傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)

1、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 第二章、測(cè)試系統(tǒng)特性第二章、測(cè)試系統(tǒng)特性 機(jī)械測(cè)試技術(shù)機(jī)械測(cè)試技術(shù) 本章學(xué)習(xí)要求：本章學(xué)習(xí)要求： 1.了解測(cè)試系統(tǒng)特性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響了解測(cè)試系統(tǒng)特性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 2.了解測(cè)試系統(tǒng)特性的測(cè)量方法了解測(cè)試系統(tǒng)特性的測(cè)量方法 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 靜態(tài)模型、靜態(tài)特性指標(biāo)靜態(tài)模型、靜態(tài)特性指標(biāo) 2.2 2.2 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)模型、動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)模型、動(dòng)態(tài)特性 2.1 2.1 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 傳感器典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性分析傳感器典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性分析 第二章第二章 測(cè)試系統(tǒng)特性測(cè)試系統(tǒng)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2.1 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 2.1.1 靜態(tài)模型靜態(tài)模型 靜態(tài)特

2、性：檢測(cè)系統(tǒng)在被測(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入輸出 關(guān)系 測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)輸入量輸入量x輸出量輸出量y 理想狀態(tài)：理想狀態(tài)： 實(shí)際狀態(tài)：實(shí)際狀態(tài)： bxay a - 零點(diǎn)輸出零點(diǎn)輸出 )(xfy b - 理論靈敏度理論靈敏度 線性關(guān)系線性關(guān)系 非線性關(guān)系非線性關(guān)系 x y a O 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 非線性原因：非線性原因： (結(jié)構(gòu)原理性原因除外結(jié)構(gòu)原理性原因除外) 誤差因素誤差因素 檢檢 測(cè)測(cè) 系系 統(tǒng)統(tǒng)輸入輸入 x輸入輸入 y = f(x) 溫溫 度度 濕濕 度度 壓壓 力力 沖沖 擊擊 振振 動(dòng)動(dòng) 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) 電電 場(chǎng)場(chǎng) 摩摩 擦擦 間間 隙隙 松松 動(dòng)動(dòng) 遲遲 滯滯 蠕蠕 變變 變變 形形

3、 老老 化化 外界干擾外界干擾 2.1 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2.1 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 2.1.2 靜態(tài)特性指標(biāo)靜態(tài)特性指標(biāo) 線性度線性度 回程誤差回程誤差 分辨力分辨力 漂移漂移 靈敏度靈敏度 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 (1) 線性度線性度: 檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度 相對(duì)誤差相對(duì)誤差 1 0 0 % L B e A =貝 B: 輸出值與理想直線的最大偏差值輸出值與理想直線的最大偏差值 A: 理論滿量程輸出值理論滿量程輸出值 理想直線：理想直線： 亦稱非線性誤差亦稱非線性誤差 定義定義: ( non-linearity )

4、 表達(dá)表達(dá): 擬合直線擬合直線 一般不存在或很難獲得準(zhǔn)確結(jié)果一般不存在或很難獲得準(zhǔn)確結(jié)果 利用測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算獲得利用測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算獲得 2.1.2 靜態(tài)特性指標(biāo)靜態(tài)特性指標(biāo) 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 獲取擬合直線方法：獲取擬合直線方法： (b) 最小二乘法最小二乘法： 計(jì)算：有計(jì)算：有n個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù): (x1,y1), (x2,y2), , (xn,yn)， (n2) 殘差：殘差： i = yi (a + b xi) 殘差平方和最小：殘差平方和最?。?i=min 22 )( ii iiii xxn yxyxn b 22 2 )( ii iiiii xxn yxxyx a (a) 端

5、點(diǎn)連線法：端點(diǎn)連線法： 檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線的兩端點(diǎn)連線檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線的兩端點(diǎn)連線 特點(diǎn)：特點(diǎn)： x y 算法：算法： 簡(jiǎn)單、方便，偏差大，與測(cè)量值有關(guān)簡(jiǎn)單、方便，偏差大，與測(cè)量值有關(guān) 算法：算法： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：精度高精度高 2.1.2 靜態(tài)特性指標(biāo)靜態(tài)特性指標(biāo) 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 (2) 靈敏度靈敏度 測(cè)量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量與輸入量的增量之比測(cè)量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量與輸入量的增量之比 斜率：斜率： y K x D = D a. 線性檢測(cè)系統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)；線性檢測(cè)系統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)； 定義定義： b. 非線性檢測(cè)系統(tǒng)：靈敏度為變數(shù)非線性檢測(cè)系統(tǒng)：靈敏度為變數(shù) 說(shuō)明說(shuō)明： y

6、abx=+ Kb= ( )yf x= ( )df x K dx = (靈敏度系數(shù)靈敏度系數(shù)) ( sensitivity ) 靈敏度的單位靈敏度的單位 取決于輸入、取決于輸入、 輸出量的單位輸出量的單位 2.1.2 靜態(tài)特性指標(biāo)靜態(tài)特性指標(biāo) 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2.1.2 靜態(tài)特性指標(biāo)靜態(tài)特性指標(biāo) (3) 回程誤差回程誤差 檢測(cè)系統(tǒng)在正行程和反行程的輸入輸出曲線不重合的檢測(cè)系統(tǒng)在正行程和反行程的輸入輸出曲線不重合的 程度程度. 相對(duì)誤差相對(duì)誤差 max 100% H H e A D = Hmax：正反行程輸出值的最大偏差：正反行程輸出值的最大偏差 定義定義： 亦稱空程誤差、滯后亦稱空程誤差、

7、滯后 ( hysteresis ) 算法算法： 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 (4) 分辨力分辨力: 能夠檢測(cè)出的被測(cè)量的最小變化量能夠檢測(cè)出的被測(cè)量的最小變化量 2、分辨率、分辨率 - 是相對(duì)數(shù)值：是相對(duì)數(shù)值： 定義定義： 1、分辨力、分辨力 - 是絕對(duì)數(shù)值，如是絕對(duì)數(shù)值，如 0.01mm，0.1g，10ms， 說(shuō)明說(shuō)明： 表征測(cè)量系統(tǒng)的分辨能力表征測(cè)量系統(tǒng)的分辨能力 ( resolution ) 能檢測(cè)的最小被測(cè)量的能檢測(cè)的最小被測(cè)量的 變換量相對(duì)于變換量相對(duì)于 滿量程的滿量程的 百分?jǐn)?shù)，如：百分?jǐn)?shù)，如： 0.1%, 0.02% 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 漂移：漂移：測(cè)量裝置的測(cè)量特性隨時(shí)間的緩慢變化

8、。在規(guī)定條測(cè)量裝置的測(cè)量特性隨時(shí)間的緩慢變化。在規(guī)定條 件下，對(duì)一恒定輸入在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的輸出變化，稱為點(diǎn)漂。件下，對(duì)一恒定輸入在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的輸出變化，稱為點(diǎn)漂。 標(biāo)稱范圍最低值處的點(diǎn)漂，稱為零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱標(biāo)稱范圍最低值處的點(diǎn)漂，稱為零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱零漂零漂。 (5) 漂移漂移 漂移通常表示為在相應(yīng)條件下的示值變化。漂移通常表示為在相應(yīng)條件下的示值變化。 如如 =1.3mV/8h表示每表示每8小時(shí)電壓波動(dòng)小時(shí)電壓波動(dòng)1.3mV。 =0.02mA/ C表示溫度變化表示溫度變化1 C電流變化電流變化0.02mA。 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 測(cè)力傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)如下表所示，求傳感器測(cè)力傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)如下表

9、所示，求傳感器 的靈敏度，線性度誤差和回程誤差。的靈敏度，線性度誤差和回程誤差。 拉力 P(N) 01020304050403020100 應(yīng)變 ( ) 076152 228310400 330 252168 842 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 復(fù)習(xí)提綱 測(cè)量方法分類測(cè)量方法分類 誤差的分類與表示方法誤差的分類與表示方法 精度的概念精度的概念 不確定度的含義不確定度的含義 測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)有哪些測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)有哪些 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2.2.1 動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型 動(dòng)態(tài)特性：測(cè)試系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)特性：測(cè)試系統(tǒng)在被測(cè)量隨時(shí)間變化被測(cè)量隨時(shí)間變化的條件下的條件下輸入輸出輸入輸出 關(guān)系關(guān)系 (1)

10、微分方程：微分方程： 根據(jù)相應(yīng)的物理定律（如牛頓定律、能量守恒定律、根據(jù)相應(yīng)的物理定律（如牛頓定律、能量守恒定律、 基爾霍夫電路定律等），用線性常系數(shù)微分方程表示基爾霍夫電路定律等），用線性常系數(shù)微分方程表示 系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入x與輸出與輸出y關(guān)系的數(shù)字方程式關(guān)系的數(shù)字方程式 11 110110 11 nnmm nnmm nnmm d ydydyd xdxdx aaaa ybbbb x dtdtdtdtdtdt - - - +=+ ai、bi (i=0,1,)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性參數(shù)，常數(shù)，系統(tǒng)的階次由：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性參數(shù)，常數(shù)，系統(tǒng)的階次由 輸出量最高微分階次決定。常見(jiàn)為輸出量最高微分階次決定。常

11、見(jiàn)為0階、一階、二階系統(tǒng)階、一階、二階系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：概念清晰，輸入概念清晰，輸入-輸出關(guān)系明了，可區(qū)分暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)輸出關(guān)系明了，可區(qū)分暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：求解方程麻煩，傳感器調(diào)整時(shí)分析困難求解方程麻煩，傳感器調(diào)整時(shí)分析困難 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 (2) 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)： 利用利用拉氏變換拉氏變換，將微分方程轉(zhuǎn)換成為復(fù)數(shù)域的數(shù)學(xué)模型，將微分方程轉(zhuǎn)換成為復(fù)數(shù)域的數(shù)學(xué)模型， 輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比：輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比： ()()/()H jY jX jwww= 傅氏變換傅氏變換 ( )( )/(

12、)H sY sX s= 拉氏變換拉氏變換 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 直觀的反映了系統(tǒng)對(duì)不同頻率成分輸入信號(hào)的扭曲情直觀的反映了系統(tǒng)對(duì)不同頻率成分輸入信號(hào)的扭曲情 況，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。況，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，信號(hào)發(fā)生器，簡(jiǎn)單，信號(hào)發(fā)生器， 雙蹤示波器就可以雙蹤示波器就可以 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：效率低效率低 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 案例：案例：音響系統(tǒng)性能評(píng)定音響系統(tǒng)性能評(píng)定 y(t)=x(t)*h(t) Y(f)=X(f)H(f) 改進(jìn)：改進(jìn)：白噪聲輸入，測(cè)量輸白噪聲輸入，測(cè)量輸 出，再求輸出頻譜。出

13、，再求輸出頻譜。 白噪聲：在所有白噪聲：在所有 頻率成分處頻率成分處 X(f)=1X(f)=1 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2.2.2 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 過(guò)程過(guò)程： 激勵(lì)：激勵(lì)： 暫態(tài)過(guò)程（輸出量由一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過(guò)渡過(guò)程）暫態(tài)過(guò)程（輸出量由一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過(guò)渡過(guò)程） 穩(wěn)態(tài)過(guò)程（輸出量達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)）穩(wěn)態(tài)過(guò)程（輸出量達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)） 信號(hào)信號(hào)-正弦信號(hào)、階躍信號(hào)、脈沖信號(hào)正弦信號(hào)、階躍信號(hào)、脈沖信號(hào) 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 (1) 頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性： 輸入：輸入： 輸出：輸出： 頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)

14、特性 輸入量：輸入量： sinxXtw= 輸出量：輸出量：sin()yYtwj=+ 頻率響應(yīng)函數(shù)：頻率響應(yīng)函數(shù)：() () () Y j H j X j w w w = 系統(tǒng)頻率特性：系統(tǒng)頻率特性：穩(wěn)態(tài)輸出與輸入幅值之比和兩者相位差是輸入頻率的 穩(wěn)態(tài)輸出與輸入幅值之比和兩者相位差是輸入頻率的 函數(shù)：函數(shù)：幅幅-頻頻、相相頻頻 正弦信號(hào)正弦信號(hào)-一系列，頻率不同，幅值相等一系列，頻率不同，幅值相等 正弦信號(hào)正弦信號(hào)-觀察：幅值、相位、頻率觀察：幅值、相位、頻率 (穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)) 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 A ( )()AH jww= ( )(Re()/Im()a

15、rctgH jH jj www= 幅頻特性：幅頻特性：幅值比與頻率關(guān)系幅值比與頻率關(guān)系 A() ：輸出幅值與靜態(tài)幅值比：輸出幅值與靜態(tài)幅值比 - 系統(tǒng)的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)靈敏度動(dòng)態(tài)靈敏度（增益）（增益） 相頻特性：相頻特性：相位與頻率的關(guān)系相位與頻率的關(guān)系 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （2）脈沖響應(yīng)函數(shù)）脈沖響應(yīng)函數(shù) 若裝置的輸人為單位脈沖若裝置的輸人為單位脈沖(t)，因，因(t)的傅立葉變換為的傅立葉變換為 1，因此裝置輸出，因此裝置輸出y(t)的拉式變換必將是的拉式變換必將是H(s)，即，即 Y(s)=H(s)，或，或y(t)=L-1H(S)，并可以記為，并可以

16、記為h(t)，常稱它為，常稱它為 裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)或權(quán)函數(shù)。裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)或權(quán)函數(shù)。 時(shí)域波形參數(shù)識(shí)別時(shí)域波形參數(shù)識(shí)別優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀直觀 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單系統(tǒng)識(shí)別簡(jiǎn)單系統(tǒng)識(shí)別 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 脈沖響應(yīng)函數(shù)測(cè)量脈沖響應(yīng)函數(shù)測(cè)量 實(shí)驗(yàn)求脈沖響應(yīng)函數(shù)簡(jiǎn)單明了，產(chǎn)生一個(gè)沖擊信號(hào)，實(shí)驗(yàn)求脈沖響應(yīng)函數(shù)簡(jiǎn)單明了，產(chǎn)生一個(gè)沖擊信號(hào)， 再測(cè)量系統(tǒng)輸出就可以了。再測(cè)量系統(tǒng)輸出就可以了。 案例：案例：橋梁固有頻率測(cè)量橋梁固有頻率測(cè)量 原理：在橋中設(shè)置一三角形障礙物，利用汽車礙時(shí)的沖擊對(duì)橋梁進(jìn) 行激勵(lì)，再通過(guò)應(yīng)變片測(cè)量橋梁動(dòng)態(tài)變形，得到橋梁固有頻率。 2.2 測(cè)

17、試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 (3) 測(cè)試系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性測(cè)試系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性： 輸入輸入：階躍信號(hào)：階躍信號(hào) 00 ( ) 10 t u t t = 輸出輸出：階躍響應(yīng)：階躍響應(yīng) 時(shí)域波形參數(shù)識(shí)別時(shí)域波形參數(shù)識(shí)別優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀直觀 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單系統(tǒng)識(shí)別簡(jiǎn)單系統(tǒng)識(shí)別 若系統(tǒng)的輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào)，即若系統(tǒng)的輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào)，即x(t)=u(t)，則，則X(s)=1/s，此，此 時(shí)時(shí)Y(s)=H(s)/s，固有，固有y(t)=L-1H(s)/s。 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 階躍響應(yīng)函數(shù)測(cè)量階躍響應(yīng)函數(shù)測(cè)量 實(shí)驗(yàn)求階躍

18、響應(yīng)函數(shù)簡(jiǎn)單明了，產(chǎn)生一個(gè)階躍信號(hào)，實(shí)驗(yàn)求階躍響應(yīng)函數(shù)簡(jiǎn)單明了，產(chǎn)生一個(gè)階躍信號(hào)， 再測(cè)量系統(tǒng)輸出就可以了。再測(cè)量系統(tǒng)輸出就可以了。 案例：案例：橋梁固有頻率測(cè)量橋梁固有頻率測(cè)量 原理：在橋中懸掛重物，然后突然剪斷繩索，產(chǎn)生階躍激勵(lì)，再通 過(guò)應(yīng)變片測(cè)量橋梁動(dòng)態(tài)變形，得到橋梁固有頻率。 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2.2.3 典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 1.1.一階系統(tǒng)一階系統(tǒng) 微分方程：微分方程： 100 dy aa yb x dt += 01 00 ba dy yx a dta += 10 /aat= 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 靜態(tài)靈敏度靜態(tài)靈敏度 00

19、 /Kba= 特征：特征：測(cè)量滯后測(cè)量滯后 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 階躍響應(yīng)階躍響應(yīng) 0.63 一階系統(tǒng)主要的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)。 傳感器敏感元件的響應(yīng)傳感器敏感元件的響應(yīng) 輸出滯后于物理量的變化，輸出滯后于物理量的變化， 帶來(lái)誤差。這個(gè)誤差可以帶來(lái)誤差。這個(gè)誤差可以 用一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)常用一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)常 數(shù)數(shù) 來(lái)表示，來(lái)表示， 越小，系越小，系 統(tǒng)響應(yīng)越快。統(tǒng)響應(yīng)越快。 系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)常數(shù)可系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)常數(shù)可 以通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)在單位階以通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)在單位階 躍信號(hào)輸入下的響應(yīng)信號(hào)躍信號(hào)輸入下的響應(yīng)信號(hào) 來(lái)完成。來(lái)完成。 2.2 測(cè)試

20、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 一階系統(tǒng)的幅頻特性曲線和相頻特性曲 線如右圖所示。 可見(jiàn)：幅值比A（）隨的增大而減 小。A（）和（）的變化表示輸出 與輸入之間的差異，稱為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)動(dòng)態(tài) 誤差。 系統(tǒng)的工作頻率范圍工作頻率范圍取決于時(shí) 間常數(shù)。在較小時(shí)，幅值和相位得 失真都較小。當(dāng)一定時(shí)，越小，測(cè)越小，測(cè) 試系統(tǒng)的工作頻率范圍越寬。試系統(tǒng)的工作頻率范圍越寬。 因此為了減小一階測(cè)試系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài) 響應(yīng)動(dòng)態(tài)誤差，增大工作頻率，應(yīng)盡可 能采用時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)小小的測(cè)試系統(tǒng)。 適合測(cè)緩變和低頻信號(hào)適合測(cè)緩變和低頻信號(hào) 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2 2 二階系統(tǒng)二階系統(tǒng) 微分方程：微分方程： 2 2100 2 d ydy aaa yb x dxdt += 02 / n aaw=固有頻率固有頻率 阻尼比阻尼比102 /2aa ax= 特征：特征：震蕩震蕩 2.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 二階系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量二階系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量 脈沖響應(yīng)脈沖響應(yīng)/階躍響應(yīng)函數(shù)法：階躍響應(yīng)函數(shù)法： t tb b M1 M2 f fn