工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)-2測(cè)量裝置基本特性ppt課件

1、河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 本章學(xué)習(xí)要求：本章學(xué)習(xí)要求：1. 建立測(cè)量裝置建立測(cè)量裝置(系統(tǒng)系統(tǒng))的概念；的概念； 2. 掌握測(cè)量裝置特性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；掌握測(cè)量裝置特性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響； 3.了解測(cè)量裝置特性參數(shù)的測(cè)量方法。了解測(cè)量裝置特性參數(shù)的測(cè)量方法。工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 測(cè)量裝置是為了完成測(cè)量任務(wù)所必需的傳感測(cè)量裝置是為了完成測(cè)量任務(wù)所必需的傳感器、儀器和設(shè)備的總稱(chēng)。器、儀器和設(shè)備的總稱(chēng)。 第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量

2、裝置概述 簡(jiǎn)單測(cè)量裝置簡(jiǎn)單測(cè)量裝置(光電池、溫度計(jì)光電池、溫度計(jì))V河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院復(fù)雜測(cè)量裝置復(fù)雜測(cè)量裝置(軸承缺陷檢測(cè)軸承缺陷檢測(cè)) 加速度計(jì)加速度計(jì) 帶通濾波器帶通濾波器 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院一一. 測(cè)量裝置的基本要求測(cè)量裝置的基本要求 理想的測(cè)量裝置應(yīng)該具有單值的、確定的輸入輸出關(guān)系。對(duì)于每一輸入量都應(yīng)該只有單一的輸出量與之對(duì)應(yīng)，知道其中一個(gè)量就可以確定另一個(gè)量，并且以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。 xy線性線性xy線性線性xy非線性非線性第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技

3、大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院二二. 測(cè)量裝置的靜態(tài)標(biāo)定測(cè)量裝置的靜態(tài)標(biāo)定 靜態(tài)標(biāo)定的目的：確定靜態(tài)標(biāo)定的目的：確定x x與與y y之間的關(guān)系，從而確定線之間的關(guān)系，從而確定線性度、靈敏度、滯后量、重復(fù)性等靜態(tài)性能指標(biāo)。性度、靈敏度、滯后量、重復(fù)性等靜態(tài)性能指標(biāo)。 靜態(tài)標(biāo)定是在規(guī)定條件下，利用一定準(zhǔn)確度等靜態(tài)標(biāo)定是在規(guī)定條件下，利用一定準(zhǔn)確度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備(比被標(biāo)定設(shè)備高一個(gè)等級(jí)比被標(biāo)定設(shè)備高一個(gè)等級(jí))，產(chǎn)生已知，產(chǎn)生已知標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)量標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)量(如標(biāo)準(zhǔn)壓力、應(yīng)變、位移等如標(biāo)準(zhǔn)壓力、應(yīng)變、位移等)作為測(cè)量作為測(cè)量裝置的輸入量，用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，從裝置的輸入量，用實(shí)驗(yàn)方法

4、進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，從而得到輸出量的過(guò)程。而得到輸出量的過(guò)程。 第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院2. 靜態(tài)標(biāo)定的過(guò)程靜態(tài)標(biāo)定的過(guò)程（1根據(jù)靜態(tài)標(biāo)定的條件，將傳感器、標(biāo)定設(shè)備以及測(cè)量?jī)x根據(jù)靜態(tài)標(biāo)定的條件，將傳感器、標(biāo)定設(shè)備以及測(cè)量?jī)x 器連接好；器連接好；（2在測(cè)量裝置超載在測(cè)量裝置超載20%的全量程范圍內(nèi)分成若干等份的全量程范圍內(nèi)分成若干等份(6等等 份以上份以上)，保持一定時(shí)間均勻地進(jìn)行逐級(jí)加載和卸載，保持一定時(shí)間均勻地進(jìn)行逐級(jí)加載和卸載， 并逐點(diǎn)記錄靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)；并逐點(diǎn)記錄靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)；（3將靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)用表格列出或繪出標(biāo)定曲線，然后進(jìn)行將靜態(tài)標(biāo)

5、定數(shù)據(jù)用表格列出或繪出標(biāo)定曲線，然后進(jìn)行 分析處理，從而確定測(cè)量裝置的靜態(tài)性能指標(biāo)。分析處理，從而確定測(cè)量裝置的靜態(tài)性能指標(biāo)。 無(wú)加速度、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊無(wú)加速度、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊(除非這些量本身就是被測(cè)量除非這些量本身就是被測(cè)量)，環(huán)境溫度一般為室溫環(huán)境溫度一般為室溫(205)，相對(duì)濕度不大于，相對(duì)濕度不大于85，大氣壓，大氣壓力為為力為為0.1MPa。1靜態(tài)標(biāo)定的條件靜態(tài)標(biāo)定的條件第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 線性測(cè)量裝置的輸入線性測(cè)量裝置的輸入x(t)和輸出和輸出y(t)之間的關(guān)系可以用常系數(shù)線性之間的關(guān)系可以用常系數(shù)線性微分方程來(lái)描述：微

6、分方程來(lái)描述： 三三. 線性測(cè)量裝置及其主要性質(zhì)線性測(cè)量裝置及其主要性質(zhì)(時(shí)域描述時(shí)域描述) 一般在工程中使用的測(cè)量裝置都是線性的。一般在工程中使用的測(cè)量裝置都是線性的。)()()()(011n1n1nnnntyadttdyadttydadttyda )()()()(011m1m1mmmmtxbdttdxbdttxdbdttxdb 第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院線性測(cè)量裝置的性質(zhì)：線性測(cè)量裝置的性質(zhì)：1. 疊加性疊加性 測(cè)量裝置對(duì)各輸入之和的輸出，等于各輸入單測(cè)量裝置對(duì)各輸入之和的輸出，等于各輸入單獨(dú)作用時(shí)對(duì)應(yīng)輸出的之和，即獨(dú)作用時(shí)對(duì)應(yīng)輸出的之

7、和，即 假設(shè)假設(shè) x1(t) y1(t)，x2(t) y2(t) 那么那么 x1(t) x2(t) y1(t) y2(t) 2. 比例性比例性 常數(shù)倍輸入所得的輸出，等于原輸入所得輸出常數(shù)倍輸入所得的輸出，等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍，即的常數(shù)倍，即 c x(t) c y(t) (c為常數(shù)）為常數(shù)）第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院3. 微分性微分性 測(cè)量裝置對(duì)輸入信號(hào)的微分，等于原輸入測(cè)量裝置對(duì)輸入信號(hào)的微分，等于原輸入所得輸出信號(hào)的微分，即所得輸出信號(hào)的微分，即 x(t) y(t) 4. 積分性積分性 當(dāng)初始條件為零時(shí)，測(cè)量裝置對(duì)輸入信當(dāng)初始條件

8、為零時(shí)，測(cè)量裝置對(duì)輸入信號(hào)的積分，等于原輸入所得輸出信號(hào)的積分，號(hào)的積分，等于原輸入所得輸出信號(hào)的積分，即即 x(t) dt y(t) dt 第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院5. 頻率保持性頻率保持性 若測(cè)量裝置的輸入為某一頻率的諧波信若測(cè)量裝置的輸入為某一頻率的諧波信號(hào)，則測(cè)量裝置的穩(wěn)態(tài)輸出將為同一頻率的號(hào)，則測(cè)量裝置的穩(wěn)態(tài)輸出將為同一頻率的諧波信號(hào)，即諧波信號(hào)，即 假設(shè)假設(shè)x(t) = x0 cos(t +x ) 那么那么 y(t) = y0 cos(t +y )線性測(cè)量裝置的這些性質(zhì)，特別是疊加性和頻線性測(cè)量裝置的這些性質(zhì)，特別是疊加性和頻

9、率保持性，在工程測(cè)試工作中具有重要作用。率保持性，在工程測(cè)試工作中具有重要作用。 第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)量裝置概述測(cè)量裝置概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置測(cè)量裝置(系統(tǒng)系統(tǒng))的靜態(tài)特性的靜態(tài)特性 第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 研究靜態(tài)特性的目的研究靜態(tài)特性的目的: (1): (1)確定信號(hào)的大??；確定信號(hào)的大??； (2)(2)確定誤差的大小。確定誤差的大小。河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 一一. 線性度線性度(線性誤差線性誤差) 靜態(tài)標(biāo)定曲線與擬合靜態(tài)標(biāo)定曲線與擬合(理想理想)直線的偏離直線的偏離程度。程度。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的

10、靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 C500C100 YYmaxmaxmin100% xymax maxY河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 擬合直線可通過(guò)多次測(cè)量得到的數(shù)據(jù)來(lái)求取，擬合直線可通過(guò)多次測(cè)量得到的數(shù)據(jù)來(lái)求取，包括端點(diǎn)連線法、平均法和最小二乘法。包括端點(diǎn)連線法、平均法和最小二乘法。bxay 設(shè)擬合直線為：設(shè)擬合直線為：（1平均法：把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按輸入量由小到大依次排平均法：把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按輸入量由小到大依次排 列，分成個(gè)數(shù)近似相等的兩組，代入下式列，分成個(gè)數(shù)近似相等的兩組，代入下式 kiikiixbkay11 nkiinkiixbakny11)(2(nk )21 nk或或第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝

11、置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院（2最小二乘法：擬合精度最高最小二乘法：擬合精度最高 niiniixbyxnbyna111 niiniiininiiinininiiiiixxyyxxxnxyxnyxb1211122111)()()(11留意：將留意：將 代入代入 得得由此可見(jiàn)，最小二乘法的擬合直線通過(guò)由此可見(jiàn)，最小二乘法的擬合直線通過(guò)( , ) ( , ) 點(diǎn)。點(diǎn)。xyxbya bxay )(xxbyy 第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院二二. 靈敏度靈敏度 輸出變化量與輸入變化量之比，對(duì)于線性測(cè)

12、輸出變化量與輸入變化量之比，對(duì)于線性測(cè)量量裝置常用擬合直線的斜率來(lái)表示，即裝置常用擬合直線的斜率來(lái)表示，即yxxybxyS 第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院三三. 回程誤差回程誤差(遲滯或滯后量遲滯或滯后量) 在輸入量由小增大和由大減小的測(cè)量在輸入量由小增大和由大減小的測(cè)量過(guò)程中，對(duì)于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)不過(guò)程中，對(duì)于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)不同輸出量之間的最大差值，即同輸出量之間的最大差值，即HYYmaxHmaxmin100% yxHmax Ymax第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技

13、大學(xué)機(jī)電學(xué)院四四. 重復(fù)性重復(fù)性(重復(fù)誤差重復(fù)誤差) 輸入量按同一方向變化時(shí)，在全量程輸入量按同一方向變化時(shí)，在全量程范圍內(nèi)重復(fù)進(jìn)行測(cè)量所得到各特性曲線的重范圍內(nèi)重復(fù)進(jìn)行測(cè)量所得到各特性曲線的重復(fù)程度，即復(fù)程度，即RYYmaxRmaxmin100% xyYmax第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 Rmax河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院例：某力傳感器的靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)如下表，求：例：某力傳感器的靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)如下表，求：靈敏度、線性度和滯后量。靈敏度、線性度和滯后量。x (kN)0246420y (mV)03.87.9128.14.20.1 (mV)0.044.028.001

14、1.988.004.020.04解：用最小二乘法求擬合直線解：用最小二乘法求擬合直線99. 11871761 .361871152)(1121122111 niniiinininiiiiixnxyxnyxby 第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 (mV/kN)河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院04. 018799. 11 .3671111 niiniixnbyna99. 1 bSYYmaxmaxmin3.84.02100%100%1.83%12 HYYmaxHmaxmin4.23.8100%100%3.3%12 (mV/kN)靈敏度靈敏度:線性度線性度:滯后量滯后量:擬合

15、直線求解的方法不同，計(jì)算結(jié)果是有差別擬合直線求解的方法不同，計(jì)算結(jié)果是有差別的，其中最小二乘法計(jì)算結(jié)果可靠性最高。的，其中最小二乘法計(jì)算結(jié)果可靠性最高。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 (mV)河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院五五. 靜態(tài)特性的其他描述靜態(tài)特性的其他描述靈敏閥：又稱(chēng)為死區(qū)，用來(lái)衡量測(cè)靈敏閥：又稱(chēng)為死區(qū)，用來(lái)衡量測(cè)量起始點(diǎn)不靈敏的程度。量起始點(diǎn)不靈敏的程度。 分辨力：能引起輸出量發(fā)生變化時(shí)分辨力：能引起輸出量發(fā)生變化時(shí)輸入量的最小變化量，表明測(cè)量裝輸入量的最小變化量，表明測(cè)量裝置分辨輸入量微小變化的能力。置分辨輸入量微小變化的能力。零點(diǎn)漂移：輸出零點(diǎn)偏離

16、原始零點(diǎn)的零點(diǎn)漂移：輸出零點(diǎn)偏離原始零點(diǎn)的距離。距離。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院測(cè)量范圍測(cè)量范圍(量程量程)：測(cè)量裝置能正常：測(cè)量裝置能正常測(cè)量最小輸入量和最大輸入量之間測(cè)量最小輸入量和最大輸入量之間的范圍。的范圍。 可靠性：與測(cè)量裝置無(wú)故障工作時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)的一種描述?？煽啃裕号c測(cè)量裝置無(wú)故障工作時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)的一種描述。 穩(wěn)定性：在一定工作條件下，當(dāng)輸入量不變時(shí)，輸出量隨時(shí)間變化的程度。穩(wěn)定性：在一定工作條件下，當(dāng)輸入量不變時(shí)，輸出量隨時(shí)間變化的程度。第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科

17、技大學(xué)機(jī)電學(xué)院案例：物料自動(dòng)配重測(cè)量裝置的靜態(tài)特性案例：物料自動(dòng)配重測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 第二節(jié)第二節(jié) 測(cè)量裝置的靜態(tài)特性測(cè)量裝置的靜態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置測(cè)量裝置(系統(tǒng)系統(tǒng))的動(dòng)態(tài)特性的動(dòng)態(tài)特性 研究動(dòng)態(tài)特性的目的研究動(dòng)態(tài)特性的目的: (1): (1)波形失真情況；波形失真情況； (2)(2)響應(yīng)快慢。響應(yīng)快慢。第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 )()()()(011n1n1nnnntyadttdyadttydadttyda )()()()(011m1m1mmmmtxbdttdxbdttxdbdttxdb 一一. 動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)

18、描述動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院1. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)(復(fù)頻率域描述復(fù)頻率域描述) 011n1nnn011m1mmm)()()(asasasabsbsbsbsXsYsH stL x tX sx t edt0 ( )( )( ) H(s)特點(diǎn)：與輸入、物理結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的初始狀態(tài)無(wú)特點(diǎn)：與輸入、物理結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)關(guān) ，只反映系統(tǒng)的傳輸、轉(zhuǎn)換和響應(yīng)特性，只反映系統(tǒng)的傳輸、轉(zhuǎn)換和響應(yīng)特性 。分母。分母取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分子取決于輸入方式等。取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分子取決于輸入方式等。第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 拉氏變換拉氏變換( (數(shù)學(xué)定義數(shù)學(xué)

19、定義) )：d x tLs X sdtnnn( )( ) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院2. 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)(頻率域描述頻率域描述) ( ) 011n1nnn011m1mmm)()()()()()()()()(ajajajabjbjbjbjXjYjH 第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 sj )()()()(22 QPjHA 頻率響應(yīng)函數(shù)的意義：直觀地反映了測(cè)量裝置對(duì)頻率響應(yīng)函數(shù)的意義：直觀地反映了測(cè)量裝置對(duì)不同頻率簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下的失真情況。不同頻率簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下的失真情況。)()()( jQPjH )()( jeA )()(arctan)()( PQjH

20、幅頻特性幅頻特性 相頻特性相頻特性河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院)( )( A第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 幅頻特性幅頻特性 ：在不同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下，穩(wěn)態(tài)輸出信：在不同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下，穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值比。號(hào)與輸入信號(hào)的幅值比。相頻特性相頻特性 ：在不同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下，穩(wěn)態(tài)輸出信：在不同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下，穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差。號(hào)與輸入信號(hào)的相位差。A( ) ( ) X sLt( ) ( )1 3. 脈沖響應(yīng)函數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)(時(shí)域描述時(shí)域描述) yth tLH s1( )( )( ) 4. 環(huán)節(jié)的串聯(lián)與并聯(lián)環(huán)節(jié)的串聯(lián)與并聯(lián)

21、串聯(lián)環(huán)節(jié)：串聯(lián)環(huán)節(jié)：H sH s Hs12( )( )( ) 并聯(lián)環(huán)節(jié)：并聯(lián)環(huán)節(jié)：)()()(21sHsHsH 由于由于所以所以河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院)()()(txtydttdykc )()()(uuutxtydttdyRC )()()(i00tTtTdttdTc )(itT)(otT1. 一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)(安裝安裝) 二二. 典型系統(tǒng)典型系統(tǒng)(安裝安裝)的動(dòng)態(tài)特性的動(dòng)態(tài)特性特征特征滯后滯后第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院一階系統(tǒng)頻率響應(yīng)一階系統(tǒng)頻率響應(yīng)dy ty tSx tdt( )( )( ) 2)(11)(

22、A)arctan()( ssXsYsH 11)()()( jjXjYjH 11)()()( 時(shí)間常數(shù)；時(shí)間常數(shù)；S 靜態(tài)靈敏度。靜態(tài)靈敏度。第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 dy taa y tb x tdt100( )( )( ) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院例：用例：用 的一階系統(tǒng)，去測(cè)量復(fù)合周期信號(hào)的一階系統(tǒng)，去測(cè)量復(fù)合周期信號(hào) ，求測(cè)量結(jié)果，求測(cè)量結(jié)果0.002s 故時(shí)間常數(shù)故時(shí)間常數(shù) 越小失真越小。越小失真越小。理想情況：理想情況：)( 1)(常常數(shù)數(shù) A0)( s2 . 0 tttx20sin3 . 02sin)( ?)( ty解：當(dāng)解：當(dāng) 時(shí)，時(shí)，

23、，2 93. 0)2( A38. 0)2( 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ， 32. 1)20( 24. 0)20( A20 )32. 120sin(072. 0)38. 02sin(93. 0)( ttty 由于時(shí)間常數(shù)由于時(shí)間常數(shù) 太大，測(cè)量結(jié)果與被測(cè)對(duì)象相太大，測(cè)量結(jié)果與被測(cè)對(duì)象相差較大差較大(誤差大誤差大)，且頻率越高誤差越大。，且頻率越高誤差越大。 第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 y t ( )0.999sin(2t0.004)0.299sin(20t0.04) 假設(shè)假設(shè) ，那么，那么河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 /u1)()(tedtthty 一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)一階

24、系統(tǒng)階躍響應(yīng)一階系統(tǒng)脈沖響應(yīng)一階系統(tǒng)脈沖響應(yīng) /11)()(tesHLth 時(shí)間常數(shù)越小，響應(yīng)越快。時(shí)間常數(shù)越小，響應(yīng)越快。第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院稱(chēng)重稱(chēng)重( (應(yīng)變片應(yīng)變片) )F2. 二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)(安裝安裝)加速度計(jì)加速度計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院LRC振蕩回路振蕩回路)()()()(uuu2u2txtydttdyRCdttydLC LC/1n 2/ LCR 1 Sn 固有角頻率；固有角頻率； 阻尼度阻尼度(比比)；S 靜態(tài)靈敏度。靜態(tài)靈敏度。)()(

25、)(2)(u2nu2nun2u2txStydttdydttyd 第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院dtdtJcGtk i tdtdt2i2( )( )( )( ) 動(dòng)圈式儀表動(dòng)圈式儀表測(cè)力彈簧測(cè)力彈簧JG/n mk/n GJc 2/ kmc 2/ 特征特征振蕩振蕩GkS/i kS/1 第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 d y tdy tmcky tx tdtdt2f2( )( )( )( ) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院)(2)(11)()()(n2n jjXjYjH 2n222n)(4)(1 1)( A2

26、nn)(1)(2arctan )(2nn22n2)()()( sssXsYsHd y tdy ty tSx tdtdt22nnn2( )( )2( )( ) 理想情況：理想情況：)( 1)(常常數(shù)數(shù) A )( 阻尼度阻尼度 ， 固有頻率固有頻率 越越 高，失真越小高，失真越小7 . 0 nf第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 d y tdy taaa y tb x tdtdt221002( )( )( )( )aan02/ aa a1022 Sba00/1河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院二階系統(tǒng)幅頻特性二階系統(tǒng)幅頻特性二階系統(tǒng)相頻特性二階系統(tǒng)相頻特性第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝

27、置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院例：用例：用 ， 的二階系統(tǒng)去測(cè)量的二階系統(tǒng)去測(cè)量的正弦變化力時(shí)，求幅值誤差和相位誤差。的正弦變化力時(shí)，求幅值誤差和相位誤差。 fn800Hz 4 . 0 Hz400 f解：解：AAAA22( )(0)1( )118%(0)(10.5 )(20.40.5) 285 . 015 . 04 . 02arctan)0()()(2 5 . 0800/400/nn ff 由于阻尼度由于阻尼度 ，固有頻率，固有頻率 也較低，幅值也較低，幅值誤差和相位誤差都較大。誤差和相位誤差都較大。7 . 0 nf第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量

28、裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院阻尼度阻尼度 ，固有頻率，固有頻率 越高，響應(yīng)越快。越高，響應(yīng)越快。7 . 0 nf二階系統(tǒng)脈沖響應(yīng)二階系統(tǒng)脈沖響應(yīng)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)01000二階系統(tǒng)脈沖響應(yīng)二階系統(tǒng)脈沖響應(yīng)01000第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院阻尼度和固有頻率的作用：阻尼度和固有頻率的作用：第三節(jié)第三節(jié) 測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 測(cè)量裝置的輸出測(cè)量裝置的輸出y(t)與輸入與輸入x(t)應(yīng)滿足下列關(guān)系：應(yīng)滿足下列關(guān)系： 第五節(jié)第五節(jié) 實(shí)現(xiàn)不

29、失真測(cè)量的條件實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的條件第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 該裝置的輸該裝置的輸出波形與輸入波出波形與輸入波形精確地一致，形精確地一致，只是幅值放大了只是幅值放大了A0倍，時(shí)間上延倍，時(shí)間上延遲了遲了t0。這種情。這種情況下，認(rèn)為測(cè)量況下，認(rèn)為測(cè)量裝置具有不失真裝置具有不失真測(cè)量的特性。測(cè)量的特性。tx(t)y(t)0t時(shí)域條件時(shí)域條件)()(00ttxAty 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院第五節(jié)第五節(jié) 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件拉氏變換：拉氏變換： )()(00ttxAty )()(00sXeAsYst js 將將 代入上式，不失真測(cè)量系統(tǒng)條

30、件為：代入上式，不失真測(cè)量系統(tǒng)條件為：頻域條件頻域條件AA0( ) 常數(shù)常數(shù)t0( ) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 實(shí)際情況下，輸入信號(hào)頻率不同，輸出的幅值實(shí)際情況下，輸入信號(hào)頻率不同，輸出的幅值和相位都不同，因此會(huì)產(chǎn)生幅值和相位失真，且頻和相位都不同，因此會(huì)產(chǎn)生幅值和相位失真，且頻率越高失真越大。率越高失真越大。第五節(jié)第五節(jié) 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院7 . 0 對(duì)一階測(cè)量裝置，時(shí)間常數(shù)對(duì)一階測(cè)量裝置，時(shí)間常數(shù) 越小越好。失真越小越好。失真小，響應(yīng)快，滿足不失真測(cè)量條件的頻帶寬。小，響應(yīng)快，滿足不失真測(cè)量條件的頻帶寬。 當(dāng)當(dāng)

31、 時(shí)，幅值誤差時(shí)，幅值誤差 。 0.2 A()1.9% A( )2.5% n5 . 0 對(duì)二階測(cè)量裝置，阻尼度對(duì)二階測(cè)量裝置，阻尼度 、固有頻、固有頻率率 越高越好。幅頻特性越高越好。幅頻特性 接近于常數(shù)，相頻接近于常數(shù)，相頻特性特性 也近似于線性關(guān)系。失真小、響應(yīng)快、滿也近似于線性關(guān)系。失真小、響應(yīng)快、滿足不失真條件的頻帶寬。足不失真條件的頻帶寬。7 . 06 . 0 nf)( A)( 第五節(jié)第五節(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 當(dāng)當(dāng) ， 時(shí)，時(shí)， 。AA0() 常數(shù)常數(shù) 0)(t河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院一一. 頻率響應(yīng)法頻率響應(yīng)法(正弦波激勵(lì)法正弦波激勵(lì)法) 第

32、六節(jié)第六節(jié) 測(cè)量裝置動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)量測(cè)量裝置動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)量第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 根據(jù)頻率保持性，用正弦信號(hào)根據(jù)頻率保持性，用正弦信號(hào) 去激勵(lì)測(cè)量裝置，保持正弦信號(hào)的幅值去激勵(lì)測(cè)量裝置，保持正弦信號(hào)的幅值 不變，依不變，依次改變其頻率次改變其頻率 ，同時(shí)測(cè)出激勵(lì)和穩(wěn)態(tài)輸出的幅值，同時(shí)測(cè)出激勵(lì)和穩(wěn)態(tài)輸出的幅值 和相位和相位 ，從而得到幅值比，從而得到幅值比 和相位差和相位差 。 )( A)( iAi ifx tXft0( )sin2 X0河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 由各頻率對(duì)應(yīng)的幅值比和相位差，繪制幅頻特由各頻率對(duì)應(yīng)的幅值比和相位差，繪制幅頻特性和

33、相頻特性曲線，然后求取動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。性和相頻特性曲線，然后求取動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。 第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院1. 用頻率響應(yīng)法測(cè)量時(shí)間常數(shù)用頻率響應(yīng)法測(cè)量時(shí)間常數(shù) 由幅頻特性和相頻特性可知：由幅頻特性和相頻特性可知：當(dāng)幅頻特性當(dāng)幅頻特性 ，相頻特性相頻特性 時(shí)，時(shí)，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo) ，由此查出該點(diǎn)對(duì)應(yīng)輸入由此查出該點(diǎn)對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的頻率，即可得到信號(hào)的頻率，即可得到時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 。 707. 0)( A45)( 1 f1/ 2 第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 n 0.7

34、071 2 n122/ )( )( A)( 90 n 2. 用頻率響應(yīng)法測(cè)量用頻率響應(yīng)法測(cè)量 和和 共振法共振法 nf第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 rn212 A r21()21 當(dāng)當(dāng) 很小時(shí)：很小時(shí)： nr Ar()1/ 2 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院案例：音響系統(tǒng)性能評(píng)定案例：音響系統(tǒng)性能評(píng)定改良：脈沖改良：脈沖/ /白白噪聲輸入，測(cè)量噪聲輸入，測(cè)量其輸出，然后再其輸出，然后再求輸出的頻譜。求輸出的頻譜。飛機(jī)模態(tài)分析飛機(jī)模態(tài)分析第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院二二. 階躍響應(yīng)法階躍響應(yīng)法 若測(cè)量裝置的輸

35、入為單位階躍信號(hào)，即若測(cè)量裝置的輸入為單位階躍信號(hào)，即x(t)=u(t)，則則X(s)=1/s，此時(shí)，此時(shí)Y(s)=H(s)/sH(s)阻尼度、固有頻率阻尼度、固有頻率優(yōu)點(diǎn)：直觀優(yōu)點(diǎn)：直觀缺陷：簡(jiǎn)單裝置識(shí)別缺陷：簡(jiǎn)單裝置識(shí)別第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院1. 用階躍響應(yīng)法測(cè)量用階躍響應(yīng)法測(cè)量 0.632 /u1)(tety 第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院若將階躍響應(yīng)函數(shù)表達(dá)式改寫(xiě)為若將階躍響應(yīng)函數(shù)表達(dá)式改寫(xiě)為 ： /u)(1tety 兩邊取對(duì)數(shù)得：兩邊取對(duì)數(shù)得：Ztty )(1l

36、nu那么那么Zt / 這種方法運(yùn)用了全部測(cè)量數(shù)據(jù)，即考慮了階躍這種方法運(yùn)用了全部測(cè)量數(shù)據(jù)，即考慮了階躍響應(yīng)的全過(guò)程，且響應(yīng)的全過(guò)程，且 Z 與與 t 呈線性關(guān)系。假設(shè)呈線性關(guān)系。假設(shè) Z 與與 t 為非線性，則不是一階測(cè)量裝置。為非線性，則不是一階測(cè)量裝置。第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2用階躍響應(yīng)法測(cè)量用階躍響應(yīng)法測(cè)量 和和 自振法自振法 nf第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 TdM1M2222nn4n 2dn1/1 Tfniinln MM M211/()1ln 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院例：例： 給某加

37、速度傳感器突然加載，得到的階躍響應(yīng)給某加速度傳感器突然加載，得到的階躍響應(yīng)曲線如下圖所示，求該傳感器的阻尼度和固有頻率。曲線如下圖所示，求該傳感器的阻尼度和固有頻率。M115mm M34mm n2 Td0.010.002444.1 (s)MM1n315lnln1.3224 2221.3220.1051.32242 n2225750.00244 10.105 (rad / s)fnn4102 (Hz)解：解： 第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院原理：在橋中懸掛重物，然后突然剪斷繩索，產(chǎn)生原理：在橋中懸掛重物，然后突然剪斷繩索，產(chǎn)生階躍激勵(lì)，通

38、過(guò)應(yīng)變片測(cè)量橋梁動(dòng)態(tài)變形，得到橋階躍激勵(lì)，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。梁固有頻率。案例：橋梁固有頻率測(cè)量案例：橋梁固有頻率測(cè)量第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院實(shí)驗(yàn)：懸臂梁固有頻率測(cè)量實(shí)驗(yàn)：懸臂梁固有頻率測(cè)量第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院三三. 脈沖響應(yīng)法脈沖響應(yīng)法H(s)固有頻率、阻尼度固有頻率、阻尼度 若測(cè)量裝置的輸人為單位脈沖若測(cè)量裝置的輸人為單位脈沖 ，由于，由于 的的拉氏變換為拉氏變換為1，那么，那么 Y(s)=H(s) 或或 y(t)=L-1H(s)=h

39、(t)(t )(t 第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院案例：鏜桿固有頻率測(cè)量案例：鏜桿固有頻率測(cè)量第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院案例：橋梁固頻測(cè)量案例：橋梁固頻測(cè)量原理：在橋中設(shè)置三角形障礙物，利用汽車(chē)路過(guò)原理：在橋中設(shè)置三角形障礙物，利用汽車(chē)路過(guò)障礙物時(shí)的沖擊對(duì)橋梁進(jìn)行激勵(lì)，通過(guò)應(yīng)變片測(cè)障礙物時(shí)的沖擊對(duì)橋梁進(jìn)行激勵(lì)，通過(guò)應(yīng)變片測(cè)量橋梁的動(dòng)態(tài)變形，從而得到橋梁的固有頻率。量橋梁的動(dòng)態(tài)變形，從而得到橋梁的固有頻率。第六節(jié)第六節(jié) 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)量 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南

40、科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 在實(shí)際測(cè)量工作中，當(dāng)測(cè)量裝置聯(lián)接到被測(cè)對(duì)在實(shí)際測(cè)量工作中，當(dāng)測(cè)量裝置聯(lián)接到被測(cè)對(duì)象上或各測(cè)量環(huán)節(jié)互相聯(lián)接時(shí)，必然對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)象上或各測(cè)量環(huán)節(jié)互相聯(lián)接時(shí)，必然對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，即產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)。傳遞函數(shù)也不再是各組生影響，即產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)。傳遞函數(shù)也不再是各組成環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)單疊加或乘積關(guān)系。成環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)單疊加或乘積關(guān)系。 第七節(jié)第七節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 ER1R2V V=ER2/(R2+R1) VRmoU河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院第七節(jié)第七節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 當(dāng)沒(méi)接電壓表時(shí)：當(dāng)沒(méi)接電壓表時(shí)： ERRRU212o 當(dāng)接上

41、電壓表后：當(dāng)接上電壓表后： om2m21m2m21m2o)(/UERRRRRRRERRRRRU k1001 Rk150m2 RRV150 EV90o UV3 .64o U%6 .28誤差為：誤差為：當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 。取。取 。 mRooUU RRm2(10 20) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院案例：物料配重自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)案例：物料配重自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)第七節(jié)第七節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院1用一階裝置測(cè)量時(shí)引起的負(fù)載效應(yīng)用一階裝置測(cè)量時(shí)引起的負(fù)載效應(yīng) 兩者沒(méi)聯(lián)接時(shí)：兩者沒(méi)聯(lián)接時(shí)：ssHii11)( 2)1(， i兩者聯(lián)接后：兩者聯(lián)接后：221212112)

42、(11)()()(ssCRsXsYsH 第七節(jié)第七節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 為了使測(cè)量結(jié)果能盡量準(zhǔn)確地反映被測(cè)對(duì)象的為了使測(cè)量結(jié)果能盡量準(zhǔn)確地反映被測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，應(yīng)使動(dòng)態(tài)特性，應(yīng)使 。)()(1sHsH )()()(21sHsHsH 12 故：故： ，C2也盡量小。也盡量小。第七節(jié)第七節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 減小負(fù)載效應(yīng)的措施：減小負(fù)載效應(yīng)的措施：（1提高后續(xù)環(huán)節(jié)提高后續(xù)環(huán)節(jié)(負(fù)載負(fù)載)的輸入阻抗；的輸入阻抗； （2在兩個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)之間，插入高輸入阻抗、在兩個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)之間，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器；低輸出阻抗的放大器；（3使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理。

43、使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理。河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院2用二階裝置測(cè)量時(shí)引起的負(fù)載效應(yīng)用二階裝置測(cè)量時(shí)引起的負(fù)載效應(yīng) 測(cè)力計(jì)測(cè)力計(jì)被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象（1靜態(tài)情況：靜態(tài)情況：112122FFkkkF )(12kk 第七節(jié)第七節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院接上測(cè)力計(jì)后：接上測(cè)力計(jì)后：)()()(2)(1 )(2)(1 1)(212n222n1n121nsHsHsssssH 沒(méi)接測(cè)力計(jì)時(shí)：沒(méi)接測(cè)力計(jì)時(shí)：)(2)(11)(nii2nii sssH 2)，1( i（2動(dòng)態(tài)情況動(dòng)態(tài)情況 為了使測(cè)量結(jié)果能盡量準(zhǔn)確地反映被測(cè)對(duì)象的動(dòng)為了使測(cè)量結(jié)果能盡量準(zhǔn)確地反映被測(cè)對(duì)象

44、的動(dòng)態(tài)特性，應(yīng)使態(tài)特性，應(yīng)使 。)()(1sHsH 故：故： ， ， 。7 . 06 . 0 1n2nff 12SS 第七節(jié)第七節(jié) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院第八節(jié)第八節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù) 第二章第二章 測(cè)量裝置的基本特性測(cè)量裝置的基本特性 在測(cè)量結(jié)果中，除了有用的被測(cè)信號(hào)外，還混在測(cè)量結(jié)果中，除了有用的被測(cè)信號(hào)外，還混疊有無(wú)用的干擾信號(hào)，這些干擾信號(hào)嚴(yán)重歪曲測(cè)量疊有無(wú)用的干擾信號(hào)，這些干擾信號(hào)嚴(yán)重歪曲測(cè)量結(jié)果。結(jié)果。一一. 測(cè)量裝置的干擾源測(cè)量裝置的干擾源河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院二抗電磁干擾技術(shù)二抗電磁干擾技術(shù) 抗電磁干

45、擾技術(shù)又稱(chēng)為抗電磁干擾技術(shù)又稱(chēng)為“電磁兼容技術(shù)電磁兼容技術(shù)”。電磁兼容電磁兼容(EMC)是指裝置或系統(tǒng)在其設(shè)備的預(yù)定是指裝置或系統(tǒng)在其設(shè)備的預(yù)定場(chǎng)所投入實(shí)際運(yùn)行時(shí)，既不受周?chē)姶怒h(huán)境的影場(chǎng)所投入實(shí)際運(yùn)行時(shí)，既不受周?chē)姶怒h(huán)境的影響，又不影響周?chē)沫h(huán)境，也不發(fā)生性能惡化和響，又不影響周?chē)沫h(huán)境，也不發(fā)生性能惡化和失誤工作，而能按設(shè)計(jì)要求正常工作的能力失誤工作，而能按設(shè)計(jì)要求正常工作的能力 。 干擾以電磁波輻射方式竄入測(cè)量裝置。形成電干擾以電磁波輻射方式竄入測(cè)量裝置。形成電磁干擾的三要素：向外發(fā)送干擾的源磁干擾的三要素：向外發(fā)送干擾的源 噪聲源；噪聲源；傳播電磁干擾的途徑傳播電磁干擾的途徑噪聲的耦

46、合和輻射；承受噪聲的耦合和輻射；承受電磁干擾的受體電磁干擾的受體受擾設(shè)備。受擾設(shè)備。 第八節(jié)第八節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院1信噪比信噪比 通道中有用信號(hào)成分與噪聲信號(hào)成分之比稱(chēng)為通道中有用信號(hào)成分與噪聲信號(hào)成分之比稱(chēng)為信噪比。設(shè)有用信號(hào)功率為信噪比。設(shè)有用信號(hào)功率為PS，有用信號(hào)電壓為，有用信號(hào)電壓為US，噪聲功率為噪聲功率為PN，噪聲電壓為，噪聲電壓為UN，則有，則有NSNSlg20lg10UUPPNS 常見(jiàn)噪聲源：各種放電現(xiàn)象的放電噪聲源、電常見(jiàn)噪聲源：各種放電現(xiàn)象的放電噪聲源、電氣設(shè)備噪聲源和固有噪聲源。如：自然界雷電、有氣設(shè)備噪

47、聲源和固有噪聲源。如：自然界雷電、有觸點(diǎn)電器、放電管、工業(yè)用高頻設(shè)備、電力輸電線、觸點(diǎn)電器、放電管、工業(yè)用高頻設(shè)備、電力輸電線、機(jī)動(dòng)車(chē)、大功率發(fā)射裝置、超聲波設(shè)備等。機(jī)動(dòng)車(chē)、大功率發(fā)射裝置、超聲波設(shè)備等。第八節(jié)第八節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院2抗電磁干擾的措施抗電磁干擾的措施（1直接抑制，減弱或消除電磁干擾的噪聲源；直接抑制，減弱或消除電磁干擾的噪聲源；（2切斷或消弱電磁干擾到受擾設(shè)備的耦合通道；切斷或消弱電磁干擾到受擾設(shè)備的耦合通道；（3加強(qiáng)受擾設(shè)備抗電磁干擾的能力。加強(qiáng)受擾設(shè)備抗電磁干擾的能力。 電磁屏蔽就是利用高電導(dǎo)率和高磁導(dǎo)率的材

48、料電磁屏蔽就是利用高電導(dǎo)率和高磁導(dǎo)率的材料制成封閉的低阻抗容器，將受擾電路置于該容器中，制成封閉的低阻抗容器，將受擾電路置于該容器中，從而抑制該容器外的干擾與噪聲對(duì)容器內(nèi)電路的影從而抑制該容器外的干擾與噪聲對(duì)容器內(nèi)電路的影響?；?qū)a(chǎn)生干擾與噪聲的電路置于該容器之中，響?；?qū)a(chǎn)生干擾與噪聲的電路置于該容器之中，從而減弱或消除其對(duì)外部電路的影響。從而減弱或消除其對(duì)外部電路的影響。 3. 電磁屏蔽技術(shù)電磁屏蔽技術(shù)第八節(jié)第八節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 屏蔽的結(jié)構(gòu)形式主要有屏蔽罩、屏蔽柵網(wǎng)、屏屏蔽的結(jié)構(gòu)形式主要有屏蔽罩、屏蔽柵網(wǎng)、屏蔽銅箔、隔離倉(cāng)和導(dǎo)電涂料等。蔽銅箔、隔離倉(cāng)和導(dǎo)電涂料等。 屏屏蔽蔽與與接接地地相相結(jié)結(jié)合合第八節(jié)第八節(jié) 測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)測(cè)量裝置的抗干擾技術(shù)河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院三三. 電源干擾抑制技術(shù)電源干擾抑制技術(shù) 電網(wǎng)干擾的抑制采用交流電源濾波器。電網(wǎng)干擾的抑制采用交流電源濾波器。L1、L2為共模扼流圈，抑制低頻共模干擾；電容為共模扼流圈，抑制低頻共模干擾；電容C1抑抑制差模干擾；電容制差模干擾；電容C2、C3抑制高頻共模和差模干抑制高頻共模和差模干擾。擾。 1. 電網(wǎng)干擾抑制技術(shù)電網(wǎng)干擾抑制技術(shù)電源電源輸入輸入電源電