测试技术第三章ppt课件.ppt

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1、,第3章 测试系统的基本特性,1、概述2、测试系统的静态特性3、测试系统的动态特性4、测试系统不失真传递信号的条件5、Matlab在测试系统分析中的应用,概述,输入和输出能观测，推断系统的传递特性；输入能观测，系统的传递特性已知，估计输出；输出能观测，系统的传递特性已知，推断输入。,测试系统的静态特性,重复性 灵敏度 线性度 分辨率 回程误差 稳定度 漂移,静态标定：将已知的输入作用于测试系统，得出测试系统的输入和输出的关系或静态特性曲线。,线性时不变系统的性质,动态特性,1.什么是线性时不变系统,线性时不变系统（线性定常系统）：具有单一的、确定的输入输出关系系统的特性不应随时间发生变化且输入

2、输出之间成线性关系理想的测试系统,线性时不变系统的性质,动态特性,2.叠加特性,各信号单独输入：,各信号一起输入：,线性时不变系统的性质,动态特性,3.比例特性,x(t)输入：,ax(t)输入：,线性时不变系统的性质,动态特性,4.微分特性,x(t)输入：,输入：,线性时不变系统的性质,动态特性,5.积分特性,x(t)输入：,输入：,系统的初始状态为零,线性时不变系统的性质,动态特性,6.频率保持性,输入：,输出：,动态特性的描述方法,动态特性,1.线性系统的数学模型,常系数线性微分方程,动态特性的描述方法,动态特性,2.传递函数,在初始条件为零时，即输入和输出以及它们的各阶导数的初始值均为零

3、时，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。,动态特性的描述方法,动态特性,2.传递函数,分母中的s幂次n代表了系统的阶次，也称为传递函数的阶次一般的测量装置总是稳定的，其分母中的s幂次总是高于分子中s的幂次，即nm反映系统特性，与具体的输入无关系数由系统的结构决定,动态特性的描述方法,动态特性,3.系统的频率特性函数(稳态),幅频特性（幅值比）:,相频特性（相位差）：,幅值的缩放能力,相位角前后移动的能力,频率特性函数（频率响应函数）：,动态特性的描述方法,动态特性,3.系统的频率特性函数,动态特性的描述方法,动态特性,3.系统的频率特性函数,幅频特性曲线：,相频特性曲线：,对数幅频特性曲线

4、：,对数相频特性曲线：,动态特性的描述方法,动态特性,3.系统的频率特性函数,通过传递函数求：,利用傅氏变换求：,通过试验求：,动态特性的描述方法,动态特性,3.系统的频率特性函数,传递函数与频率响应函数的区别,传递函数：瞬态输出+稳态输出频率特性：稳态输出,传递函数：控制领域频率特性：测试领域,动态特性的描述方法,动态特性,4.脉冲响应函数,拉氏变换,傅氏变换,动态特性的描述方法,动态特性,5.环节的串并联,一阶系统的动态特性,动态特性,1.一阶系统的数学描述,静态灵敏度,时间常数,一阶系统的动态特性,动态特性,2.一阶系统的传递函数,一阶系统的动态特性,动态特性,2.一阶系统的传递函数,一

5、阶系统的动态特性,动态特性,3.一阶系统的频率特性函数,一阶系统的动态特性,动态特性,3.一阶系统的频率特性函数,幅值衰减（量）:,系统的截止频率:,一阶系统是一个低通环节,时间常数决定了一阶系统的工作频率范围,一阶系统的动态特性,动态特性,一阶系统的动态特性,动态特性,4.一阶系统的脉冲响应函数,一阶系统的动态特性,动态特性,5.一阶系统的单位阶跃响应,二阶系统的动态特性,动态特性,1.二阶系统的数学描述,静态灵敏度,无阻尼固有频率,阻尼比,二阶系统的动态特性,动态特性,2.二阶系统的传递函数,二阶系统的动态特性,动态特性,2.二阶系统的传递函数,二阶系统的动态特性,动态特性,3.二阶系统的

6、频率特性函数,二阶系统的动态特性,动态特性,3.二阶系统的频率特性函数,二阶系统的动态特性,动态特性,例3.2 已知二阶系统：,求系统的稳态输出。,已知输入：,二阶系统的动态特性,动态特性,例3.2 已知二阶系统：,求系统的稳态输出。,已知输入：,如何求系统的瞬态输出？,二阶系统的动态特性,动态特性,4.二阶系统的脉冲响应函数,二阶系统的动态特性,动态特性,5.二阶系统的单位阶跃响应,趋于稳态值的时间长短,响应速度,系统对任意输入的响应,动态特性,响应：,标定,动态特性,1.频率响应法,实验方法：对测试系统施加某个频率的正弦激励，测出稳态时相应的正弦输出与输入的幅值比和相位差，便是该激励频率下测试装置的频率特性。,标定,动态特性,1.频率响应法,2）二阶系统阻尼比和固有角频率的确定,2、由曲线上得出,1、实验获得幅频特性曲线,3、利用下面两式计算,标定,动态特性,2.阶跃响应法,标定,动态特性,2.阶跃响应法,2）二阶系统阻尼比和固有角频率的确定,不失真传递信号的条件,1.测试系统不失真传递信号的时域条件,图3.20 波形不失真复现,不失真传递信号的条件,2.测试系统不失真传递信号的频域条件,不失真传递信号的条件,3.一阶系统和二阶系统,