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1、實(shí)驗(yàn)二十七 一階系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間測量實(shí)驗(yàn)1. 簡介 對一階響應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái),系統(tǒng)的輸入xi(t)和輸出x0(t)可等效為一階測試系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)輸入為單位階躍時(shí),相應(yīng)的微分方程為: 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為: 式中,t為一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。 傳感器敏感元件的響應(yīng)輸出滯后于物理量的變化,帶來誤差。這個(gè)誤差可以用一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)常數(shù)t來表示,t越小,系統(tǒng)響應(yīng)越快。系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)常數(shù)可以通過測量系統(tǒng)在單
2、位階躍信號輸入下的響應(yīng)信號來完成。 通過本實(shí)驗(yàn)可以了解一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的基本特性,并計(jì)算一階響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。2. 結(jié)構(gòu)組成 一階響應(yīng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意如圖1所示,結(jié)構(gòu)總體尺寸為 (長×寬×高),主要包括的零件有:圖1 一階響應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖3. 操作說明 3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 運(yùn)用一階響應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為:1. drvi可重組虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái) 1套2. 一階響應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)(lyx-12-a)
3、1套3. 溫度傳感器(lwz-5-a) 1個(gè)4. 套筒(ltz-a) 3個(gè)5. 藍(lán)津數(shù)據(jù)采集儀(ldaq-epp2) 1臺(tái)6. 開關(guān)電源(ldy-a) 1套 備齊所需的設(shè)備后,將開關(guān)電源的12v電源和恒溫器背面的接線柱相連,溫度傳感器的5芯電纜和數(shù)據(jù)采集儀1通道連接,數(shù)據(jù)采集儀通過并口電纜與pc機(jī)并口連接。在保證接線無誤的情況下,打開恒溫器電源開關(guān)開始加熱。3.2 實(shí)驗(yàn)操作 1. 啟動(dòng)服務(wù)器,運(yùn)行drvi主程序,開啟drvi數(shù)據(jù)采集儀電源,然后
4、點(diǎn)擊drvi快捷工具條上的“聯(lián)機(jī)注冊”圖標(biāo),進(jìn)行主數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊。聯(lián)機(jī)注冊成功后,啟動(dòng)drvi內(nèi)置的“web服務(wù)器功能”,開始監(jiān)聽8500端口。圖2 一階系統(tǒng)響應(yīng)(服務(wù)器端) 2. 啟動(dòng)drvi中的“一階系統(tǒng)響應(yīng)(服務(wù)器端)”實(shí)驗(yàn)?zāi)_本。將溫度傳感器完全旋進(jìn)套筒內(nèi),向容器內(nèi)加入2/3的清水,打開實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源開關(guān),旋動(dòng)溫度調(diào)節(jié)開關(guān),選擇一個(gè)溫度開始加溫。 3. 點(diǎn)擊面板中的“測試”按鈕,首先測量常溫狀態(tài)下溫度傳感器的數(shù)值,等加溫到恒定溫度后,將溫度傳感器投入到容器中,開始測量隨著
5、溫度的升高趨勢曲線的變化過程,當(dāng)溫度上升趨勢變化到很緩慢的時(shí)候停止采樣,然后點(diǎn)擊“計(jì)算時(shí)間常數(shù)”按鈕,此時(shí)在數(shù)碼框中將顯示出時(shí)間常數(shù)的計(jì)算值。 4. 客戶端操作。通過網(wǎng)絡(luò)安裝drvi軟件在客戶端計(jì)算機(jī)上,在客戶端運(yùn)行drvi軟件,首先進(jìn)行客戶端軟件的聯(lián)網(wǎng)注冊,注冊成功后打開“一階系統(tǒng)響應(yīng)(客戶端)”實(shí)驗(yàn)?zāi)_本,修改網(wǎng)絡(luò)采集芯片的ip地址和服務(wù)器ip地址一致,如圖3所示。設(shè)定完畢后,在服務(wù)器端進(jìn)行操作的同時(shí)進(jìn)行客戶端的相應(yīng)操作,得出測量結(jié)果。 圖3 一階系統(tǒng)響應(yīng)(客戶端) 5. 更換不同厚度的套筒,再次測量溫度響應(yīng)并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1. 簡述實(shí)驗(yàn)原理和目的
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