/25/20237211/25/202373▲11/25/202374

任何一個測試系統(tǒng)，都需要通過實驗的方法來確定系統(tǒng)輸入、輸出關(guān)系，這個過程稱為標(biāo)定。即使經(jīng)過標(biāo)定的測試系統(tǒng)，也應(yīng)當(dāng)定期校準(zhǔn)，這實際上就是要測定系統(tǒng)的特性參數(shù)。2.6測試裝置動態(tài)特性的測量

目的：在作動態(tài)參數(shù)檢測時，要確定系統(tǒng)的不失真工作頻段是否符合要求。方法：用標(biāo)準(zhǔn)信號輸入，測出其輸出信號，從而求得需要的特性。標(biāo)準(zhǔn)信號:正弦信號、脈沖信號和階躍信號。11/25/2023751.頻率響應(yīng)法理論依據(jù)：方法：以頻率為ω的正弦信號x(t)=X0sinωt作用于裝置，在輸出到達(dá)穩(wěn)態(tài)后測量輸出和輸入的幅值比和相位差，那么幅值比就是該ω對應(yīng)的幅頻特性值，相位差與該ω對應(yīng)的即為相頻特性值。11/25/202376從接近零頻率的足夠低的頻率開始，以增量方式逐點增加ω到較高頻率，直到輸出量減小到初始輸出幅值的一半為止，即可得到A(ω)-ω；φ(ω)-ω特性曲線。一階系統(tǒng)的幅頻曲線●●●●●●●11/25/202377對于一階測試系統(tǒng)，主要特性參數(shù)是時間常數(shù)

，可以通過幅頻、相頻特性數(shù)據(jù)直接計算

值。一階系統(tǒng)的幅頻、相頻特性一階系統(tǒng)的幅頻特性曲線

11/25/202378對于二階系統(tǒng)，通常通過幅頻特性曲線估計其固有頻率

n和阻尼比

。1〕在φ(ω)–ω相頻特性曲線上，當(dāng)ω=ωn時，φ(ωn)=-90o，由此可求出固有頻率ωn。2〕φ’(ω)=-1/ξ，所以，作出曲線φ(ω)–ω在ω=ωn處的切線，即可求出阻尼比ξ。11/25/202379較為精確的求解方法1〕求出A(ω)的最大值及其對應(yīng)的頻率ωr；求出阻尼比ξ

；

2〕由式3〕根據(jù)，求出固有頻率ωn。

由于這種方法中A(ω1)和ω1的測量可以到達(dá)一定的精度，所以由此求