机械工程测试课件1.ppt

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第三章 测试系统特性;理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入-输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。; 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。 ; 无论复杂度如何,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。;测试系统基本要求 ;有关测试和测试装置的若干术语; 如果测量时,测试装置的输入、输出信号不随时间而变化,则称为静态测量。静态测量时,测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。;3.1 测试系统静态响应特性;d) 静态响应特性的其他描述 精度:是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标。 灵敏阈:又称为死区,用来衡量测量起始点不灵敏的程度。 分辨力:指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量,表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。 测量范围:是指测试装置能正常测量最小输入量和最大输入量之间的范围。;稳定性:是指在一定工作条件下,当输入量不变时,输出量随时间变化的程度。 漂移:测量装置的测量特性随时间的慢变化。在规定条件下,对一个恒定的输入在规定时间内的输出变化,称为点漂;标称范围最低值处的点漂,称为零点漂移。 可靠性:是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种描述。   ;(一)用传递函数或频率响应函数描述系统的传递特性 ; (二)测试系统对典型激励的响应函数 ; (三)测试系统特性参数的实验测定 ;; 系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述: ;b)比例性 (也称均匀性)   常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍,即: 若       x(t) → y(t)     则       kx(t) → ky(t) ;e)频率保持性  若系统的输入为某一频率的谐波信号,则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号,即   若  x(t)=Acos(ωt+φx) 则    y(t)=Bcos(ωt+φy);(一)用传递函数或频率响应函数描述系统的传递特性 ; (二)测试系统对典型激励的响应函数 ; (三)测试系统特性参数的实验测定 ;; 若系统的初始条件为零,对式(2-4)作拉氏变换得 ; 将输入和输出两者的拉普拉斯变换之比定义为传递函数H(s),即 传递函数特性: 1)H(s)和输入无关,只反映系统特性; 2)H(s)只反映系统的响应特性而和具体的物理结构无关。同一个传递函数可能表示完全不同的物理系统; 3)H(s)虽然和输入无关,但对系统任意给定的输入都确定地给出了相应的输出信号; 4)H(s)的分母完全由系统(包括测量系统和被研究设备)的结构所决定,而分子则和输入点的位置、所测变量或测点分布情况有关;;H1(S);H1(S); 将式(2.11)中分母分解为s的一次和二次实系数因子式(二次实系数式对应其复数极点),即 则 ; 可将其转换为若干一阶、二阶系统的串联。任何一个系统均可视为是由多个一阶、二阶系统的并联。也 同样,一个n阶系统的频率响应函数H(jω) 也可视为是多个一阶和二阶环节的并联(或串联): ;2、 频率响应函数 ;2、 频率响应函数的意义 ; 频率响应函数的求法 对于稳定的线性定常系统,可设s=jω,亦即原s=a+jb中的a=0,b= ω ,此时式变为 上式即为信号章节中叙述过的单边傅立叶变换公式。;我们有 H(jω)称测试系统的频率响应函数。 频率响应函数是传递函数的特例。 1、在系统传递函数H(s)已知情况下,只要令 H(s)中s=jω即可。 2、初始条件全为零下,同时测得x(t)和y(t),由其傅立叶变换可得;在推导传递函数时,系统的初始条件设为零。而对于一个从t=0开始所施加的简谐信号激励来说,采用拉普拉斯变换解得的系统输出将由两部分组成:由激励所引起的、反映系统固有特性的; 传递函数和频率响应函数 的区别 在推导传递函数时,系统的初始条件设为零。而对于一个从t=0开始所施加的简谐信号激励来说,采用拉普拉斯变换解得的系统输出将由两部分组成:由激励所引起的、反映系统固有特性的瞬态输出以及该激励所对应的系统的稳态输出。 对频率响应函数H(jω),当输入为简谐信号时,在观察的时刻,系统的瞬态响应已趋近于零,频率响应函数表达的仅仅是系统对简谐输入信号的稳态输出。 用频率响应函数不能反映过渡过程,必须用传递函数才能反映全过程。 ;伯德图

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