检测技术第三章测试系统.ppt

一阶系统的时域响应（1）一阶系统的单位脉冲响应第38页,共64页，星期六，2024年，5月（2）一阶系统的单位阶跃响应第39页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统弹簧质量阻尼系统R-L-C串连电路第40页,共64页，星期六，2024年，5月第41页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统的幅频特性和相频特性表达式为二阶系统的固有频率，阻尼比和静态灵敏度K都是取决于系统的结构常数。第42页,共64页，星期六，2024年，5月第43页,共64页，星期六，2024年，5月第44页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统伯德图的特性第45页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统相频特性第46页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统阻尼比和工作频段的选择从测试角度出发，总是希望测试装置在较大频率范围内，受系统频率特性影响所产生的误差尽量小。所以，确定了测试对象及其频率范围内，要选择测试系统固有频率和阻尼比的恰当组合。第47页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统的时域响应特性二阶系统的单位脉冲响应第48页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统的单位阶跃响应第49页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统单位阶跃响应第50页,共64页，星期六，2024年，5月二阶系统阶跃响应特性第51页,共64页，星期六，2024年，5月测试系统动态特性的测定对未知系统模型的测定和对测试装置的定期校准都需要对装置的特性参数进行测定。静态特性参数确定，只需对装置输入“标准”静态量，得出定度曲线，再通过拟合和误差修正即可。动态特性测定主要是测定装置的动态特性参数。通常用标准正弦信号或阶跃信号激励，分别测出系统的频率响应曲线或阶跃响应曲线，进而确定系统的时间常数、阻尼比和固有角频率等参数。第52页,共64页，星期六，2024年，5月1.频率响应法测定系统动态参数对装置施加正弦激励，在输出达到稳态后测量输出和输入的幅值比和相位差，可得系统在该频率下得传输特性。分别施加从0到高频范围的正弦信号，直到输出幅值减小到输入幅值的一半为止，可得到系统整个工作频带内的幅频特性和相频特性。第53页,共64页，星期六，2024年，5月－3dB点法测定系统阻尼比第54页,共64页，星期六，2024年，5月2.用阶跃响应法求装置动态特性第55页,共64页，星期六，2024年，5月第56页,共64页，星期六，2024年，5月第57页,共64页，星期六，2024年，5月3-4不失真测试的条件理想的测试系统应是输入信号通过系统后，波形不发生变化。如果实际系统的输出信号比输入信号幅值放大（或缩小）了A倍，时间滞后了t0,，则称为系统实现了不失真测试。第58页,共64页，星期六，2024年，5月即不失真测试系统的幅频特性和相频特性应满足――不失真测试系统的频域条件即如果一个测试系统的幅频特性为一常数，相频特性与频率成线性关系，等同于时域内存在一个恒定的时间滞后，则称该系统为一个精确测试系统，或称为不失真测试系统。第59页,共64页，星期六，2024年，5月不失真测试对测试系统的要求1）装置的幅频特性在量程范围内应为常数。2）系统的频率特性应满足不失真测试的频域条件即第60页,共64页，星期六，2024年，5月本章需要掌握的主要内容可概括如下：1）系统的概念、系统的静态特性描述方法，主要指标的物理意义。2）测试系统动态特性的时域和频域描述方法，系统动态参数的测定方法。3）频率响应函数的概念。4）不失真测试的概念。第61页,共64页，星期六，2024年，5月拉普拉斯变换表（摘录）拉普拉斯变换F(s)时域函数f(t)第62页,共64页，星期六，2024年，5月测试系统对任意输入的响应输出求解方法:利用拉氏变换转换到s域，由H(s)，X(s)求出Y(s)因式分解，查拉氏反变换表求出y(t)时域解第63页,共64页，星期六，2024年，5月特殊情况：

当输入是正弦信号或其线性组合时第64页,共64页，星期六，2024年，5月2.比例特性3.微分特性第6页,共64页，星期六，2024年，5月4.积分特性5.频率保持性第7页,共64页，星期六，2024年，5月即信号通过测试装置后幅值可能放大或衰减，相位可能超前或滞后，但输入信号的频率不会发生变化。系统的叠加性和频率保持性的重要意义在于如果知道系统的输入信号频率，则输出信号中只有与输入同频率的分量才是该输入引起的，其他分量都是噪声。因此，在很强的噪声背景下，依据频率保持性，采用滤波技术也可以把