第四章 信息换与传输.ppt

如果壳内空腔有电荷q,因静电感应，壳内部带有等量异号电荷，壳外部带有等量同号电荷，壳外空间有电场存在，此电场可以说是由壳内电荷q间接产生，也可说是由壳外感应电荷直接产生的。如将外壳接地,则壳外电荷将消失,壳内电荷q与内部感应电荷在壳外产生电场为零。可见，要使壳内电荷对壳外电场无影响,必须将外壳接地 电磁屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。在设计中要达到所需的屏蔽性能，则需首先确定辐射源，明确频率范围，再根据各个频段的典型泄漏结构，确定控制要素，进而选择恰当的屏蔽材料，设计屏蔽壳体。 动态标定：测定传感器的动态特性，根据频率响应或脉冲响应，确定传感器的通频带、工作频带、谐振频率、阻尼比和相位特性等。工作频带——传感器灵敏度保持为常数的频率范围，一般在阻尼比ζ=0.707时，工作频带的上限频率ωmax与谐振频率ωn的关系为ωmax=0.58 ωn。 信号分析处理 ★ 动态标定的方法有正弦激励、冲击力激励、白噪声或伪随机噪声激励等 【动态标定实例】 冲击力激励 压电式力传感器，测出施于切削测力仪上的力x(t) 切削测力仪为被标定对象，它是一电阻应变式力传感器，产生响应输出y(t) 频谱分析： 在时域中，冲击的延续时间为2ms，在力谱图中频带约为2kHz。在响应谱及频响谱图中，传感器的一阶固有频率约为683Hz，在谐振频率点相位角为-86.40，相干函数谱图中，在2kHz以下γ2xy(f)≈1，表明了输出与输入的线性关系。 冲击力谱 响应谱 幅频谱 相频谱 相干谱 （1）横向灵敏度 2、多维传感器的标定 ● 所谓横向灵敏度，在多维传感器中，又称为交叉灵敏度（Cross Sensitivity）或互干扰度，用来衡量垂直于某方向的输入对该方向输出的影响程度，一般用下式表示 ● 为保证传感器的测试精度，在一些传感器性能指标中，对于这一参数都有明确的规定。 x方向传感器输出 y向对x方向的干扰度，或称标定系数 y向施加的载荷 x向标定系数 x方向施加的载荷 ● 一般工程中应用的传感器，往往是一个机械系统，由弹性构件组成。在实际应用中，受力情况很复杂。例如，测切削力的三向测力仪。 （2）多维传感器的系统模型 ● 对于多维传感器，消除互干扰的问题，除了在结构设计中解决外，亦可通过标定后采取补偿网络的方法解决。 【实例】 切削力测量系统 希望某一方向的输出能够真实地反映出该方向的输入值，但由于存在干扰，任一方向的输入力参数，都会影响到其他方向的输出。 根据线性系统的传输关系，输出是输入与系统单位脉冲响应函数的卷积，则 根据时域卷积定理： FT 则有 或 频率响应矩阵或传递矩阵 （3）多维传感器的标定及补偿问题 标定的目的：求得各向传输通道的静动态特性参数，为传感器结构设计或误差补偿提供依据。标定的方法：多输入多输出或单输入多输出，前者不易实现；而单向输入，同时测定各向输出则是一种可行的方法。 静态标定：分别在某一方向输入已知量，同时测定各向输出，其输出与输入为即时关系，此时传输特性为一常数，即当ω=0时，Hij(ω)=const.，因此，其传输关系为： Aij是由标定曲线求得的，描述了各向传输通道的静态特性。当i=j时，Aij 表示输出与输入为同向时的灵敏度；当i≠j时，则表示非同向时的灵敏度，即横向灵敏度或干扰度。 无横向干扰的理想情况 Aij 动态标定：同理，可进行动态标定，所获得的频率响应矩阵为 无横向干扰的理想情况 补偿网络 无干扰网络 注意：无动态干扰条件为：当i≠j时，Hij(ω)=0。显然，要获得这样理想的传输通道，单纯靠传感器的设计来实现是很困难的。如果根据标定后所得到的各向传输函数，设计一种补偿网络，即可得到无干扰网络： 总之，想办法使测量系统的通道模型成为对角线矩阵。 四、传感器选用原则 ● 灵敏度高，意味着传感器所能感知的变化量小。 1、灵敏度 ● 工程应用中，被测量可能非常微小，故要求传感器具有高灵敏度。 ● 灵敏度高，噪声易混入，故要保证信噪比好。 ● 与灵敏度紧密相关的是量程范围。传感器工作不应进入非线性区域，更不能进入饱和区域。过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。 ● 当被测量是一个向量时，并且是一个单向向量，那么要求传感器单向灵敏度愈高愈好，而横向灵敏度愈低愈好。如果被测量是二维或三维向量，那么对传感器还应要求交叉灵敏度愈低愈好。 响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。实际传感器的响应总有一定延迟，但希望延迟时间愈短愈好。响应特性在动态测量中对测试