實驗二階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)(有數(shù)據(jù))

1、.實驗二 階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)一、實驗?zāi)康?、觀察和測量RLC串聯(lián)電路的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的波形和有關(guān)參數(shù)，并研究其電路元件參數(shù)變化對響應(yīng)狀態(tài)的影響；2、掌握有關(guān)信號時域的測量分析方法。二、實驗儀器1、信號源及頻率計模塊S2 1塊2、模塊一S5 1塊3、數(shù)字萬用表 1臺4、雙蹤示波器 1臺三、實驗原理以單位沖激信號作為激勵，LTI連續(xù)系統(tǒng)產(chǎn)生的零狀態(tài)響應(yīng)稱為單位沖激響應(yīng)，簡稱沖激響應(yīng)，記為。沖激響應(yīng)示意圖如圖2-1：圖2-1沖激響應(yīng)示意圖以單位階躍信號作為激勵，LTI連續(xù)系統(tǒng)產(chǎn)生的零狀態(tài)響應(yīng)稱為單位階躍響應(yīng)，簡稱階躍響應(yīng)，記為 。階躍響應(yīng)示意圖如圖2-2：圖2-2階躍響應(yīng)示意圖階躍激勵與階躍響應(yīng)

2、的關(guān)系簡單地表示為： 或者 如圖2-3所示為RLC串聯(lián)電路的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)實驗電路圖，其響應(yīng)有以下三種狀態(tài)：1、當(dāng)電阻R2 時，稱過阻尼狀態(tài)；2、當(dāng)電阻R = 2 時，稱臨界狀態(tài)； 3、當(dāng)電阻R2 時，稱欠阻尼狀態(tài)。圖2-3(a) 階躍響應(yīng)電路連接示意圖圖2-3(b) 沖激響應(yīng)電路連接示意圖沖激信號是階躍信號的導(dǎo)數(shù)，即，所以對線性時不變電路沖激響應(yīng)也是階躍響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)。為了便于用示波器觀察響應(yīng)波形，實驗中用周期方波代替階躍信號。而用周期方波通過微分電路后得到的尖頂脈沖代替沖激信號。四、實驗內(nèi)容1、階躍響應(yīng)實驗波形觀察與參數(shù)測量設(shè)激勵信號為方波，頻率為500Hz。實驗電路連接圖如圖2-3（a）

3、所示。 調(diào)整激勵信號源為方波（即從S2模塊中的P2端口引出方波信號）；調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)旋鈕ROL1，使頻率計示數(shù)f=500Hz。連接S2模塊的方波信號輸出端P2至S5模塊中的P12。示波器CH1接于TP14，調(diào)整W1，使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)，觀察各種狀態(tài)下的輸出波形，用萬用表測量與波形對應(yīng)的P12和P13兩點間的電阻值（測量時應(yīng)斷開電源），并將實驗數(shù)據(jù)填入表格2-1中。TP12為輸入信號波形的測量點，可把示波器的CH2接于TP12上，便于波形比較。1） 欠阻尼狀態(tài)R=0.298R=1.2162） 臨界狀態(tài)R=2.233） 過阻尼狀態(tài)R=3.20R=4.75注：描繪波形要使三種

4、狀態(tài)的X軸坐標(biāo)（掃描時間）一致。2、沖激響應(yīng)的波形觀察沖激信號是由階躍信號經(jīng)過微分電路而得到。實驗電路如圖2-3（b）所示。將信號輸入接于P10。（輸入信號頻率與幅度不變）；將示波器的CH1接于TP11，觀察經(jīng)微分后響應(yīng)波形（等效為沖激激勵信號）；連接P11與P12。將示波器的CH2接于TP14，調(diào)整W1,使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)。觀察電路處于以上三種狀態(tài)時激勵信號與響應(yīng)信號的波形，并填于表2-2中。1） 欠阻尼狀態(tài)R=164.5R=5342） 臨界狀態(tài)R=1.9743） 過阻尼狀態(tài)R=3.36R=4.18表中的激勵信號波形為測量點TP11處觀測到的波形（沖激激勵信號）。響應(yīng)信號波形為TP14處觀察到的波形。3、 理論值與實際值得比較理論值： 通過測量得電容 C=0.104uF 已知 L=10mH 有公式 R = 2 得 實際值：五、小結(jié)從該實驗中，讓我懂得了示波器的用法，把理論與實踐結(jié)合起來，更加熟悉掌握有關(guān)信號時域的測量方法。零輸入響應(yīng),沒有外加激勵信號的作用，只由起始狀態(tài)（起始時刻系統(tǒng)儲能）所產(chǎn)生的響應(yīng)。 零狀態(tài)響應(yīng),不考慮原始時刻系統(tǒng)儲能的作用（起始狀態(tài)等于零），由系統(tǒng)的外加激勵信號