机械工程测试技术基础.pptx

会计学2.4测试装置对任意输入的响应

即已知x(t)y(t)?

时域:系统特性h(t)
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测)复习:卷积分无论复杂程度如何，把测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。已经知道:1）将信号x(t)分解为许多宽度为τ的窄条面积之和，t=n时的第n个窄条的高度为x(n)，在趋近于零的情况下，窄条可以看作是强度等于窄条面积[x()]的脉冲。特性：2）在t==n时刻，窄条脉冲引起的响应为:

[x()τ]h(t-)
3）在某一时刻t处的输出应是该时刻之前各脉冲引起的响应之和即为输出y(t)当0时，
卷积与相关
系统对单位阶跃输入的响应理论上系统响应当t时达到稳态，稳态是输出误差为零
一阶装置的时间常数越小越好阻尼比直接影响超调量和振荡次数.
=0时超调量最大，为100%，且持续不息,达不到稳定
1，需较长时间才能达到稳定
=0.6~0.8之间时，则系统以较短时间达到稳定。这也是很多测量装置的阻尼比取在这一区间的理由.设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系
y(t)=A0x(t-t0)y(t)=A0x(t-t0)Y(ω)=A0e-jωt0X(ω)A（ω）不等于常数时所引起的失真称为幅值失真，φ(ω)与ω之间的非线性关系所引起的失真称为相位失真。
应当指出，满足上式波形不失真的条件后，装置的输出仍滞后于输入一定的时间。如果测量的目的只是精确地测出输入波形，那么上述条件完全满足不失真测量的要求。
如果测量的结果要用来作为反馈控制信号，那么还应当注意到输出对输入的时间滞后有可能破坏系统的稳定性。这时应根据具体要求，力求减小时间滞后。A（ω）不等于常数时所引起的失真称为幅值失真，
幅值误差的计算(常用相对误差表示):
=[A0–A（）]/A0100%
幅值误差的计算(常用相对误差表示):
=[A0–A（）]/A0100%

例：用一个时间常数为0.35s的一阶系统去测量周期T=2s的正弦信号，问幅值误差将是多少？
解：H（)=1/(1+j)=2/T,=0.35s

对实际测量装置，即使在某一频率范围内工作，也难以完全理想地实现不失真测量。人们只能努力把波形失真限制在一定的误差范围内。为此，首先要选用合适的测量装置，在测量频率范围内，其幅、相频率特性接近不失真测试条件。其次，对输入信号做必要的前置处理，及时滤去非信号频带内的噪声。对一阶系统：
主要的动态特性参数是时间常数τ,由一阶系统的幅频特性公式可知，当
A(ω)=0.707半功率点
有
ωτ=1

测量出半功率点对应的频率值ω后，就可以计算出一阶系统的时间常数。在实际测量工作中，测量系统和被测对象之间、测量系统内部各环节相互连接会产生相互作用。接入的测量装置，构成被测对象的负载；后接环节成为前面环节的负载。彼此间存在能量交换和相互影响，以致系统的传递函数不再是各组成环节传递函数的叠加(并联)或连乘(串联)。在测量过程中，除了待测量信号外，各种不可见的、随机的信号可能出现在测量系统中。这些信号与有用信号叠加在一起，严重扭曲测量结果。2.7测量系统的抗干扰思考题
1)一阶系统的主要动态特性参数是什么?二阶系统的主要动态特性参数是什么?
2)一阶系统时间常数对系统动态测试的的影响?二阶系统固有频率对系统动态测试的的影响?
3)对于二阶装置，设计时为何要取阻尼比ζ=0.6～0.8？4)实现不失真测试的条件是什么?一个优良的测量系统，当测取一个理想的三角波时，也只能做到工程意义上的不失真，为什麽？
5)何为负载效应?产生负载效应的原因是什么?如何消除其影响?
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