測(cè)試裝置基本特性

1、第第1 1節(jié)節(jié) 概述概述第第2 2節(jié)節(jié) 測(cè)試裝置的靜態(tài)特性測(cè)試裝置的靜態(tài)特性第第3 3節(jié)節(jié) 測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性第第4 4節(jié)節(jié) 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件 習(xí)題習(xí)題2022-3-26本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：1 1、測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性及典型、測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性及典型 的一、二階系統(tǒng)特性。的一、二階系統(tǒng)特性。2 2、測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件。、測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件。2022-3-26引言：引言：測(cè)試是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量測(cè)試是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量 從客觀事物取得相關(guān)信息的過(guò)程在此過(guò)程中，借助專從客觀事物取得相關(guān)信息的過(guò)程在此過(guò)程中，借助專門設(shè)備門設(shè)備測(cè)試裝置測(cè)試裝

2、置( (系統(tǒng)系統(tǒng)) )，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn), ,采用合適的方采用合適的方法和必要的數(shù)學(xué)處理方法求得感興趣的信息。法和必要的數(shù)學(xué)處理方法求得感興趣的信息。 測(cè)試系統(tǒng)是執(zhí)行測(cè)試任務(wù)的傳感器、儀器和設(shè)備的總稱。測(cè)試系統(tǒng)是執(zhí)行測(cè)試任務(wù)的傳感器、儀器和設(shè)備的總稱。 測(cè)試的目的不同，測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜程度不同。測(cè)試的目的不同，測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜程度不同。 測(cè)試系統(tǒng)的性能直接影響測(cè)試的有效性。測(cè)試系統(tǒng)的性能直接影響測(cè)試的有效性。2022-3-26一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求( (系統(tǒng)辨識(shí)系統(tǒng)辨識(shí)) )( (反求反求) )( (預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)) )2022-3-26一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求一、對(duì)

3、測(cè)試裝置的基本要求1）. 要求測(cè)試裝置具有單值，確定的輸入輸出關(guān)系2）. 要求測(cè)試裝置是線性系統(tǒng)，即輸入輸出呈線性關(guān)系2. 對(duì)測(cè)試裝置的基本要求2022-3-262022-3-26一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求理想的測(cè)試裝置1）.輸出和輸入成線性關(guān)系輸出和輸入成線性關(guān)系2）.系統(tǒng)為時(shí)不變線性系統(tǒng)系統(tǒng)為時(shí)不變線性系統(tǒng)實(shí)際的測(cè)試裝置1）.只能在較小工作范圍內(nèi)和在一定誤差允許范圍內(nèi)滿只能在較小工作范圍內(nèi)和在一定誤差允許范圍內(nèi)滿足線性要求。足線性要求。2）.很多物理系統(tǒng)是時(shí)變的。在工程上，?？梢砸宰銐蚝芏辔锢硐到y(tǒng)是時(shí)變的。在工程上，?？梢砸宰銐虻木_度認(rèn)為系統(tǒng)中的參數(shù)是時(shí)不變的常數(shù)。

4、的精確度認(rèn)為系統(tǒng)中的參數(shù)是時(shí)不變的常數(shù)。2022-3-26一、測(cè)試系統(tǒng)模型的分類一、測(cè)試系統(tǒng)模型的分類線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)線性系統(tǒng): :具有疊加性、比例性的系統(tǒng)具有疊加性、比例性的系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)1）連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng): :輸入、輸出均為連續(xù)函數(shù)輸入、輸出均為連續(xù)函數(shù). . 用微分方程描述系統(tǒng)特征用微分方程描述系統(tǒng)特征2）.離散時(shí)間系統(tǒng)離散時(shí)間系統(tǒng): :輸入、輸出均為離散函數(shù)輸入、輸出均為離散函數(shù). . 用差分方程描述系統(tǒng)特征用差分方程描述系統(tǒng)特征. .時(shí)變系統(tǒng)與時(shí)不變系統(tǒng)時(shí)變系統(tǒng)與時(shí)不變系統(tǒng)由系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間而變化決

5、定由系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間而變化決定. .2022-3-26其中，線性時(shí)不變系統(tǒng)（線性定常系統(tǒng)）進(jìn)行分析的理論其中，線性時(shí)不變系統(tǒng)（線性定常系統(tǒng)）進(jìn)行分析的理論和方法最為基礎(chǔ)、最成熟，同時(shí)其它系統(tǒng)通過(guò)某種假設(shè)后和方法最為基礎(chǔ)、最成熟，同時(shí)其它系統(tǒng)通過(guò)某種假設(shè)后可近似作為線性定常系統(tǒng)來(lái)處理。一般的測(cè)試系統(tǒng)都可視可近似作為線性定常系統(tǒng)來(lái)處理。一般的測(cè)試系統(tǒng)都可視為線性定常系統(tǒng)，即可以用常微分方程描述的系統(tǒng)。為線性定常系統(tǒng)，即可以用常微分方程描述的系統(tǒng)。 一、測(cè)試系統(tǒng)模型的分類一、測(cè)試系統(tǒng)模型的分類2022-3-26二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)實(shí)際的測(cè)試系統(tǒng)在一定程度

6、上和一定范圍內(nèi)可以看出是線實(shí)際的測(cè)試系統(tǒng)在一定程度上和一定范圍內(nèi)可以看出是線性系統(tǒng)，這時(shí)系統(tǒng)特性與輸入輸出之間的關(guān)系可以用常系性系統(tǒng)，這時(shí)系統(tǒng)特性與輸入輸出之間的關(guān)系可以用常系數(shù)線性微分方程來(lái)表示：數(shù)線性微分方程來(lái)表示： ( )(1)10()(1)10.nnnnmmmma ytayta y tb xtbxtb x t因?yàn)橐驗(yàn)閍 an n , a , an-1n-1 , a , an-2n-2 , , b , , bm m , b , bm-1m-1 , b , b0 0 是固是固定不變的常數(shù)，所以有時(shí)也稱時(shí)不變或線性定常系統(tǒng)定不變的常數(shù)，所以有時(shí)也稱時(shí)不變或線性定常系統(tǒng)線性系統(tǒng)的輸出頻率必然等

7、于輸入頻率線性系統(tǒng)的輸出頻率必然等于輸入頻率2022-3-26二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)線性系統(tǒng)的性質(zhì)線性系統(tǒng)的性質(zhì)1 1） 具有疊加性具有疊加性 11221212+x tytxtytx txtytyt若則所以復(fù)雜信號(hào)的輸出實(shí)際上是由組成復(fù)雜信號(hào)的一系所以復(fù)雜信號(hào)的輸出實(shí)際上是由組成復(fù)雜信號(hào)的一系列簡(jiǎn)單信號(hào)之和構(gòu)成列簡(jiǎn)單信號(hào)之和構(gòu)成2 2） 頻率保持性頻率保持性2022-3-26線性系統(tǒng)具有頻率保持特性的含義是輸入信號(hào)的頻率成分線性系統(tǒng)具有頻率保持特性的含義是輸入信號(hào)的頻率成分通過(guò)線性系統(tǒng)后仍保持原有的頻率成分。如果輸入是很好通過(guò)線性系統(tǒng)后仍保持原有的頻率成分。如果輸入是

8、很好的正弦函數(shù)，輸出卻包含其他頻率成分，就可以斷定其他的正弦函數(shù)，輸出卻包含其他頻率成分，就可以斷定其他頻率成分絕不是輸入引起的，它們或由外界干擾引起，或頻率成分絕不是輸入引起的，它們或由外界干擾引起，或由裝置內(nèi)部噪聲引起，或輸入太大使裝置進(jìn)入非線性區(qū)，由裝置內(nèi)部噪聲引起，或輸入太大使裝置進(jìn)入非線性區(qū)，或該裝置中有明顯的非線性環(huán)節(jié)?；蛟撗b置中有明顯的非線性環(huán)節(jié)。二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)頻率112頻率頻率輸入輸出輸入引起非輸入引起2022-3-263 3） 比例性比例性二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 1111x tytkx tkyt若則常數(shù)倍輸入所得的輸

9、出等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍常數(shù)倍輸入所得的輸出等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍4 4） 微分性微分性系統(tǒng)對(duì)原輸入信號(hào)的微分等于原輸出信號(hào)的微分，即系統(tǒng)對(duì)原輸入信號(hào)的微分等于原輸出信號(hào)的微分，即 若若 x(t) y(t) x(t) y(t) 則則 x(t) y(t) x(t) y(t) 2022-3-26二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)5 5） 積分性積分性如系統(tǒng)的初始狀態(tài)均為零，則系統(tǒng)對(duì)輸入積分的響應(yīng)如系統(tǒng)的初始狀態(tài)均為零，則系統(tǒng)對(duì)輸入積分的響應(yīng)等同于對(duì)原輸入響應(yīng)的積分，即：等同于對(duì)原輸入響應(yīng)的積分，即： 0000ttx t dty t dt2022-3-26理想線性定常系統(tǒng) a0

10、y(t)=b0 x(t)實(shí)際的測(cè)試系統(tǒng)很難確保是理想的線性定常系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)指標(biāo) 1. 線性度 2. 靈敏度、分辨力 3. 回程誤差 4. 零點(diǎn)漂移、靈敏度漂移2022-3-261 1）線性度線性度輸入輸出之間保持常值比例的關(guān)系測(cè)量范圍ABYX校準(zhǔn)曲線擬合曲線A: 標(biāo)稱輸出范圍B: 校準(zhǔn)曲線與擬合曲線最大偏差于是線性誤差：B/A*100%于是線性度：（A-B）/A*100%線性度2022-3-262.12.1）靈敏度）靈敏度用來(lái)定義測(cè)試裝置對(duì)被測(cè)對(duì)象變化的反應(yīng)能力S=x/ yp 對(duì)于理想的線性定常系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該值為常數(shù)。p 對(duì)于實(shí)際系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該值需要擬合直線后求的。p 量綱取決于輸入輸出的單位

11、靈敏度、分辨力2022-3-262.22.2）分辨力）分辨力是指指示裝置有效地辨別緊密相鄰量值的能力。即能是指指示裝置有效地辨別緊密相鄰量值的能力。即能引起響應(yīng)量發(fā)生變化的最小激勵(lì)變化量，用引起響應(yīng)量發(fā)生變化的最小激勵(lì)變化量，用x x。當(dāng)被測(cè)量小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化是無(wú)當(dāng)被測(cè)量小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化是無(wú)反應(yīng)的反應(yīng)的x x測(cè)試系統(tǒng)滿量程輸出值測(cè)試系統(tǒng)滿量程輸出值A(chǔ) A之比的百分率表示其分辨能之比的百分率表示其分辨能力，稱為分辨率，用力，稱為分辨率，用F F表示：表示： x/Ax/A* *100%100%2022-3-263. 3. 分辨率的大小應(yīng)能保證在穩(wěn)態(tài)測(cè)量時(shí)儀器的測(cè)

12、量值分辨率的大小應(yīng)能保證在穩(wěn)態(tài)測(cè)量時(shí)儀器的測(cè)量值波動(dòng)很小，但分辨率過(guò)高會(huì)使信號(hào)波動(dòng)過(guò)大，從而會(huì)波動(dòng)很小，但分辨率過(guò)高會(huì)使信號(hào)波動(dòng)過(guò)大，從而會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)顯示或校正系統(tǒng)提出過(guò)高的要求。對(duì)數(shù)據(jù)顯示或校正系統(tǒng)提出過(guò)高的要求。 因此一個(gè)好的設(shè)計(jì)應(yīng)使其分辨率與儀器的功用相匹配。因此一個(gè)好的設(shè)計(jì)應(yīng)使其分辨率與儀器的功用相匹配。2022-3-26要注意要注意1. 1. 為了保證測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度，工程上規(guī)定，測(cè)為了保證測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度，工程上規(guī)定，測(cè)試系統(tǒng)的分辨率應(yīng)小于允許誤差的試系統(tǒng)的分辨率應(yīng)小于允許誤差的1/31/3，1/51/5或或1/101/10。2. 2. 可通過(guò)提高儀器的敏感單元增益的方法來(lái)提高

13、分辨可通過(guò)提高儀器的敏感單元增益的方法來(lái)提高分辨率。率。2022-3-26回程誤差原因原因?qū)嶋H的測(cè)試系統(tǒng)，由于內(nèi)部的彈性元件的彈性滯后、實(shí)際的測(cè)試系統(tǒng)，由于內(nèi)部的彈性元件的彈性滯后、磁性元件的磁滯現(xiàn)象以及機(jī)械摩擦、材料受力變形、磁性元件的磁滯現(xiàn)象以及機(jī)械摩擦、材料受力變形、間隙等原因，使得相同的測(cè)試條件下，在輸入量由小間隙等原因，使得相同的測(cè)試條件下，在輸入量由小增大和由大減小的測(cè)試過(guò)程中，對(duì)應(yīng)于同一輸入量所增大和由大減小的測(cè)試過(guò)程中，對(duì)應(yīng)于同一輸入量所得到的輸出量往往存在差值。得到的輸出量往往存在差值。12122022-3-26定義定義 描述測(cè)試裝置輸出與輸入方向性特性的參數(shù)，定義為描述測(cè)試

14、裝置輸出與輸入方向性特性的參數(shù)，定義為在同一輸入量沿著不同的方向得到的輸出的最大的差在同一輸入量沿著不同的方向得到的輸出的最大的差值值2022-3-26零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移原因原因環(huán)境溫度、大氣壓力、相對(duì)濕度以及電源電壓等都可能環(huán)境溫度、大氣壓力、相對(duì)濕度以及電源電壓等都可能對(duì)測(cè)量裝置的輸出造成影響。環(huán)境變化將或多或少地影對(duì)測(cè)量裝置的輸出造成影響。環(huán)境變化將或多或少地影響裝置的某些靜態(tài)特性參數(shù)。響裝置的某些靜態(tài)特性參數(shù)。標(biāo)稱范圍最低點(diǎn)的點(diǎn)漂，稱為標(biāo)稱范圍最低點(diǎn)的點(diǎn)漂，稱為零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移靈敏度漂移是由于材料性質(zhì)的變靈敏度漂移是由于材料性質(zhì)的變化引起的輸入與輸出關(guān)系的變化化引起的輸入與輸出關(guān)系的

15、變化2022-3-26 在工程測(cè)試中，大量的被測(cè)信號(hào)都是隨時(shí)間變化的動(dòng)在工程測(cè)試中，大量的被測(cè)信號(hào)都是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)。對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)，要求能迅速而準(zhǔn)確地測(cè)出信態(tài)信號(hào)。對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)，要求能迅速而準(zhǔn)確地測(cè)出信號(hào)的大小并真實(shí)地再現(xiàn)信號(hào)的波形變化。號(hào)的大小并真實(shí)地再現(xiàn)信號(hào)的波形變化。 即要求測(cè)試系統(tǒng)在輸入量改變時(shí)，其輸出量也能即要求測(cè)試系統(tǒng)在輸入量改變時(shí)，其輸出量也能立即隨之不失真地改變。立即隨之不失真地改變。例例1：水銀體溫計(jì)：水銀體溫計(jì) 測(cè)試系統(tǒng)對(duì)輸入的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)輸入的時(shí)間響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)例例2：千分表測(cè)量振動(dòng)物體振幅：千分表測(cè)量振動(dòng)物體振幅 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)2022-3-26動(dòng)態(tài)特性定義定義輸入

16、信號(hào)為一隨時(shí)間瞬時(shí)變化的信號(hào)時(shí)，輸出與輸入輸入信號(hào)為一隨時(shí)間瞬時(shí)變化的信號(hào)時(shí)，輸出與輸入之間的關(guān)系特性被定義為動(dòng)態(tài)特性之間的關(guān)系特性被定義為動(dòng)態(tài)特性主要內(nèi)容主要內(nèi)容p 時(shí)間響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)p 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)影響因素影響因素p 輸入量的變化速度和加速度輸入量的變化速度和加速度p 測(cè)試系統(tǒng)的阻尼、質(zhì)量的影響測(cè)試系統(tǒng)的阻尼、質(zhì)量的影響2022-3-26數(shù)學(xué)描述數(shù)學(xué)描述測(cè)試系統(tǒng)被視為線性時(shí)不變系統(tǒng)，據(jù)其物理結(jié)構(gòu)和相測(cè)試系統(tǒng)被視為線性時(shí)不變系統(tǒng)，據(jù)其物理結(jié)構(gòu)和相關(guān)定律可建立起描述輸入輸出關(guān)系的線性微分方程，關(guān)定律可建立起描述輸入輸出關(guān)系的線性微分方程，但使用時(shí)有許多不便。因此，除微分方程形式的數(shù)學(xué)但使用時(shí)

17、有許多不便。因此，除微分方程形式的數(shù)學(xué)模型之外，常通過(guò)拉普拉斯變換、傅立葉變換等建立模型之外，常通過(guò)拉普拉斯變換、傅立葉變換等建立其相應(yīng)的其相應(yīng)的“傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)”，“頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)”，來(lái)簡(jiǎn)便，來(lái)簡(jiǎn)便地描述測(cè)試裝置或系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。地描述測(cè)試裝置或系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。h(t)H(s)H()S=j拉氏變換傅立葉變換拉氏反變換傅立葉反變換傳遞函數(shù)頻響函數(shù)2022-3-26傳遞函數(shù)2022-3-26傳遞函數(shù)2022-3-26其中其中p 初始條件為零初始條件為零p S= S=+j+j上式的系數(shù)都是由系統(tǒng)本身固有屬性決定的。上式的系數(shù)都是由系統(tǒng)本身固有屬性決定的。由上式，傳遞函數(shù)是用復(fù)數(shù)形式來(lái)表

18、示測(cè)試系由上式，傳遞函數(shù)是用復(fù)數(shù)形式來(lái)表示測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。一般測(cè)量裝置總是穩(wěn)定的系統(tǒng)，其分母的階次總是高一般測(cè)量裝置總是穩(wěn)定的系統(tǒng)，其分母的階次總是高于分子的階次，即于分子的階次，即nmnm2022-3-26傳遞函數(shù)的特性pH(s)H(s)與輸入與輸入x(t)x(t)及系統(tǒng)的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)，它只表達(dá)及系統(tǒng)的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)，它只表達(dá)了系統(tǒng)的傳輸特性。了系統(tǒng)的傳輸特性。pH(s)H(s)只反映系統(tǒng)傳輸特性而不拘泥于系統(tǒng)的物理結(jié)只反映系統(tǒng)傳輸特性而不拘泥于系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。即只要?jiǎng)討B(tài)特性相似，無(wú)論是電路系統(tǒng)、機(jī)械系構(gòu)。即只要?jiǎng)討B(tài)特性相似，無(wú)論是電路系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)都可用同類型的傳遞函數(shù)描述

19、其動(dòng)態(tài)特性。統(tǒng)都可用同類型的傳遞函數(shù)描述其動(dòng)態(tài)特性。p傳遞函數(shù)以測(cè)量裝置本身的參數(shù)表示輸入與輸出之傳遞函數(shù)以測(cè)量裝置本身的參數(shù)表示輸入與輸出之間的關(guān)系，所以它將包含著聯(lián)系輸入量與輸出量所必間的關(guān)系，所以它將包含著聯(lián)系輸入量與輸出量所必需的單位。需的單位。pH(s)H(s)中的分母取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分子是系統(tǒng)與外界之中的分母取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分子是系統(tǒng)與外界之間的聯(lián)系。間的聯(lián)系。2022-3-26頻率響應(yīng)函數(shù)(頻率域描述)頻率響應(yīng)函數(shù)是在頻率域中描述和考察系統(tǒng)特性的。頻率響應(yīng)函數(shù)是在頻率域中描述和考察系統(tǒng)特性的。 實(shí)際工程應(yīng)用中，某些系統(tǒng)難以建立相應(yīng)的微分方實(shí)際工程應(yīng)用中，某些系統(tǒng)難以建立相應(yīng)的微分

20、方程和傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)本身的物理解釋也不明確。程和傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)本身的物理解釋也不明確。與傳遞函數(shù)相比，頻率響應(yīng)函數(shù)的物理概念明確，容與傳遞函數(shù)相比，頻率響應(yīng)函數(shù)的物理概念明確，容易通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立；由頻率響應(yīng)函數(shù)和傳遞函數(shù)的關(guān)易通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立；由頻率響應(yīng)函數(shù)和傳遞函數(shù)的關(guān)系，可方便地得到傳遞函數(shù)。因此頻率響應(yīng)函數(shù)成為系，可方便地得到傳遞函數(shù)。因此頻率響應(yīng)函數(shù)成為實(shí)驗(yàn)研究測(cè)試系統(tǒng)的重要工具。實(shí)驗(yàn)研究測(cè)試系統(tǒng)的重要工具。由頻率保持性，簡(jiǎn)諧輸入得到簡(jiǎn)諧輸出，頻率相同而幅由頻率保持性，簡(jiǎn)諧輸入得到簡(jiǎn)諧輸出，頻率相同而幅值不同，其幅值比值不同，其幅值比A AY Y0 0/X/X0 0是頻率是頻率的

21、函數(shù)記為的函數(shù)記為A(A() )，定義為幅頻特性；相位差也是定義為幅頻特性；相位差也是的函數(shù)的函數(shù), ,記為記為 （），），（）定義為相頻特性）定義為相頻特性, ,統(tǒng)稱系統(tǒng)的頻率特統(tǒng)稱系統(tǒng)的頻率特性。性。2022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-26脈沖響應(yīng)函數(shù)若輸入為單位脈沖，即若輸入為單位脈沖，即 x(t)=x(t)=(t), (t), 則則 X(s)=L(t)=1X(s)=L(t)=1。裝置的相應(yīng)輸出是裝置的相應(yīng)輸出是 Y(s)=H(s)

22、X(s)=H(s),Y(s)=H(s)X(s)=H(s),其時(shí)域描述可通過(guò)對(duì)其時(shí)域描述可通過(guò)對(duì)Y(s)Y(s)的拉普拉斯反變換得到：的拉普拉斯反變換得到：Y(t)=LY(t)=L-1-1(H(H(s s)=h()=h(t t) )h(t)h(t)常稱為系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)或權(quán)函數(shù)。常稱為系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)或權(quán)函數(shù)。系統(tǒng)特性的描述：時(shí)域系統(tǒng)特性的描述：時(shí)域 脈沖響應(yīng)函數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)h(t)； 頻域頻域 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)H()H() 復(fù)數(shù)域復(fù)數(shù)域 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H(s)H(s)2022-3-26相互關(guān)系系統(tǒng)特性的描述：時(shí)域系統(tǒng)特性的描述：時(shí)域 脈沖響應(yīng)函數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)h(t

23、)； 頻域頻域 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)H()H() 復(fù)數(shù)域復(fù)數(shù)域 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H(s)H(s)h(t)H(s)H()S=j拉氏變換傅立葉變換拉氏反變換傅立葉反變換相互關(guān)聯(lián)相互關(guān)聯(lián)相互推導(dǎo)相互推導(dǎo)2022-3-26實(shí)例某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：H(s)=1/H(s)=1/（2s+12s+1）, ,輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為x(t)=sin(t/2+45x(t)=sin(t/2+45o o),),求信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)求信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 由系統(tǒng)傳遞函數(shù)可得 H(jw)=1/H(jw)=1/（2jw+12jw+1）, , 則系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性分別為：2( )1( )( )1(2 )YAX

24、( )( )()argtan(2 )YX 輸入信號(hào)的頻率為輸入信號(hào)的頻率為1/21/2， 則輸出頻率同樣為則輸出頻率同樣為1/21/22022-3-26 ( )1X0()45X2( )( )( )2YXA00( )()( )45arg10YXtg 21( )sin22y tt則可得輸出信號(hào)為：又2022-3-26系統(tǒng)的串并聯(lián)H1(s)H2(s)X(s)Z(s)Y(s)H(s)于是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：于是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：2022-3-26系統(tǒng)的串并聯(lián)H1(s)H2(s)X(s)Y1(s)Y(s)H(s)Y2(s)2022-3-26典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性2022-3-26一階系統(tǒng)2022-3-2620

25、22-3-262022-3-26二階系統(tǒng)2022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-262022-3-26第第2 2章章 第第5 5節(jié)節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng)負(fù)載測(cè)量裝置是由傳感器、測(cè)量電路、前置放大、信號(hào)條理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或顯示等環(huán)節(jié)組成。當(dāng)傳感器安裝到被測(cè)物體上或進(jìn)入被測(cè)介質(zhì)，要從物體與介質(zhì)中吸收能量或產(chǎn)生干擾，使被測(cè)物理量偏離原有的量值，從而不可能實(shí)現(xiàn)理想的測(cè)量，這種現(xiàn)象稱為負(fù)載效應(yīng)。造成后果造成后果第第2 2章章 第第5 5節(jié)節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng)1、前裝置的聯(lián)接處甚至整個(gè)裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化

26、；2、兩個(gè)裝置共同形成一個(gè)新的整體，但其傳遞函數(shù)已不滿足各環(huán)節(jié)串并聯(lián)的規(guī)律。怎么減小影響怎么減小影響對(duì)于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負(fù)載效應(yīng)的辦法有： 1、提高后續(xù)環(huán)節(jié)（負(fù)載）的輸入阻抗。 2、在原來(lái)兩個(gè)相聯(lián)接的環(huán)節(jié)之中，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器3、使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不能從前環(huán)節(jié)吸收能量電阻抗的概念推廣到廣義阻抗2022-3-26p干擾源：產(chǎn)生干擾信號(hào)的設(shè)備被稱為干擾源，如變產(chǎn)生干擾信號(hào)的設(shè)備被稱為干擾源，如變壓器、繼電器、微波設(shè)備、電機(jī)、無(wú)繩電話和高壓電壓器、繼電器、微波設(shè)備、電機(jī)、無(wú)繩電話和高壓電線等都可以產(chǎn)生空中電磁信號(hào)線等都可以產(chǎn)生空中電磁信號(hào)p傳播途徑：傳播途徑

27、是指干擾信號(hào)的傳播路徑。傳播途徑是指干擾信號(hào)的傳播路徑。p接收載體：接收載體是指受影響的設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)，接收載體是指受影響的設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)吸收了干擾信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)造成影響的該環(huán)節(jié)吸收了干擾信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)造成影響的電器參數(shù)電器參數(shù)2022-3-26第第2 2章章 第第6 6節(jié)節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾測(cè)量裝置的抗干擾干擾定義定義測(cè)量系統(tǒng)中的無(wú)用信號(hào)稱為干擾。測(cè)量系統(tǒng)中的無(wú)用信號(hào)稱為干擾。干擾的三要素干擾的三要素2022-3-26干擾的種類干擾的種類第第2 2章章 第第6 6節(jié)節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾測(cè)量裝置的抗干擾外部干擾外部干擾內(nèi)部干擾內(nèi)部干擾干擾源位置干擾源位置漏電干擾漏電干擾磁場(chǎng)

28、干擾磁場(chǎng)干擾干擾耦合模式干擾耦合模式共阻抗干擾共阻抗干擾電磁輻射干擾電磁輻射干擾靜電干擾靜電干擾干擾的抑制干擾的抑制第第2 2章章 第第6 6節(jié)節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾測(cè)量裝置的抗干擾 屏蔽是指利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘纹帘问侵咐脤?dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來(lái)，從而割斷或削弱體，將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來(lái)，從而割斷或削弱干擾場(chǎng)的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。按干擾場(chǎng)的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。按需屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同，需屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同，1. 1. 干擾的屏蔽干擾的屏蔽2. 2. 干擾的隔離干擾的隔離1 1，光電隔離：光電隔離是以光作為媒介在隔離的兩端，光電隔離：光電隔離是以光作為媒介在隔離的兩端之間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)?，所用的器件是光電耦合器。之間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)?，所用的器件是光電耦合器? 2，變壓器隔離：對(duì)于交流信號(hào)的傳輸，變壓器隔離：對(duì)于交流信號(hào)的傳輸, ,一般使用變壓一般使用變壓器隔離干擾信號(hào)的辦法。器隔離干擾信號(hào)的辦法。3 3，繼電器隔離：繼電器線圈和觸點(diǎn)僅有機(jī)械上的聯(lián)系，繼電器隔離：繼電器線圈和觸點(diǎn)僅有機(jī)械上的聯(lián)系2022-3-262022-3-262. 2. 濾波濾波 第第2