第二章_测试系统的基本特性.ppt

①更高一级仪器的测量值;②已修正过的算术平均值; ③计量标准器所复现的量值作为约定真值。 在实际测量中，只能用所谓的约定真值来代替真值。 示值范围为0～150V的电压表，当其示值为100.0V时，用更高一级电压表测量结果为100.4V，则该电压表： 例?2.5: 分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变量， 表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。 测量范围：是指测试装置能正常测量最小输入量和最大 输入量之间的范围。? 静态测量：幅值 动态测量：幅值和频率 稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时，输 出量随时间变化的程度。 温漂 零漂 可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种描述。 2.测试系统的经济指标 3.测试系统的使用环境条件　 测试装置的漂移 ▲ 课堂练习： 求周期信号 通过传递函数为 的装置后所得到 的稳态响应。 在某一频率范围内，误差不超过一定限度 ?认为不失真。 当wt 1,约wt = 1/5 2） 误差不超过2% A(w)≈1, Y(w)≈X(w) 1） 当wt = 1 一阶系统的转折频率。 3） 幅值误差不超过5%， A(w) ∈[0.95,1.05] (a) 幅频曲线 (b) 相频曲线 wt 1, A(w)≈1; t 为一阶系统的时间常数 t 越小，对测试越有利。 1） w 一定，即被测信号最高频率一定，t 越小，系统输出的幅值误差越小。 2） wt 一定，即幅值误差一定，t 越小，系统能够测量的频率就越高。 幅频曲线 例?2.2: 用一个一阶系统作100Hz正弦信号测量。(1)如果要求限制振幅误差在5%以内，则时间常数t 应取多少？(2)若用具有该时间常数的同一系统作50Hz信号的测试，此时的振幅误差和相角差各是多少？ 50Hz时 2.二阶系统（Second-order system） 称重(应变片) F 加速度 微分方程 微分方程变为： （固有频率） （阻尼率） （灵敏度） 对二阶系统而言，主要的动态特性参数是系统固有频率wn和阻尼系数?。 特征：振荡 经拉氏变换得: 微分方程变为： 则系统的传递函数为： 用s =jw 代入，得到频率响应函数： 则，幅频特性和相频特性为: 频率响应函数 幅频特性和相频特性 A(w)－w/wn 幅频特性曲线图 ?(w) － w/wn 相频特性曲线图 传递函数 4)、当w =wn时， A(w)=1/(2x)， j(w) = –90o，幅值剧增，共振。 2)、当w wn， 即w /wn 1时， A(w) ≈ 1；j (w) 近似线性。 1) 、w/wn 2.5， A(w)近似水平直线，j (w) = –180o。 3)、当w wn时， wn 越大，系统工作频率范围越大。 动态测试不失真的条件 二阶系统的幅相频特性 (a) 幅频曲线 (b) 相频曲线 1)x≈ 0.7, A(w) 水平近似线性较长， j (w) 近似线性较长。 2)x≈0.6~0.8, A(w)、j (w)都较好，有较好的综合特性。 动态测试不失真的条件 (a) 幅频曲线 (b) 相频曲线 1)、二阶系统主要动态性能指标： wn、x 2)、希望测试装置由于频率特性不理想所引起的误差尽可能小 一般选取 w /wn (0.6 ~ 0.8) ， x =0.65 ~ 0.7。 w/wn=0.6~0.8 x=0.65~0.7 (a) 幅频曲线 (b) 相频曲线 x(t) y(t) t y(t)=A0 x(t) y(t)=A0 x(t-t0) t0 x(t) 设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系 y(t)=A0 x(t-t0) 2.5 系统不失真测量的条件 该测试系统的输出波形与输入信号的波形精确地一致，只是幅值放大了A0倍，在时间上延迟了t0而已。这种情况下，认为测试系统具有不失真的特性。 时域条件 y(t)=A0 x(t- t0) H(w)=A(w)e j?(w ) 则其幅频和相频特性应分别满足： A(w) = A0 = const j (w) = - t0w 即为实现不失真测试的条件。 x(t) → X