第二章測(cè)試裝置的基本特性

第二章測(cè)試裝置的基本特性§1概述§2測(cè)試裝置的靜態(tài)特性§3測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述§4測(cè)試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng)§5實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件§6測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試7/2/20231一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)§1概述7/2/20232一、線性度二、靈敏度、鑒別力閾、分辨力三、回程誤差四、穩(wěn)定度和漂移§2測(cè)試裝置的靜態(tài)特性7/2/20233一、傳遞函數(shù)二、頻率響應(yīng)函數(shù)三、脈沖響應(yīng)函數(shù)四、環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)五、一階、二階系統(tǒng)的特性§3測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述7/2/20234一、系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)二、系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)§4測(cè)試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng)7/2/20235一、頻率響應(yīng)法二、階躍響應(yīng)法§6測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試7/2/20236§1概述一、對(duì)測(cè)試裝置的基本要求通常的工程測(cè)試問(wèn)題總是處理輸入量x(t)、裝置（系統(tǒng)）的傳輸特性h(t)和輸出量y(t)三者之間的關(guān)系。如圖：

1）如果x(t)、y(t)可以觀察(已知)，則可推斷h(t)。2）如果h(t)已知，y(t)可測(cè)，則可推斷x(t)。3）如果x(t)和h(t)已知，則可推斷和估計(jì)y(t)。

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理想的測(cè)試裝置應(yīng)該①輸出和輸入成線性關(guān)系。即具有單值的、確定的輸入-輸出關(guān)系。②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(mǎn)足線性要求。②很多物理系統(tǒng)是時(shí)變的。在工程上，常可以足夠的精確度認(rèn)為系統(tǒng)中的參數(shù)是時(shí)不變的常數(shù)。7/2/20238時(shí)不變線性系統(tǒng)可用常系數(shù)線性微分方程（2-1）來(lái)描述，也稱(chēng)定常線性系統(tǒng)。式中t為時(shí)間自變量。系統(tǒng)的系數(shù)均為常數(shù)。7/2/20239二、蠢線性嗓系統(tǒng)錦及其嗓主要執(zhí)性質(zhì)如以x(朗t)泄→郵y(披t)表示亮上述補(bǔ)系統(tǒng)隱的輸飼入、濟(jì)輸出牽的對(duì)疼應(yīng)關(guān)崗系，奪則時(shí)夏不變墓線性脖系統(tǒng)居具有消以下澆一些淚主要性質(zhì)。1）疊加稱(chēng)原理幾個(gè)鎖輸入廟所產(chǎn)福生的合總輸例出是董各個(gè)趣輸入類(lèi)所產(chǎn)敘生的皮輸出網(wǎng)疊加崇的結(jié)毀果。剃即若則符合攝疊加飯?jiān)韯?，意獻(xiàn)味著貞作用駕于線念性系承統(tǒng)的池各個(gè)絞輸入江所產(chǎn)煙生的繭輸出珠是互購(gòu)不影侵響的每。6/翁27歸/2暮02惱310在分遠(yuǎn)析眾卷多輸稿入同芒時(shí)加掠在系師統(tǒng)上天所產(chǎn)池生的守總效織果時(shí)匹，可天以先帥分別粥分析思單個(gè)污輸入巧（假泛定其儀他輸崗入不騰存在戚）的半效果征，然遺后將搖這些膜效果擦疊加可起來(lái)目以表罵示總饒的效捏果。2)比例保特性對(duì)于偵任意記常數(shù)a，必有ax嫌(t隊(duì))獲→淹ay鑼(t肝)3)微分渴特性系統(tǒng)侮對(duì)輸?shù)叭雽?dǎo)慰數(shù)的銷(xiāo)響應(yīng)拿等于剩對(duì)原屬輸入辨響應(yīng)蔬的導(dǎo)緞數(shù)，信即6/揭27臂/2憑02肚3114）積分片特性如系泉統(tǒng)的具初始瘋狀態(tài)向均為蒜零，夜則系狼統(tǒng)對(duì)教輸入鈴積分聞的響姿應(yīng)等多同于夾對(duì)原守輸入門(mén)響應(yīng)厭的積策分，耽即5）頻率易保持梁性若輸迅入為羨某一蹄頻率統(tǒng)的簡(jiǎn)浪諧（換正弦央或余本弦）功信號(hào)蒸，則系毒統(tǒng)的負(fù)穩(wěn)態(tài)饒輸出榜必是機(jī)、也件只是特同頻膝率的艇簡(jiǎn)諧鞋信號(hào)甜；即掘輸出y(嚇t)唯一爪可能掛解只劣能是6/溪27病/2斧02番312第二涼章出測(cè)試館系統(tǒng)裕的特棚性13機(jī)械魄工程瞎測(cè)試教技術(shù)鉤基礎(chǔ)§2小.2測(cè)試嫌系統(tǒng)徑的靜灰態(tài)特賄性如果扎測(cè)量榨時(shí)，趴測(cè)試旋裝置胖的輸巖入、寇輸出庭信號(hào)揭不隨割時(shí)間果而變簡(jiǎn)化，墓則稱(chēng)旨為靜梨態(tài)測(cè)凈量。一、仗靜態(tài)費(fèi)特性測(cè)試滴裝置躲靜態(tài)長(zhǎng)測(cè)量氏時(shí)，柜描述煮其輸農(nóng)入輸閥出之短間的甩關(guān)系城曲線質(zhì)、方壞程或感表格就等，話稱(chēng)為現(xiàn)該裝確置的妄靜態(tài)望特性淹。6/接27抓/2測(cè)02呼313第二機(jī)章顛測(cè)試冠系統(tǒng)炒的特憤性14機(jī)械牌工程站測(cè)試容技術(shù)俯基礎(chǔ)§2屈.2測(cè)試銅系統(tǒng)羅的靜曾態(tài)特泰性用實(shí)素驗(yàn)的帥方法龍獲取翁測(cè)試詠系統(tǒng)添輸入故輸出燈關(guān)系則的曲桐線的滑過(guò)程采。二、禿靜態(tài)眾特性榜曲線1、標(biāo)痰定的明概念當(dāng)測(cè)丘試裝嗽置輸珠入標(biāo)譽(yù)準(zhǔn)量仆值時(shí)晌，所嬌得到科的系針統(tǒng)輸求入輸容出關(guān)碎系曲米線。2、標(biāo)儀定曲夸線測(cè)試杯裝置外靜態(tài)探特性五指標(biāo)畝是以坦標(biāo)定典曲線頑為依訓(xùn)據(jù)而膜獲得府的。6/懸27箱/2激02障314§2測(cè)試閥裝置攏的靜瓜態(tài)特著性在靜由態(tài)測(cè)外量中煩，定免常線逢性系帥統(tǒng)的棉輸入-輸出引微分仔方程恒式變觸成理想螞的定常騾線性芹系統(tǒng)材，其滴輸出劉將是挪輸入調(diào)的單邪調(diào)、生線性查比例守函數(shù)玩，其怖中斜社率S是靈捉敏度圣，應(yīng)精是常傅數(shù)。實(shí)際河的測(cè)量濤裝置語(yǔ)并非祝理想辨的定策常線婆性系赤統(tǒng)，扮其微慕分方閱程式闊的系貍數(shù)并搜非常赴數(shù)。測(cè)試奮裝置燙的靜廳態(tài)特找性就艘是在嶄靜態(tài)攜測(cè)試愈情況升下描逮述實(shí)扣際測(cè)簡(jiǎn)試裝齡置與被理想駱定常妻線性慌系統(tǒng)用的接窮近程窗度。下面牧來(lái)討駕論一嫩些重沒(méi)要的工靜態(tài)鉤特性福。6/名27嘩/2紫02援315一、膠線性蛾度線性霞度：扔校準(zhǔn)酒曲線炎接近嗓擬合演直線遵的程眠度。線性陽(yáng)誤差=B璃/A聚*1尺00女%B為校芳準(zhǔn)曲渣線與歷擬合泳直線稠的最推大偏蛙差。A為裝品置的豎標(biāo)稱(chēng)探輸出扭范圍贏。6/秤27委/2辨02袖316二、煮靈敏羞度、叉鑒別況力閾協(xié)、分棵辨力當(dāng)裝煤置的裝輸入x有一圍個(gè)變閥化量治?x，它引踏起輸雨出y發(fā)生痰相應(yīng)仁的變拒化量果?y，則定慮義靈敏疑度對(duì)于各理想挨的定銀常線線性系秘統(tǒng)，待靈敏鬧度應(yīng)紅當(dāng)是但是堂，一踐般的陡測(cè)試預(yù)裝置飽總不鄉(xiāng)豐是理瘦想定亦常線綱性系睜統(tǒng)，用擬沈合直暴線的粉斜率疑來(lái)作仆為該舌裝置和的靈宴敏度齒。靈敏止度有叛量綱微，其托單位苗取決囑于輸陵入、穴輸出未量的懷單位噸。6/叔27朱/2捐02圣317通常旱，把訂引起冤測(cè)量星裝置哈輸出禮值產(chǎn)謙生一身個(gè)可聯(lián)察覺(jué)蹲變化帳的最連小被印測(cè)量佩變化掙值稱(chēng)描為鑒別徹力閾（也歷稱(chēng)為是靈敏膽閾或棋靈敏濟(jì)限）屈。它用記來(lái)描御述裝竿置對(duì)濾輸入流微小株變化枝的響憂應(yīng)能溉力。分辨滿(mǎn)力是指遭指示煙裝置廣有效錫地辨嗓別緊惰密相隔鄰量銹值的爆能力騰。6/孟27橫/2符02丟318三、考回程踐誤差理想測(cè)裝置的輸保出、戰(zhàn)輸入砌有完伴全單揭調(diào)的依一一抗對(duì)應(yīng)庭的關(guān)地系。實(shí)際衰裝置在同芹樣的陽(yáng)測(cè)試偏條件懂下，粱當(dāng)輸椅入量滲由小屋增大桑和由括大減蟻小時(shí)燥，對(duì)先于同耗一輸獸入量高所得諒到的怕兩個(gè)蚊輸出駝量卻痛往往福存在殊著差井值。把在輛全測(cè)侄量范潔圍內(nèi)體，最威大的朋差值笛稱(chēng)為回程償誤差或滯搜后誤白差。6/朵27蔥/2西02梯319四、揮穩(wěn)定吩度和納漂移穩(wěn)定啦度是指慈測(cè)量雞裝置括在規(guī)朗定條意件下退保持才其測(cè)詞量特鮮性恒賢定不仆變的桐能力認(rèn)。通常姥在不估指明歉影響學(xué)量時(shí)乞，穩(wěn)拘定度依指裝歐置不并受時(shí)嬌間變脖化影掙響的順能力革。漂移是指禿測(cè)量穴特性點(diǎn)隨時(shí)熔間的宅慢變舉化。6/麗27株/2匙02高320第二井章衰測(cè)試鉗系統(tǒng)虧的特蠢性21機(jī)械妙工程似測(cè)試殊技術(shù)照基礎(chǔ)§2島.3測(cè)試隸系統(tǒng)匠的動(dòng)申態(tài)特蕉性一、秀動(dòng)態(tài)甜特性如果虹測(cè)量洞時(shí)，碼測(cè)試疼裝置標(biāo)的輸思入、槍輸出擱信號(hào)黑隨時(shí)勿間而槽變化房誠(chéng)，則瓜稱(chēng)為并動(dòng)態(tài)歡測(cè)量著。x(t)h(t)y(t)輸入系統(tǒng)特性輸出6/即27繭/2襪02懇321第二答章蓬測(cè)試皮系統(tǒng)芬的特熊性22機(jī)械備工程虧測(cè)試緣瑞技術(shù)閥基礎(chǔ)§2透.3測(cè)試場(chǎng)系統(tǒng)壯的動(dòng)舒態(tài)特禾性二、準(zhǔn)研究愈測(cè)試村系統(tǒng)歐動(dòng)態(tài)分特性戶(hù)的目御的1、所淋選用變的測(cè)圣試系裂統(tǒng)是坡否適草合于目該動(dòng)扣態(tài)輸工入量緊的測(cè)埋試要德求，半以及復(fù)可能反產(chǎn)生紅的動(dòng)渴態(tài)誤概差。2、根沸據(jù)給括定的盆動(dòng)態(tài)蛇誤差抵去設(shè)液計(jì)測(cè)灰試裝乘置的驚動(dòng)態(tài)努特性仆。測(cè)試秒裝置截的動(dòng)桃態(tài)特慕性可情用微分筋方程、傳遞稼函數(shù)和頻響?zhàn)I函數(shù)等三舉種形輪式表掀示。6/屈27溝/2浩02母322第二忠章雹測(cè)試佩系統(tǒng)視的特丑性23機(jī)械糕工程同測(cè)試肌技術(shù)設(shè)基礎(chǔ)§2睬.3測(cè)試扛系統(tǒng)熔的動(dòng)總態(tài)特皇性三、密測(cè)試頂系統(tǒng)廁動(dòng)態(tài)癢特性程的表諒示1、微捷分方味程x(t)h(t)y(t)式中x—輸入杜量，y—輸出城量an,an-1,燦…,a0和bm,bm-1,孟…,b0為傳腳感器傷的結(jié)認(rèn)構(gòu)參擁數(shù)（瘦是常我量）頭。6/攝27坐/2已02蘭323第二語(yǔ)章仰測(cè)試掛系統(tǒng)肺的特至性24機(jī)械相工程兄測(cè)試糖技術(shù)換基礎(chǔ)§2可.3測(cè)試銷(xiāo)系統(tǒng)吃的動(dòng)銀態(tài)特紡性三、緩測(cè)試奪系統(tǒng)開(kāi)動(dòng)態(tài)翼特性屬的表右示2、傳噸遞函脾數(shù)h(t)H(S)測(cè)試系統(tǒng)輸入輸出X(t)X(S)y(t)Y(S)6/陜27忙/2穩(wěn)02盜324第二奸章口測(cè)試宇系統(tǒng)銹的特接性25機(jī)械缸工程欄測(cè)試挪技術(shù)猶基礎(chǔ)§2糠.3測(cè)試碑系統(tǒng)缺的動(dòng)顧態(tài)特西性三、屠測(cè)試泡系統(tǒng)滾動(dòng)態(tài)竊特性程的表貸示3、頻率響應(yīng)函數(shù)h(t)H(jω)測(cè)試系統(tǒng)輸入輸出X(t)X(jω)y(t)Y(jω)6/茫27校/2射02超325第三舞節(jié)絲式測(cè)輩試裝躬置動(dòng)撤態(tài)特醉性的岸數(shù)學(xué)相描述§3測(cè)試夾裝置愿動(dòng)態(tài)反特性偵的數(shù)學(xué)謙描述定常線性構(gòu)系統(tǒng)嗚的測(cè)糞試裝話置，屋可用否常系孟數(shù)線污性微堪分方煉程來(lái)號(hào)描述刑，但旱使用每時(shí)有進(jìn)許多枕不便心。因漂此，凳常通旺過(guò)拉宇普拉知斯變?cè)鴵Q建買(mǎi)立其肉相應(yīng)疊的“扎傳遞吩函數(shù)熔”，季通過(guò)裹傅立鞏葉變暑換建掀立其拘相應(yīng)堵的“慘頻率載響應(yīng)稠函數(shù)鉛”，統(tǒng)以便見(jiàn)更簡(jiǎn)唉便地脹描述詳裝置絲式或系牲統(tǒng)的根特性失。6/竊27移/2恥02扶326二、抵頻率步響應(yīng)炭函數(shù)頻率無(wú)響應(yīng)傾函數(shù)僑是在蛙頻率弟域中溉描述漸和考緒察系林統(tǒng)特厲性的詞。與傳顛遞函湯數(shù)相臺(tái)比較，頻則率響圈應(yīng)的妨物理渾概念遍明確糕，也務(wù)易通伴過(guò)實(shí)仿驗(yàn)來(lái)看建立器；利慣用它東和傳灶遞函艙數(shù)的箭關(guān)系膨，由艱它極窮易求豬出傳陸遞函記數(shù)。逢因此攔頻率拾響應(yīng)記函數(shù)疾是實(shí)應(yīng)驗(yàn)研灶究系澇統(tǒng)的乳重要儉工具撐。6/音27脂/2咳02銳327（一猛）幅信頻特畢性、須相頻笛特性傻和頻種率響愉應(yīng)函鏈數(shù)定常永線性況系統(tǒng)飛在簡(jiǎn)蜘諧信余號(hào)的害激勵(lì)技下，思系統(tǒng)飾的頻沃率特初性。幅頻怎特性鵲：穩(wěn)終態(tài)輸貧出信統(tǒng)號(hào)和確輸入枯信號(hào)抽的幅扇值比女。記潔為A(ω)。相頻鳴特性亡：穩(wěn)脖態(tài)輸扁出對(duì)鹿輸入蘭的相爺位差蠢。記賄為φ(咬ω)。6/踢27叮/2斑02敵328實(shí)驗(yàn)領(lǐng)求得博頻率拔響應(yīng)胳函數(shù)裙的原拆理：對(duì)某斯個(gè)膚，猜有一瓜組綱和村，全勉部的和,便可絨表達(dá)祖系統(tǒng)僵的頻皂率響度應(yīng)函搭數(shù)。也可權(quán)在初半始條寒件全幕為零禾的情松況下燒，同床時(shí)測(cè)仆得輸嘴入x(遙t)和輸度出y(細(xì)t)動(dòng),由其邊傅立谷葉變順換X(收ω)和Y(米ω)求得研頻率挖響應(yīng)腥函數(shù)（二楊）頻木率響牢應(yīng)函錯(cuò)數(shù)的遺求法1）在兵系統(tǒng)善的傳落遞函薦數(shù)已遠(yuǎn)知的巴情況尊下，撿只要丘令H(持s)中s=額jω便可啦求得凡。2）通腎過(guò)實(shí)渴驗(yàn)來(lái)微求得直。6/趕27犬/2悶02淚329圖象恥描述：1）曲線——幅頻斗特性魯曲線曲線——相頻田特性以曲線2）曲線——實(shí)頻膠特性鹽曲線曲線——虛頻戚特性罪曲線（三套）幅歪、相戚頻率縫特性級(jí)和其劃圖象魔描述頻率集響應(yīng)教函數(shù)H(勁ω)6/權(quán)27叮/2蠅02游3303）伯杜德圖對(duì)自依變量ω或取對(duì)啦數(shù)標(biāo)恥尺，將幅值挖比A(ω)的坐孟標(biāo)取云分貝貫數(shù)（dB過(guò))標(biāo)尺仰，相戰(zhàn)角取膨?qū)崝?shù)炸標(biāo)尺司。由校此所前作的崗曲線伍分別撤稱(chēng)為外對(duì)數(shù)役幅頻貫特性漸曲線洲和對(duì)醒數(shù)相他頻特屈性曲敲線，瞧總稱(chēng)那為伯砌德圖疫（Bo損de圖）身。4）奈與魁斯貸特圖將H(ω)的虛似部Q(ω)和實(shí)犬部P(ω)分別臨作為徑縱、窄橫坐嚴(yán)標(biāo)，壟畫(huà)出Q(像ω)娛–P叔(ω蘭)曲線孫，并義在曲秋線某桶些點(diǎn)付上分瞇別注疏明相插應(yīng)的號(hào)頻率賀，所掩得的野圖像泥稱(chēng)為朱奈魁雖斯特鞠圖（Ny萌qu斑is營(yíng)t圖）債。6/重27耽/2昨02在331三、蒼脈沖衛(wèi)響應(yīng)關(guān)函數(shù)若輸嘉入為窗單位烈脈沖鏟，即x(距t)晉=δ(薯t)迫,則X(掛s)反=L[δ絨(t丙)]蟻=1。裝置渣的相貪應(yīng)輸東出是Y(必s)叨=H塞(s泄)X惕(s超)=杯H(責(zé)s)洽,其時(shí)決域描查述可斜通過(guò)舌對(duì)Y(箏s)的拉費(fèi)普拉紡斯反愈變換舍得到h(咸t)常稱(chēng)橫為系五統(tǒng)的蹈脈沖另響應(yīng)樸函數(shù)積或權(quán)胳函數(shù)帳。時(shí)域肚脈沖圈響應(yīng)帖函數(shù)h(借t)系統(tǒng)輕特性折的描內(nèi)述鞋頻域勿頻率麗響應(yīng)伶函數(shù)H(ω)復(fù)數(shù)渠域拿傳誘遞函疼數(shù)H(恩s)6/出27游/2輩02局332四、以環(huán)節(jié)猶的串檢聯(lián)和憂并聯(lián)兩個(gè)規(guī)傳遞錫函數(shù)溫各為撇和霜的環(huán)步節(jié)，串聯(lián)餡時(shí)系統(tǒng)縫的傳喘遞函土數(shù)H(才s)在初葬始條橋件為猛零時(shí)灰為：對(duì)幾宴個(gè)環(huán)摘節(jié)串壺聯(lián)組鉤成的覆系統(tǒng)箏，有6/練27微/2辯02越333并聯(lián)蜂時(shí)因由n個(gè)環(huán)通節(jié)并國(guó)聯(lián)組至成的業(yè)系統(tǒng)旬，有6/治27開(kāi)/2汗02趙334同樣可，令s=意jω代入菠上式瞧，即攔可得鹿到n個(gè)環(huán)腰節(jié)串稱(chēng)聯(lián)、臥并聯(lián)喂時(shí)系傅統(tǒng)的溜頻率林響應(yīng)攤函數(shù)抬。任何僅分母近中s高于覆三次血（n>為3）的高殊階系筑統(tǒng)都桿可以銷(xiāo)看作暮是若戀干個(gè)冶一階持環(huán)節(jié)怕和二棟階環(huán)柔節(jié)的垃并聯(lián)監(jiān)（也另自然羊可轉(zhuǎn)緊化為職若干貧一階程環(huán)節(jié)物和二候階環(huán)院節(jié)的威串聯(lián)涉）。分析壺并了奴解一陷、二采階環(huán)酒節(jié)的尸傳輸墾特性臣是分蚊析并士了解骨高階接、復(fù)焰雜系孟統(tǒng)傳田輸特按性的涂基礎(chǔ)走。6/遍27潔/2唇02背335五、路一階嶄、二襪階系須統(tǒng)的廟特性（一過(guò)）一瓦階系幼統(tǒng)如圖霧，裝鍋置分和屬于忘力學(xué)樂(lè)、電揀學(xué)范載疇，頭但均葡屬于燒一階棵系統(tǒng)乳，均趕可用助一階刺微分疾方程彈來(lái)描蘋(píng)述。一般達(dá)形式暮的一拉階微收分方腦程為改寫(xiě)錢(qián)為式中為時(shí)鐮間常豪數(shù)；饞為烏系統(tǒng)毅靈敏蹲度，芽是一甲個(gè)常吹數(shù)。令S=衛(wèi)1，即6/如27拆/2更02鬼336傳遞唐函數(shù)頻率耗響應(yīng)騙函數(shù)其中北負(fù)號(hào)冶表示魯輸出貨信號(hào)編滯后喘于輸劍入信哈號(hào)。6/止27往/2騰02儀337第二撕章刃測(cè)試粗系統(tǒng)冊(cè)的特緞性38機(jī)械懲工程老測(cè)試卸技術(shù)馳基礎(chǔ)一階儲(chǔ)系統(tǒng)店：6/術(shù)27副/2覆02伐338一階跨系統(tǒng)責(zé)的特點(diǎn)：1）當(dāng)椅時(shí)，;當(dāng)語(yǔ)時(shí)匆，僻。2）在很處，A(ω)為0.碼70挑7（-3觸db獄),相角派滯后-4轟5o。3）一供階系蚊統(tǒng)的漢伯德穩(wěn)圖可瞎用一撞條折蹲線來(lái)綢近似漲描述積。這蔬條折赴線在段為A(ω疼)=誦1,在塘段罵為一-2振0d珠b/塊10倍頻葵斜率鍵的直團(tuán)線。點(diǎn)稱(chēng)森轉(zhuǎn)折翅頻率腔。6/間27傲/2險(xiǎn)02皆339（二廁）二追階系宮統(tǒng)傳遞真函數(shù)頻率巨響應(yīng)繪函數(shù)6/膀27色/2倉(cāng)02病340第二姓章扛測(cè)試因系統(tǒng)倒的特筆性41機(jī)械戶(hù)工程濃測(cè)試血技術(shù)瞞基礎(chǔ)二階瞧系統(tǒng)扮：6/林27葉/2塌02妄341第二摟章越測(cè)試圓系統(tǒng)故的特奇性42機(jī)械袍工程水測(cè)試婚技術(shù)洪基礎(chǔ)二階蹲系統(tǒng)恨：6/肌27覽/2肝02投342第二樹(shù)章掃測(cè)試將系統(tǒng)圣的特施性43機(jī)械漁工程錯(cuò)測(cè)試夸技術(shù)惑基礎(chǔ)二階深系統(tǒng)島：6/哥27浮/2尿02釋343二階信系統(tǒng)秩的特點(diǎn)：1）當(dāng)技時(shí)，鍋；書(shū)當(dāng)故時(shí)裁，雪。2）二晌階系為統(tǒng)的睜伯德尚圖可呀用折諒線來(lái)綢近似棕。在久段壺，A(ω肚)可用0d沸B水平避線近貿(mào)似。竿在風(fēng)段，悲可用亞斜率越為-4便0d化B/漆10倍頻慶的直北線來(lái)壟近似禁。3)在道段奔，φ(態(tài)ω)甚小趟，且順和頻測(cè)率近荷似成渴正比西增加自。在段，φ(街ω)趨近暮于18跡0o，即列輸出泰信號(hào)功幾乎仰和輸顯入反蜂相。在ω靠近頭區(qū)桂間，φ(熟ω)隨頻橋率的到變化堅(jiān)而劇富烈變陷化，階而且ζ越朱小呀，這伐種變戚化越劈燕劇烈換。一般寶取4)影響贈(zèng)二階芹系統(tǒng)焦動(dòng)態(tài)促特性間的參瓶數(shù)是撫固有捐頻率腸和阻籍尼比閣。6/醫(yī)27建/2招02棍344§4測(cè)試控裝置擦對(duì)任彩意輸食入的盜響應(yīng)一、石系統(tǒng)散對(duì)任閣意輸臟入的揪響應(yīng)將輸干入x(蝴t)分割喂成眾鳳多相獅鄰接向的、味持續(xù)霉時(shí)間薪為Δτ的脈棚沖信坡號(hào)。在t時(shí)刻豬系統(tǒng)室的輸阻出對(duì)Δτ取極箱限，焰得x(舞t)和h(典t)的卷扣積為6/決27岸/2戶(hù)02錘345對(duì)于催當(dāng)t<居0時(shí)，x(錢(qián)t)王=0和h(紡t)鮮=0的情售況，屬上述熊積分則下限徒可取紐奉為0，上軍限則乎成為t。因此,y捐(t糾)實(shí)際僚上就噸是x(移t)和h(謊t)的卷鏈積，馬可記薯為y(鏡t)效=x餡(t別)*黑h(裹t)從時(shí)究域看簽，系淹統(tǒng)的瘡輸出阻是輸俘入與身系統(tǒng)聯(lián)的脈伶沖響幅應(yīng)函符數(shù)的浩卷積哲。6/寄27蹈/2減02侵346二、罷系統(tǒng)欠對(duì)單論位階裁躍輸辦入的居響應(yīng)單位逐階躍今輸入一階若系統(tǒng)慚對(duì)單假位階他躍輸焰入的響籮應(yīng)：t=森(3演~4化)τ時(shí)，晶（〈5察%）一階姨裝置鞭的時(shí)植間常杜數(shù)τ越小劃越好輔。6/笑27限/2梁02設(shè)347二階膽系統(tǒng)衰的單時(shí)位階弄躍的爆響應(yīng)愿：二階恥系統(tǒng)暴，系謝統(tǒng)的妻響應(yīng)據(jù)在很荷大程斃度上贊決定悶于阻域尼比ζ和固錘有頻顛率忘。乒越高魄，系球統(tǒng)的劑響應(yīng)墓越快純。阻棗尼比賠直接蛇影響袍超調(diào)討量和禍振蕩勢(shì)次數(shù)懲。ζ選在0.哭6~樹(shù)0.槐8之間它。6/蛙27咬/2以02抖348三、糊系統(tǒng)擋對(duì)單述位脈澡沖輸匆入的份響應(yīng)一階夫裝置脈沖耽響應(yīng)侵函數(shù)葡為其圖饑形為6/躁27梨/2量02者349二階系焰統(tǒng)脈沖今響應(yīng)殃函數(shù)前為其圖洪形為6/帥27糊/2指02暑350一階蟲(chóng)和二浩階系鎮(zhèn)統(tǒng)對(duì)胳各種蝦典型惠輸入牛信號(hào)快的響銹應(yīng)6/鄙27倚/2絞02肆3516/腸27班/2玻02逐352§5實(shí)現(xiàn)臥不失優(yōu)真測(cè)含試的期條件測(cè)試向裝置成的輸師出y(嚇t)和輸雹入x(瓣t)滿(mǎn)足仍關(guān)系認(rèn)為奶測(cè)試若裝置伶實(shí)現(xiàn)姻了不扭失真捆測(cè)量比。其拉中黎和飄都乖是常巾量。表明楊這個(gè)厘裝置且輸出爸的波趙形和易輸入耕波形殿精確腳地一乒致，效只是陪幅值疲放大蝦了控倍牌和在灣時(shí)間嬌上延障遲了桿而脫已。對(duì)該刺式作偷傅立好葉變?nèi)閾Q當(dāng)t<僚0時(shí)，x(悉t)賊=0、y(怠t)萄=0，有若要村求裝搖置的凱輸出斑波形浸不失餃真，政則其鐮幅頻蹤蝶和相生頻特膜性應(yīng)忽分別氣滿(mǎn)足6/階27璃/2群02襖3536/棟27將/2答02燭3546/瞞27田/2奔02泊355實(shí)際獎(jiǎng)測(cè)量曲裝置致不可幣能在庭非常散寬廣塌的頻顯率范索圍內(nèi)低都滿(mǎn)膊足無(wú)若失真跪測(cè)試獸條件副，即轎使在栽某一爺頻率松范圍央內(nèi)工用作，棵也難境以完獸全理真想的促實(shí)現(xiàn)慎不失把真測(cè)嗽試。美只能貼努力池把波碎形失對(duì)真限崖制在蘆一定捎的誤填差范范圍內(nèi)慘。因此辯，首躁先要做選擇京合適紋的測(cè)蛾試裝捷置。堂其次豬，應(yīng)且對(duì)輸今入信仍號(hào)做藍(lán)必要詠的前炎置處霸理，嗎及時(shí)翅濾去還非信掠號(hào)頻斗帶內(nèi)望的噪雜聲。6/吳27猴/2傅02丸356一、違二階莖測(cè)量婆系統(tǒng)舅不失吹真條財(cái)件討招論：1）對(duì)一階測(cè)量系統(tǒng)而言，時(shí)間常數(shù)愈小，則響應(yīng)愈快。如斜形坡函探數(shù)的泄響應(yīng)斃，其機(jī)時(shí)間吼滯后斑和穩(wěn)癥定誤臘差將扇愈小長(zhǎng)。對(duì)正駕弦輸凱入的規(guī)響應(yīng)宮幅值她增大褲。2）二扭階測(cè)左量系平統(tǒng)在范圍內(nèi)，的數(shù)值較小，而且特性接近直線。在該范圍內(nèi)的變化不超過(guò)10%，因此這個(gè)范圍是理想的工作范圍。特性曲線如下圖所示。6/客27睛/2斧02臨357圖為誓二階撒系統(tǒng)醬的頻咸率特查性曲即線6/鐘27禮/2胳02松358在范圍內(nèi)，接近于180°，且差值很小，如在實(shí)測(cè)或數(shù)據(jù)處理中用減去固定相位差值或把測(cè)試信號(hào)反相180°的方法，則也接近于可不失真地恢復(fù)被測(cè)信號(hào)波形。若輸濕入信提號(hào)頻霸率范蘿圍在雁上述仁兩者動(dòng)之間得，則姐系統(tǒng)愉的頻近率特?fù)P性受律阻尼瞇比浙的影呆響較段大而垃需作偵具體紀(jì)分析忌。表明，愈小，系統(tǒng)對(duì)斜坡輸入響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差愈小。對(duì)階躍輸入的響應(yīng)，隨著的減小，瞬態(tài)振蕩的次數(shù)增多，過(guò)調(diào)量增大，過(guò)渡過(guò)程增長(zhǎng)。在時(shí)，幅值在比較寬的范圍內(nèi)保持不變，可獲得較為合適的綜合特性。6/馬27庫(kù)/2袋02軌359計(jì)算表明：當(dāng)時(shí)，在的頻率范圍中，幅值特性的變化不會(huì)超過(guò)5%，在一定程度下可認(rèn)為在的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的也接近于直線，因而產(chǎn)生的相位失真很小。2.枕6測(cè)量碗系統(tǒng)漸動(dòng)態(tài)雪特性夢(mèng)獲取質(zhì)方法測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，一階測(cè)量系統(tǒng)只有一個(gè)時(shí)間系數(shù)，二階測(cè)量系統(tǒng)則有固有頻率和阻尼比兩個(gè)參數(shù)。6/詢(xún)27桑/2黑02趣3601.階躍趁響應(yīng)德法1）一磨階系貸統(tǒng)對(duì)于一階測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)得階躍響應(yīng)后，取輸出值達(dá)到最終值63.2%所經(jīng)過(guò)的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。6/婦27彈/2兵02釘361★存在察的問(wèn)撓題：沒(méi)有射涉及咳響應(yīng)者的全曲過(guò)程絮，測(cè)作量結(jié)病果的歲可靠扶性?xún)H超僅取傾決某常些個(gè)那別的暑瞬時(shí)叉值，帶尤其顧是零演點(diǎn)不冰好確厲定，貫其次圣是動(dòng)撕態(tài)測(cè)逮量中弄存在師隨機(jī)豪噪聲應(yīng)的影摘響，傅必然游影響隆到讀當(dāng)數(shù)誤芒差?！锔倪M(jìn)桿方法羅：一階修測(cè)量萬(wàn)系統(tǒng)賣(mài)的階蓋躍響近應(yīng)函獎(jiǎng)數(shù)為6/協(xié)27睡/2鑰02冬362令式中改寫(xiě)后得（2-50）式(2-50)表明z與時(shí)間t成線性關(guān)系，并且有（見(jiàn)圖2-11）。有了這些數(shù)據(jù)后，可采用最小二乘法求取時(shí)間常數(shù)6/掌27紙/2紀(jì)02櫻363優(yōu)點(diǎn)收：可蹲以利潑用原捷點(diǎn)數(shù)繁據(jù)，厭排除緩兩點(diǎn)叨求取謹(jǐn)?shù)南`差肅。如立果是貪一階頓系統(tǒng)溪，z—啦t必然靜是線痰性關(guān)毅系，脆若用善第一跟種方號(hào)法，文很可蠢能會(huì)耕將過(guò)滔阻尼渴二階徑系統(tǒng)刻當(dāng)成油了一隙階系僻統(tǒng)處揀理。6/昏27滴/2辭02尾364根據(jù)z義―t曲線悶與直察線擬禾合程霞度可新判斷棗系統(tǒng)封和一漸階線膊性測(cè)杰量系北統(tǒng)的持符合即程度騾。2）二勢(shì)階系恢統(tǒng)典型的欠阻尼(<1)二階測(cè)量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)函數(shù)表明，其瞬態(tài)響應(yīng)是以的圓頻率作衰減振蕩的，此圓頻率稱(chēng)為有阻尼圓頻率，并記為。按照求極值的通用方法，可求得各振蕩峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間tp=0、π/、2π/、…，將t=π/代入表2-1中單位階躍響應(yīng)式，可求得最大過(guò)調(diào)量M(圖2-12)和阻尼比之間的關(guān)系。6/秒27匆/2盜02謀365測(cè)得M之后，便可按式（2-53）或者與之相應(yīng)的圖2-13來(lái)求得阻尼比，即:（2-52）6/層27濟(jì)/2椒02肝366或（2-批53）★存在枝問(wèn)題穗：同算一階狡系統(tǒng)仁。★注意嫩：?jiǎn)钨r位階沸躍響鐘應(yīng)★改進(jìn)牢方法息：如果測(cè)得階躍響應(yīng)有較長(zhǎng)瞬變過(guò)程，還可利用任意兩個(gè)過(guò)調(diào)量和來(lái)求得阻尼比，其中n為兩峰值相隔的周期（整數(shù)）。設(shè)峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間為ti，則峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間為6/束27鎮(zhèn)/2零02彩367將它背們代蜂入表2-初1中二姿階系形統(tǒng)單麥位階究躍響斷應(yīng)計(jì)敏算式筐，可旱得整理后可得其中(2-54)若考慮當(dāng)＜0.1時(shí)，以1代替，此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的誤差（不大于0.6%），則式（2-54）可改寫(xiě)為6/劍27品/2稅02肥3682.幅頻蒜函數(shù)謀確定揮法根據(jù)幅頻特性分別按圖2-14和圖2-15求得一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)和欠阻尼二階系統(tǒng)的阻尼比、固有頻率。利用3dB帶寬求取6/填27盡/2番02早369作艦可求踏出該紐奉曲線兆的峰花值點(diǎn)愈對(duì)應(yīng)陷的圓追頻率6/球27攏/2嚇02靠370稱(chēng)之透為有雞阻尼干共振儀峰圓誤頻率哲，將潔代入憲可求灘出:可以前從圖善上讀名出對(duì)駛應(yīng)的庭值淘及頓值殿，將脾其代造入裂式中拿，便第可求授出夏、2.衣6動(dòng)態(tài)既誤差冒修正對(duì)于厭動(dòng)態(tài)疫測(cè)量巴過(guò)程模來(lái)講質(zhì)，若分測(cè)量謎系統(tǒng)賽的動(dòng)駐態(tài)響恭應(yīng)特熟性不伸夠理論想，槐則輸溫出信關(guān)號(hào)的柄波形芝與輸?shù)讶胄攀Ｌ?hào)波某形相嘆比就國(guó)會(huì)產(chǎn)率生畸自變。6/見(jiàn)27衫/2迫02匯371▼這種芒畸變鎖顯然弦不可壁能用擱簡(jiǎn)單并的修新正系賴(lài)數(shù)之顫類(lèi)的宵方法繳去修席正。▼這種縣畸變錦大小萄和形選式與表輸入菜信號(hào)企的波里形有妻關(guān)，輩或與立被測(cè)耽信號(hào)嫌的頻縮慧譜有器關(guān)。2.6.1頻域修正方法在已知測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)的前提下，通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換而到，則不難得到輸入信號(hào)的傅里葉變換，即6/跑27生/2兄02脆372對(duì)上式進(jìn)行傅里葉逆變換即可以得到輸入的時(shí)域信號(hào)。即2.世6.低2時(shí)域姻修正柄方法時(shí)域修正方法較多，本課程僅介紹數(shù)值微分法。若已知測(cè)量系統(tǒng)的微分方程，且輸入信號(hào)沒(méi)有導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，即可用數(shù)值微分法進(jìn)行修正。如二階測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程為=

6/掘27父/2笛02勿373當(dāng)已深知系狼統(tǒng)的積固有社特性漢、爭(zhēng)兩參施數(shù)后新，只捉要對(duì)夾某個(gè)窮值邀求猛出兆響應(yīng)速的一尋階及聯(lián)二階補(bǔ)導(dǎo)數(shù)習(xí)，代避入上博式就趣可以集直接享求得那輸入莫信號(hào)洪。2.囑7本章訓(xùn)常見(jiàn)補(bǔ)的計(jì)辰算題集類(lèi)型1.已知斧：①H（jω)或A（jω）、Φ（ω）或H（S）；②x（t）或y（t）；求：y（t）或x（t）一般豈思路枕：由H（jω)或H（S）求A（jω）、Φ（ω）將x（t）、y（t）分憤解成揚(yáng)正弦形諧波商信號(hào)咽，再用A（jω）、Φ（ω）定濟(jì)義求唱取。6/費(fèi)27薄/2糾02獲3742.已知逝：①H（jω)或A（jω）、Φ（ω）或H（S）；②被如測(cè)信惕號(hào)的鏈最高厘頻率抬分量;求：天動(dòng)態(tài)謙誤差潤(rùn)（幅聽(tīng)值誤毛差、膀相位段誤差廢）由H（jω)或H（S）求蘿取A（jω）、Φ（ω）幅值通誤差衫：｜1-唇A（ω）｜羨；相位牲誤差疏：Φ（ω）3.已知荒：①背動(dòng)態(tài)僚誤差泛（幅朝值，改相位些）②H（jω)或A（jω）、Φ（ω）或H（S）確定棚：不塌失真手測(cè)量功范圍一般溪思路屈：6/看27紐奉/2辰02派375由H（jω)或H（S）求坊解A（jω）、Φ（ω）代入曾｜1-叔A（ω）｜≤δ%Φ（ω）≤角度配誤差4.已知：1）動(dòng)態(tài)誤差2）被測(cè)信號(hào)頻率確定：一階、二階系統(tǒng)的特性參數(shù)。一般思路：代入方程求解或、。一般爽思路卻：6/隱27訊/2飼02宋376§6測(cè)試賓裝置復(fù)動(dòng)態(tài)曲特性買(mǎi)的測(cè)木試對(duì)裝吉置的煎靜態(tài)旬參數(shù)溫測(cè)試班：以經(jīng)叛過(guò)校殺準(zhǔn)的志“標(biāo)頭準(zhǔn)”殖靜態(tài)妻量作課為輸豆入，包求出副輸出-輸入渾曲線購(gòu)。根堤據(jù)這樂(lè)條曲抄線確弱定其垮回程襪誤差掌，整露理和荒確定宰其校布準(zhǔn)曲成線、耍線性索誤差暑和靈剛敏度額。對(duì)裝閣置動(dòng)圣態(tài)特復(fù)性的此測(cè)試段：一、域頻率師響應(yīng)器法通過(guò)擦穩(wěn)態(tài)煉正弦逆激勵(lì)犁試驗(yàn)弄求得錄幅頻去和相鐘頻特礦性曲疑線。6/暮27騾/2爐02朵377一階型裝置通過(guò)狡幅頻肯特性割或活相頻帝特性直接鈔確定握其動(dòng)委態(tài)特坑性參淹數(shù)τ。6/宣27泉/2表02師378對(duì)于志欠阻哲尼系滲統(tǒng)（ζ〈近1）令有阻尼靠比ζ為有時(shí)航也可僅用下蔬式求ζ：二階旬裝置，動(dòng)撥態(tài)特伍性參杯數(shù)為插：固底有頻祥率店和亡阻尼肉比ζ。參數(shù)話可從勇相頻撥特性計(jì)曲線純直接粥估計(jì)益，但榮相角毀測(cè)量曾較困洪難。通常美通過(guò)牛幅頻等曲