测试装置的基本特性.ppt

测试装置的基本特性
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第一页，共四十七页
郑惠萍
河北科技大学机械电子工程学院
第二章 测试装置的基本特性
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第二页，共四十七页
主 要 内 容
单位取决于输入、输出量的单位。
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第十五页，共四十七页
灵敏度、分辨力2
通常，把引起测量装置输出值产生一个可察觉变化的最小输入量（被测量）变化值称为分辨力。
通常表示为它与可能输入范围之比的百分数。
它用来描述装置对输入微小变化的响应能力。
注意：灵敏度和分辨力都是用来描述测量装置对被测量变化的反应能力的。
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第十六页，共四十七页
回 程 误 差
实际装置在同样的测试条件下，当输入量由小增大和由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量却往往存在着差值。
把在全测量范围内，最大的差值称为回程误差或滞后误差。
理想装置的输出、输入有完全单调的一一对应的关系。
回程误差描述测试装置的输出同输入变化方向有关的特性。
产生原因：滞后现象的后果、装置死区的存在
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第十七页，共四十七页
零点漂移和灵敏度漂移
稳定度是指测量装置在规定条件下保持其测量特性恒定不变的能力。
通常在不指明影响量时，稳定度指装置不受时间变化影响的能力。
漂移是指测量特性随时间的慢变化。
零点漂移是测量装置的输出零点偏离原始零点的距离，它可以是随时间缓慢变化的量；
灵敏度漂移是指由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系（斜率）的变化。
总误差=零点漂移+灵敏度漂移
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第十八页，共四十七页
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第十九页，共四十七页
§3 测试装置的动态特性
定常线性系统的测试装置，可用常系数线性微分方程来描述，但使用时有许多不便。因此，常通过拉普拉斯变换建立其相应的“传递函数”，通过傅立叶变换建立其相应的“频率响应函数”，以便更简便地描述装置或系统的特性。
h (t)
H ( s )
H (ω )
s = j ω
FT
IFT
LT
ILT
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第二十页，共四十七页
传 递 函 数
设X(s)和Y(s)分别为输入x(t)、输出y(t)的拉普拉斯变换。对式（2-1）取拉普拉斯变化得：

将H(s)称为系统的传递函数。其中s为复变量，
Gh(s)是与输入和系统初始条件有关的。
若初始条件全为零，则因 有
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第二十一页，共四十七页
传 递 函 数 的 特 点
1）H(s)与输入x(t)及系统的初始状态无关，它只表达了系统的传输特性。
2） H(s)只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构。即具有相似传递函数的不同系统, 物理性质完全相同。
3）an、bn等系数的量纲将因具体物理系统和输入、输出的量纲而异。
4） H(s)中的分母取决于系统的结构。
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第二十二页，共四十七页
频 率 响 应 函 数
频率响应函数是在频率域中描述和考察系统特性的。
与传递函数相比较，频率响应的物理概念明确，也易通过实验来建立；利用它和传递函数的关系，由它极易求出传递函数。因此频率响应函数是实验研究系统的重要工具。
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第二十三页，共四十七页
幅频特性、相频特性和频率响应函数
定常线性系统在简谐信号的激励下，系统的频率特性：
幅频特性：稳态输出信号和输入信号的幅值比。记为A(ω)。
相频特性：稳态输出对输入的相位差。记为φ(ω)。
系统的频率响应函数为
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第二十四页，共四十七页
频率响应函数的求法1
在系统的传递函数已知的情况下，只要令H(s)中s = jω便可求得。
实验方法1：在初始条件为零的情况下，同时测得输入x(t)和输出y(t)，由傅里叶变换X(ω)和Y(ω)，求得频率响应函数
H(ω)=Y(ω)/X(ω)
因为若研究在 t = 0 时刻将激励信号接入稳定常系数线性系统时，令s = jω代入拉普拉斯变换中，实际上拉普拉斯变换就变成傅里叶变换。
河北科技大学 郑惠萍
本讲稿第二十五页，共四十七页
频率响应函数的求法2
实验方法2
对某个 ，有一组 和 ，全部的 和 ,