第 章 测试系统的特性

第4章测试系统的特性分析4.1概述4.2测试系统的静态特性4.3测试系统的动态特性4.4测试系统动态特性的测定4.5

实现不失真测试的条件4.6本章小结ToThree4.1概述ToTwo系统激励、响应、传递特性间有三种关系：已知输入、输出，推断系统的传递特性已知输入和系统的传递特性，计算输出已知系统的传递特性和输出，估计输入测量物理量有两种形式：静态不随时间变化或变化很缓慢的信号。动态随时间变化而变化的信号。ToTwo4.2测试系统的静态特性衡量测试装置静态特性的重要指标：非线性度灵敏度迟滞重复性ToTwo静态特性：传感器在稳态信号作用下，其输出——输入关系。ToTwo4.2.1非线性度

是指测试系统的实际输入-输出关系（标定曲线）对于理想线性关系（拟合直线）的偏离程度。标定曲线与拟合直线偏差的最大值与系统的标称输出范围（全量程）的百分比。拟合直线确定方法：（1）端基点法两个端点的连线，误差较大。（2）最小二乘法

原理：使标定曲线上各点与拟合直线上相应点的偏差平方和最小，误差较小。ToTwo4.2.2灵敏度

单位输入变化所引起的输出变化，通常使用理想直线的斜率作为测量装置的灵敏度。ToTwo4.2.3回程误差也称迟滞或滞后。反映在测试过程中输入量在递增与递减过程中的标定曲线不重合。To话Tw欠o4.雁2.柿4荷重复救性同一宅测点霉，测驼试系慈统按券同一判方向挣作全巧量程终的多央次测丧量时促，每肿一次炉的输拴出值铃都不稳一样吩的现命象，化反映膊标定韵值的箭分散皱性。4.跑3姓测占试系酿统的识动态便特性To黎Tw损o4.轮3.版1置动态补参数稀测试密的特胆殊问罚题测试滤系统牛的动巧态特春性：是指托测试舞系统君对于畏动态扭的输拆入信展号的欠响应耽特性To增Tw低o研究料测试扒系统拘动态严特性液的任恼务：从测假量误厨差的安角度删分析龄产生老动态亮误差堂的原急因以翁及提弊出改腾善测鞠试系慕统动发态特翅性的矩措施检。To崇Tw帐o4.事3.窄2阶研究抢测试告系统超动态灾特性雁的方拐法时域——瞬态拣（阶跃）响惩应法通常清用阶对跃信捏号作宾为标比准输狠入研绩究测可试系酷统的铁时域睡动态状特性辩，如猪上升棒时间决、调蛮节时猎间、凶超调篮量等袜。To嘴Tw伪o②饥频域蓬——柄频率孝响应只法通常滚用正级弦信染号作登为标张准输上入研渔究测图试系矩统的浅频域咐动态旧特性狸，如且幅频寒特性胶、相禾频特唇性等恩。测试复系统庸动态蚁特性帖的数爽学描喜述两个艘重要倍性质叠加萝性频率崖保持往性To集Tw浪o1。款测试扛系统注的一致般数钓学模巴型线性扭时不军变系晚统数疼学模承型：To采Tw称o反映毁系统诸动态客特性僚的函辆数：传递优函数碌（复疑域）频率那响应斗函数吵（频咬域）脉冲套响应煮函数似（时生域）2.略传瞧递函栽数H(巧S)To兼2.便23.侵频般率响撑应函羡数H(jω)将s=jω代入H(祖s)To送2.忙2H(jω)是一漫个复涉函数勇，它具可以浆用指资数函掠数表礼示H(校jω)=A(ω)ej(ω)4.咏脉花冲响宁应函末数h(许t)To床2.第2脉冲弦响应粮函数闯的拉悔氏变桌换即俊为系滋统的扶传递稀函数束。测试全装置乏对任克意输伤入的锅响应测试雕系统价对任恶意输来入的洪响应员等于枝输入贱与系咸统的规脉冲败响应料函数守的卷色积。4.息3.肥4星测试狭系统览的动婆态特趴性分院析二阶斧传感千器1.传递躺函数沃的建园立2.对阶淋跃信值号的予响应3.频率堪响应4.计算析举例To虑Tw裂o一阶继传感寸器1.传递桶函数侨的建钢立2.对阶虫跃输茫入信蚊号的点响应3.频率携响应4.计算袭举例一阶迎传感恳器对亲阶跃滴输入君信号蝴的响初应To扶2个.3x(匹t)讽=1tX(t)00.聪63硬20.充63傅2tY(炎t)A当t=τ时，y(听t)=0喘.6呆32逐At=4τ时，y(矿t)=0潜.9误82市A0t<01t0一阶欺系统纽奉举例一阶传飘感器讨的频划率响挖应一阶传巡寿感器骑的幅贡频、屠相频下响应劲曲线一阶书传感搏器计嘉算举滨例例：求传吓递函嫌数为H(鲁s)=1利／(鸭0.姻2s+1雕)的皇传感谜器测战量周貌期信喷号x(余t)=0鼓.3问si舱n2土0t所得伍到的维稳态乘响应且。二阶婆传感危器对梁阶跃窜信号已的响锋应将阶鞭跃信仗号的蠢拉氏携变换式中尖：代入聋二阶锁系统哲的H(军S)得：二阶载系统吴举例二阶读传感约器对尚阶跃卫信号爽的响绿应曲梨线To膝2阀.3二阶逆传感钱器的览频率思响应二阶凉传感忌器的落幅频纵、相陶频响肥应曲分线To迁2.灾3二阶返传感界器计疤算举请例To歪2.桌3例：设有盗一个半二阶鹊的力通传感闪器，难其固扰有角沿频率辽为8遗00乏弧度廉/s述，阻馆尼比ξ为0便.1定4，沫问使姿用该军传感原器测眉量频芦率为愚40霉0弧华度/孕s正刘弦变爬化的城力时愿，其贺振幅绘产生蹄多大紫误差傻，相殿位偏本移多躲少？西又若节该系拌统的大阻尼剩比ξ=0匆.6粉，ξ=0郑.9烦时，挂其振捉幅又暗分别死产生弃多大菠误差某，相土位偏始移分概别为肝多少糊？4.凡4经测试脂系统偶动态炒特性如的测炊定To抢Tw与o4.昌4.扫1亭阶跃乖响应拿法1.崭一阶堵系统江动态忍特性婶参数滴的测卸定①测得俩一阶炉装置净的阶抵跃响雨应曲毕线，舅取输旦出值肌达到傲稳态谜值的驾63迈%所耗经历朵的时即间作挣为τ引，但金误差污较大井。②乎线性镰法（极误差犯较小竹）由一弹阶系框统单详位阶塑跃响按应出y(个t)巧=店1宋-e-t揉/τ得去-捏t/趟τ=壳l泛n[毙1-器y(笑t)秒]可见鸽，l律n[套1-穗y(献t)弯]与披t成粱线性子关系刻，其火斜率森为-锄τ。猫据此夫根据庄测得按的y蜜(t划)值收作出槐ln豪[1控-y窃(t肠)]务—t祸曲线谊，可拢确定戏τ。冻测量杰误差愤较小扎。当二诱阶系夏统是核典型规的欠柱阻尼识状态缎时ξ佩＜1戒，可策通过斧对其迈阶跃谨响应耻求极使值，次得到毁最大慨超调己量M和阻叫尼比ξ的关牵系。2.原二阶覆系统驶动态抹特性盐参数角的测刷定①利用愤最大帆超调圾量如果占测得婶响应良的瞬傻变过测程较扮长，洁则可橡以利梦用任陵意两帐个相盛隔n个周堡期数信的过义冲量Mi和Mi+同n（n是该膀两峰阀值相来隔的佣整数申个周虏期数豆）来定求取萍阻尼振比ξ.设Mi和Mi+他n峰值缴对应太的时范间分蓬别为ti和ti+钱n则将其排代入狐二阶唤系统增的阶暮跃响扰应表侍达式律，可咱得整理屑后可淘得式中②利用泥任意直两个麻峰值副点（弹若响哲应过办程较检长）4.完4.彩2茶频忍率响宽应法对装指置输衰入正华弦激拐励x咱(t很)厚=杯x0si茂nωit，蛋逐点墙改变痰激励倘频率妥ωi，待却系统泻达到争稳态斗后，免测量案输出婚与输尚入的诞幅值滨比A晕(偿ωi)、丛相位肯差φ章(ωi)，衬据此胞可画书出系炕统的垃幅频弃特性激和相穷频特厌性曲姓线。1.吵一阶帐系统汁动态猴特性忠参数降的测程定幅频匹特性钻曲线国转折炮点的术频率ωbr学ea绑k时间嘱常数τ=安1/痕ωbr坛ea役k2.翁二阶辨系统使动态规特性趣参数举的测母定4.私5眯实禁现不电失真唤测试挺的条耻件1.夕定义设有圣一个晴测量尽装置损，其偷输出超和输赤入满祝足关蜓系时域配：起y贴(胳t肾)顿=繁A0x杜(趣t茶-怖t0)其中阀，A0和t0为常升数。2.不失抵真条椒件频域留：Y(缎jω奇)=残A0e–jωt0X善(j膝ω)可见脸，装弟置实芦现不鉴失真悔时，夫其幅惩频特编性和倡相频惭特性纱应分辱别满瘦足A(娘ω)停=小A0=常鸣数闯φ(朋ω)昨=-砖t0ω即幅频哨特性肤是常葱数，枯相频料特性掏与频锋率成遵线性每关系。注意饭：实际拦的测过量装惧置不双可能涉在非尸常宽纳广的待频率锁范围堂内满园足上理式，企因此血通常派测量桥装置时都会握有不讲同程牢度的蓝失真傍。如果屯测量智结果叙要用校来作负为反肺馈控治制信斥号，漠则应座力求馋减小姨时间维滞后森，否炉则可谷能破房诚坏系耐统稳粮定性亮，即A(拒ω)=想A0，φ(旗ω)=序0。如果肉测量碗的目疤的只恐是精爱确地笨测量熔输入舟波形勾，上锐述两霞个条稳件可鞭满足积不失流真测夸量；对于挡单一惊频率喇的输治入信组号，拔无所境谓失汇真；镜对于途含有骨多种膨频率挤成分卡的多础频信愚号，妄极易择引起贤失真勒。3.唯一阶久系统得不失哥真测暖试的残条件当被桑测信我号频胞率ω<什<1岩/τ时，管其幅乌频特纱性近翼似常俯数，躲相频五特性苗近似趣线性钩，在女该频易率范与围内诱可近中似实祸现不攻失真尽测试诊；一阶策装置坡的时衣间常只数τ愈小悉，装究置响毙应愈菜快，泪且不毯失真票测试居频率铃范围仓更宽飞；一阶源装置毫适宜畏测低湾频缓东变信城号；τ愈小络，系红统的宵综合存工作甘性能额愈好播。4.二画阶系格统不拥失真怪测试悲的条灰件当被败测信我号的稠频率ω<列<ωn时，毒其幅致频特客性变清化很上小，仿近似倍常数绩，相傍频特惊性近抚似线艰性，罩在该翻频率比范围贞内可镰近似廊实现眉