《西華大學 吉林大學 汽車專業(yè) 傳感器基礎(chǔ) 汽車測試基礎(chǔ) 測試系統(tǒng)的基本特性》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《西華大學 吉林大學 汽車專業(yè) 傳感器基礎(chǔ) 汽車測試基礎(chǔ) 測試系統(tǒng)的基本特性（81頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征14.1系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入/輸出及測試系統(tǒng)輸出及測試系統(tǒng)4.2測試系統(tǒng)特性靜態(tài)特性測試系統(tǒng)特性靜態(tài)特性4.3測試系統(tǒng)特性動態(tài)特性測試系統(tǒng)特性動態(tài)特性4.4動態(tài)測試不失真的條件動態(tài)測試不失真的條件4.5常見測試系統(tǒng)的頻率響應特性常見測試系統(tǒng)的頻率響應特性4.6測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測試測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測試4.7組成測試系統(tǒng)應考慮的因素組成測試系統(tǒng)應考慮的因素第四章第四章測試系統(tǒng)的基本特性測試系統(tǒng)的基本特性西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系

2、統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征24.1系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入/輸出及測試系統(tǒng)輸出及測試系統(tǒng)定義：定義：完成某種物理量的測量而由具有某一種或完成某種物理量的測量而由具有某一種或多種變換特性的物理裝置構(gòu)成的總體。多種變換特性的物理裝置構(gòu)成的總體。1.測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征3簡單測試系統(tǒng)簡單測試系統(tǒng)(紅外體溫紅外體溫)復雜測試系統(tǒng)復雜測試系統(tǒng)(振動測量振動測量)系統(tǒng)失真系統(tǒng)失真西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征4測試系統(tǒng)

3、的傳遞特性測試系統(tǒng)的傳遞特性:由測試裝置自身的物理結(jié)構(gòu)所由測試裝置自身的物理結(jié)構(gòu)所決定的測試系統(tǒng)對信號傳遞變換的影響特性。決定的測試系統(tǒng)對信號傳遞變換的影響特性。測試系統(tǒng)與輸入測試系統(tǒng)與輸入/輸出量之間的關(guān)系輸出量之間的關(guān)系西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征53)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計系統(tǒng)的輸出量。如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計系統(tǒng)的輸出量。(預測預測)系統(tǒng)分析中的三類問題：系統(tǒng)分析中的三類問題：1)當輸入、輸出是可測量的當輸入、輸出是可測量的(已知已知)，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸，可以

4、通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。特性。(系統(tǒng)辨識系統(tǒng)辨識)2)當系統(tǒng)特性已知，輸出可測量，可以通過它們推斷導致該輸出的當系統(tǒng)特性已知，輸出可測量，可以通過它們推斷導致該輸出的輸入量。輸入量。(反求反求)由此根據(jù)測試要達到的要求正確合理選用儀器。由此根據(jù)測試要達到的要求正確合理選用儀器。測試系統(tǒng)與輸入測試系統(tǒng)與輸入/輸出量之間的關(guān)系輸出量之間的關(guān)系西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征62.理想測試系統(tǒng)理想測試系統(tǒng)線性時不變系統(tǒng)線性時不變系統(tǒng) 理想的測試系統(tǒng)應該具有理想的測試系統(tǒng)應該具有單值的單值的、確定的確定的輸入輸出關(guān)輸入

5、輸出關(guān)系。對于每一輸入量都應該只有單一的輸出量與之對應。知系。對于每一輸入量都應該只有單一的輸出量與之對應。知道其中一個量就可以確定另一個量。其中以輸出和輸入成道其中一個量就可以確定另一個量。其中以輸出和輸入成線線性關(guān)系性關(guān)系最佳。最佳。x(t)y(t)線性線性線性線性y(t)x(t)非線性非線性y(t)x(t)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征7測試測試系統(tǒng)輸入系統(tǒng)輸入x(t)和輸出和輸出y(t)間的關(guān)系可以用間的關(guān)系可以用常系數(shù)常系數(shù)線性微分方程來描述：線性微分方程來描述：(a)線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)式中，式中，an、

6、an-1、a0和和bm、bm-1、b0均為一些只與測均為一些只與測試系統(tǒng)的特性有關(guān)的常數(shù)。上述方程就是常系數(shù)微分方程，試系統(tǒng)的特性有關(guān)的常數(shù)。上述方程就是常系數(shù)微分方程，所描述的是所描述的是時不變線性時不變線性系統(tǒng)，也稱為系統(tǒng)，也稱為定常線性定常線性系統(tǒng)。系統(tǒng)。一般在工程中使用的測試系統(tǒng)（測試裝置）都是線性系統(tǒng)。一般在工程中使用的測試系統(tǒng)（測試裝置）都是線性系統(tǒng)。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征8(b)線性系統(tǒng)的性質(zhì)線性系統(tǒng)的性質(zhì)疊加特性示例疊加特性示例(1).疊加特性疊加特性西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學

7、院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征9疊加特性：疊加特性：系系統(tǒng)統(tǒng)對對各各輸輸入入之之和和的的輸輸出出等等于于各各單單個個輸輸入入的的輸輸出出之之和和即即若若x1(t)y1(t)，x2(t)y2(t)則則x1(t)x2(t)y1(t)y2(t)疊加原理表明疊加原理表明：同時同時作用的兩個輸作用的兩個輸入量所引起的響應，等于該兩個入量所引起的響應，等于該兩個輸入量輸入量單獨單獨引起的引起的響應之和響應之和。線性系統(tǒng)的疊加特性線性系統(tǒng)的疊加特性 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征10

8、(2).比例特性比例特性常常數(shù)數(shù)倍倍輸輸入入所所得得的的輸輸出出等等于于原原輸輸入入所所得得輸輸出出的的常常數(shù)數(shù)倍倍，即即:若若x(t)y(t)則則kx(t)ky(t)比例特性示例比例特性示例西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征11系統(tǒng)對原輸入信號的微分等于原輸出信號的微分，即系統(tǒng)對原輸入信號的微分等于原輸出信號的微分，即若若x(t)y(t)則則x(t)y(t)當初始條件為當初始條件為零零時，系統(tǒng)對原輸入信號的積分等于原時，系統(tǒng)對原輸入信號的積分等于原輸出信號的積分，即輸出信號的積分，即若若x(t)y(t)則則x(t)

9、dty(t)dt(3).微分特性微分特性(4).積分特性積分特性西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征12若系統(tǒng)的輸入為若系統(tǒng)的輸入為某一頻率某一頻率的諧波信號，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸?shù)闹C波信號，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將為出將為同一頻率同一頻率的諧波信號，即的諧波信號，即若若x(t)=Acos(t+x)則則y(t)=Bcos(t+y)線性系統(tǒng)的這些主要特性，特別是符合線性系統(tǒng)的這些主要特性，特別是符合疊加原理疊加原理和和頻率保持性頻率保持性，在測量工作中具有重要作用。，在測量工作中具有重要作用。(5).頻率保持特性頻率保持特性西華大學

10、汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征13輸入信號的幅、相頻圖輸入信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征14(c)系統(tǒng)線性近似系統(tǒng)線性近似 測試系統(tǒng)的局部線形測試系統(tǒng)的局部線形實際測試系統(tǒng)中，系數(shù)都是隨實際測試系統(tǒng)中，系數(shù)都是隨時間而緩慢變化的微變時間而緩慢變化的微變 以足夠的精度認為多數(shù)常見以足夠的精度認為多數(shù)常見的物理系統(tǒng)中的系數(shù)的物理系統(tǒng)中的系數(shù)一定的工作范圍內(nèi)和一定的一定的工作范圍內(nèi)和一定的誤

11、差允許范圍誤差允許范圍，近似線性，近似線性西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征15 如果測量時，測試系統(tǒng)的如果測量時，測試系統(tǒng)的輸入、輸出輸入、輸出信號信號不隨時間而不隨時間而變化（變化極慢，在所觀察的時間間隔內(nèi)可忽略其變化而變化（變化極慢，在所觀察的時間間隔內(nèi)可忽略其變化而視作常量）視作常量），則稱為，則稱為靜態(tài)測量靜態(tài)測量。靜態(tài)測量時，測試系統(tǒng)表現(xiàn)出的響應特性稱為靜態(tài)測量時，測試系統(tǒng)表現(xiàn)出的響應特性稱為靜態(tài)響靜態(tài)響應特性應特性。4.2測試系統(tǒng)靜態(tài)響應特性測試系統(tǒng)靜態(tài)響應特性穩(wěn)態(tài)信號穩(wěn)態(tài)信號 動態(tài)信號動態(tài)信號 西華大

12、學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征16理想測試系統(tǒng)理想測試系統(tǒng)其輸入、輸出之間呈單其輸入、輸出之間呈單調(diào)、線性比例的關(guān)系。即輸入、輸出調(diào)、線性比例的關(guān)系。即輸入、輸出關(guān)系是一條關(guān)系是一條理想的直線理想的直線，斜率為，斜率為S=b0/a0 在靜態(tài)測試中，輸入和輸出不隨時間在靜態(tài)測試中，輸入和輸出不隨時間而變化而變化，而輸入和輸出的，而輸入和輸出的各階導數(shù)均各階導數(shù)均等于零等于零。理想線形理想線形穩(wěn)態(tài)輸入穩(wěn)態(tài)輸入1.理想測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性理想測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性實際線形實際線形西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)

13、汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征17當測試系統(tǒng)的輸入當測試系統(tǒng)的輸入x有一增量有一增量x，引起輸出，引起輸出y發(fā)生相應發(fā)生相應的變化的變化y時，則定義時，則定義:如果是線性理想系統(tǒng)，則如果是線性理想系統(tǒng)，則 1.一位移傳感器，當位移變化為一位移傳感器，當位移變化為1mm時，輸時，輸出電壓變化為出電壓變化為300mV，則，則2.一機械式位移傳感器，輸入位移變化為一機械式位移傳感器，輸入位移變化為0.01mm時，輸出位移變化為時，輸出位移變化為10mm，則，則靜態(tài)測試靈敏度靜態(tài)測試靈敏度 靈敏度靈敏度S=300/1=300mV/mm 放大倍數(shù)放大倍數(shù)S=10/0.01=

14、1000(1).靈敏度靈敏度S=y/x 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征18(2).非線性度非線性度標定曲線與擬合直線標定曲線與擬合直線西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征19非線形度非線形度 非線性度非線性度:標定曲線與擬合直線的標定曲線與擬合直線的偏離程度。偏離程度。實驗標定實驗標定西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征20偏離程度偏離程度：在測試系統(tǒng)的在測試系統(tǒng)

15、的標稱輸出范圍標稱輸出范圍(全量程全量程)A內(nèi)，標定曲線與其擬合直線的內(nèi)，標定曲線與其擬合直線的最最大偏差大偏差B與與A的比值，即的比值，即非線性誤差非線性誤差B/A100 式中，式中，A輸出信號的變化范圍；輸出信號的變化范圍；B標定曲線與其擬合直線下標定曲線與其擬合直線下最大最大偏差偏差，以輸出量計。，以輸出量計。非線形度非線形度 用非線性誤差來衡量用非線性誤差來衡量 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征21量程為量程為10V時的非線形度時的非線形度 量程為量程為1000V時的非線形度時的非線形度 非線性誤差非線性誤

16、差B/A100 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征22(3).回程誤差回程誤差回程誤差回程誤差 測試系統(tǒng)在輸入量由小增大和由大減小的測試過程中，測試系統(tǒng)在輸入量由小增大和由大減小的測試過程中，對于對于同一個輸入量同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間差所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間差值值最大者最大者為為hmax，則定義回程誤差為，則定義回程誤差為:回程誤差回程誤差=(hmax/A)100%西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征23 在在

17、對對動動態(tài)態(tài)物物理理量量進進行行測測試試時時，測測試試系系統(tǒng)統(tǒng)的的輸輸出出變變化化是是否否能能真真實實地地反反映映輸輸入入變變化化，則則取取決決于于測測試試系系統(tǒng)統(tǒng)的的動動態(tài)態(tài)響響應應特性。特性。2.3測試系統(tǒng)的動態(tài)響應特性測試系統(tǒng)的動態(tài)響應特性 用特定的輸入信號作用于測試系統(tǒng)，測量輸出用特定的輸入信號作用于測試系統(tǒng)，測量輸出 (已已知知)，由此推斷系統(tǒng)的傳輸特性。，由此推斷系統(tǒng)的傳輸特性。(系統(tǒng)辨識系統(tǒng)辨識)動態(tài)特性動態(tài)特性:輸入量隨時間作快速變化時，測試系統(tǒng)的輸出隨輸入量隨時間作快速變化時，測試系統(tǒng)的輸出隨輸入而變化的關(guān)系。輸入而變化的關(guān)系。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試

18、基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征24條件：條件：線性系統(tǒng)的初始狀態(tài)零線性系統(tǒng)的初始狀態(tài)零x(t)X(S),y(t)Y(S)進行拉普拉斯變換：進行拉普拉斯變換：得：得：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(S)：其中，其中，S為復變量，為復變量，S=+j；n代表微分方程的階數(shù)；如代表微分方程的階數(shù)；如n=1,n=2就分別就分別稱為一階或二階系統(tǒng)。稱為一階或二階系統(tǒng)。1.傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)(Transfer function)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征25傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：描述系統(tǒng)動態(tài)特

19、性描述系統(tǒng)動態(tài)特性x(t)y(t)輸入量輸入量輸出量輸出量西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征26H(S)只反映系統(tǒng)對輸入的響應特性，與測量信號無關(guān)，只反映系統(tǒng)對輸入的響應特性，與測量信號無關(guān)，與具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。與具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。傳遞函數(shù)的特點傳遞函數(shù)的特點H(S)是是實際物理系統(tǒng)實際物理系統(tǒng)抽象為抽象為數(shù)學模型數(shù)學模型后的拉普拉斯變換，后的拉普拉斯變換，因此，物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)或元件，可以具有因此，物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)或元件，可以具有相同類型相同類型的傳遞函數(shù)的傳遞函數(shù)H(S)。H(S)以測試系統(tǒng)本身的參數(shù)表示

20、出輸入與輸出之間的關(guān)以測試系統(tǒng)本身的參數(shù)表示出輸入與輸出之間的關(guān)系，所以它將系，所以它將包含包含著聯(lián)系輸入量與輸出量所必須的著聯(lián)系輸入量與輸出量所必須的單位單位。H(S)中的分母完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所決定，中的分母完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所決定，分母分母中最高次中最高次冪冪n代表系統(tǒng)微分方程的代表系統(tǒng)微分方程的階數(shù)階數(shù)。而。而分子分子則則激勵點位置、激激勵點位置、激勵方式、所測量的變量勵方式、所測量的變量以及以及測量點布置情況測量點布置情況有關(guān)有關(guān)。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征272.頻率響應函數(shù)頻率響應函數(shù)(Freque

21、ncy response function)以以代入代入H(s)得：得：頻率響應函數(shù)是傳遞函數(shù)的特例。頻率響應函數(shù)是傳遞函數(shù)的特例。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征28輸出信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖輸入信號的幅、相頻圖輸入信號的幅、相頻圖輸入：簡諧信號輸入：簡諧信號x(t)=X0sint穩(wěn)態(tài)輸出：簡諧信號穩(wěn)態(tài)輸出：簡諧信號y(t)=Y0sin(t+)相同：輸入和輸出都為同頻率的簡諧信號相同：輸入和輸出都為同頻率的簡諧信號.不同：兩者的幅值不一樣，其不同：兩者的幅值不一樣，其幅值幅值比比A()=Y0/X0隨

22、頻率隨頻率而而變化，是變化，是的函數(shù)。的函數(shù)。相位差相位差()也是頻率也是頻率的函數(shù)。的函數(shù)。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征29F物理意義物理意義:頻率響應頻率響應函數(shù)是在函數(shù)是在正弦信號的激正弦信號的激勵勵下，測量裝置達到下，測量裝置達到穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)后輸出和輸入之間后輸出和輸入之間的關(guān)系。的關(guān)系。輸入信號的幅、相頻圖輸入信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征30(1).幅頻特性幅頻特性(

23、2).相頻特性相頻特性A()、()統(tǒng)稱為系統(tǒng)的頻率特性。統(tǒng)稱為系統(tǒng)的頻率特性。輸入信號的幅、相頻圖輸入信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖輸出信號的幅、相頻圖定常線性系統(tǒng)在定常線性系統(tǒng)在簡諧信號簡諧信號的激勵下，其的激勵下，其穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)輸出信號輸出信號和輸入信號的和輸入信號的幅值比幅值比，記為，記為A()；穩(wěn)態(tài)輸出對輸入的穩(wěn)態(tài)輸出對輸入的相位差相位差，記為，記為()；西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征31H(j)一般為復數(shù)，寫成實部和虛部的形式：一般為復數(shù)，寫成實部和虛部的形式：其中：其中：西華大學汽車工程學院西華大學

24、汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征32FA(A()-)-曲線稱為曲線稱為幅頻特性曲線幅頻特性曲線；F()-)-曲線稱為曲線稱為相頻特性曲線相頻特性曲線。一階系統(tǒng)的幅頻特性曲線一階系統(tǒng)的幅頻特性曲線 一階系統(tǒng)的相頻特性曲線一階系統(tǒng)的相頻特性曲線 圖像描述西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征33伯德圖（伯德圖（BodeBode圖）圖）F20lgA(20lgA()-lg)-lg 曲線為對數(shù)幅頻曲線曲線為對數(shù)幅頻曲線F()-)-lglg 曲線對數(shù)相頻曲線。曲線對數(shù)相頻曲線。一階

25、系統(tǒng)的伯德圖一階系統(tǒng)的伯德圖 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征34F奈魁斯特圖（奈魁斯特圖（Nyquist圖）圖）。F作作Im()-Re()曲線并注出相曲線并注出相應頻率應頻率 實頻、虛頻圖實頻、虛頻圖FH()=P()+jQ()FP()實頻特性曲線實頻特性曲線FQ()虛頻特性曲線。虛頻特性曲線。一階系統(tǒng)的奈魁斯特圖一階系統(tǒng)的奈魁斯特圖H()=A()ej()西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征35例例4.1:某測試系統(tǒng)傳遞函數(shù)某測試系統(tǒng)傳遞函

26、數(shù)，當輸入信號，當輸入信號，分別為分別為，時，試分別求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時，試分別求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出。輸出。信號信號信號信號 信號信號信號信號 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征363.權(quán)函數(shù)權(quán)函數(shù)(Weight function)稱稱h(t)為測試裝置的脈沖響應函數(shù)或權(quán)函數(shù)。為測試裝置的脈沖響應函數(shù)或權(quán)函數(shù)。h(t)描述了測試裝置的瞬態(tài)響應過程。描述了測試裝置的瞬態(tài)響應過程。若若x(t)=(t)，則：，則：進行拉氏逆變換：進行拉氏逆變換：西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特

27、征測試系統(tǒng)的基本特征37Y(S)=H(S)X(S)拉氏反變換拉氏反變換:設(shè)：設(shè)：x(t)X(S)，y(t)Y(S)，h(t)H(S)x(t)=(t)線性系統(tǒng)輸出的時域表達為線性系統(tǒng)輸出的時域表達為：單位脈沖相應函數(shù)單位脈沖相應函數(shù)h(t)與系統(tǒng)輸與系統(tǒng)輸入入x(t)的卷積。的卷積。4.線性系統(tǒng)的時域響應線性系統(tǒng)的時域響應西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征385.H(S)、h(t)、H(j)之間的關(guān)系之間的關(guān)系h(t)時域時域 瞬態(tài)響應過程瞬態(tài)響應過程 H(j)頻域頻域 正弦激勵，穩(wěn)態(tài)響應正弦激勵，穩(wěn)態(tài)響應 H(S)復

28、數(shù)域復數(shù)域 瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應過程瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應過程 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征39F頻響函數(shù)頻響函數(shù)的含義是一系統(tǒng)對輸入與輸出皆的含義是一系統(tǒng)對輸入與輸出皆為為正弦信號正弦信號傳遞關(guān)系的描述。它反映了系傳遞關(guān)系的描述。它反映了系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入之間的關(guān)系，也稱為輸出與輸入之間的關(guān)系，也稱為正正弦傳遞函數(shù)弦傳遞函數(shù)。F傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)是系統(tǒng)對輸入是正弦信號，而輸是系統(tǒng)對輸入是正弦信號，而輸出是出是正弦疊加瞬態(tài)信號正弦疊加瞬態(tài)信號傳遞關(guān)系的描述。傳遞關(guān)系的描述。它反映了系統(tǒng)包括它反映了系統(tǒng)包括穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和和瞬態(tài)

29、瞬態(tài)輸出與輸入輸出與輸入之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。F權(quán)函數(shù)權(quán)函數(shù)是在時域中通過是在時域中通過瞬態(tài)瞬態(tài)響應過程來描響應過程來描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。述系統(tǒng)的動態(tài)特性。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征40實際難以獲得實際難以獲得 可以通過實驗的方法可以通過實驗的方法對簡諧信號的特性對簡諧信號的特性6.系統(tǒng)描述方法的比較系統(tǒng)描述方法的比較L1h(t)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征41優(yōu)點：優(yōu)點：簡單，信號發(fā)生器，簡單，信號發(fā)生器，雙蹤示波器就可以

30、雙蹤示波器就可以缺點：缺點：效率低效率低西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征42設(shè)測試系統(tǒng)的輸出設(shè)測試系統(tǒng)的輸出y(t)與輸入與輸入x(t)滿足關(guān)系滿足關(guān)系y(t)=A0 x(t-t0)4.4系統(tǒng)不失真測量的條件系統(tǒng)不失真測量的條件該測試系統(tǒng)該測試系統(tǒng)的輸出波形與輸?shù)妮敵霾ㄐ闻c輸入信號的波形精入信號的波形精確地一致，只是確地一致，只是幅值幅值放大了放大了A0倍倍，在時間上在時間上延遲了延遲了t0而已。這種情況而已。這種情況下，認為測試系下，認為測試系統(tǒng)具有不失真的統(tǒng)具有不失真的特性。特性。時域條件時域條件西華大學汽車工

31、程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征43y(t)=A0 x(t-t0)H()=A()ej()則其幅頻和相頻特性應分別滿足：則其幅頻和相頻特性應分別滿足：A()=A0=const()=-t0即為實現(xiàn)不失真測試的條件。即為實現(xiàn)不失真測試的條件。x(t)x()y(t)y()西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征44A()=A0=const()=-t0不失真測試的幅頻和相頻曲線不失真測試的幅頻和相頻曲線 物理意義物理意義:1)系統(tǒng)對輸入信號中所含各系統(tǒng)對輸入信號中所含

32、各頻率成分的幅值進行頻率成分的幅值進行常數(shù)倍常數(shù)倍數(shù)放縮數(shù)放縮，也就是說，幅頻特，也就是說，幅頻特性曲線是一性曲線是一與橫軸平行與橫軸平行的直的直線。線。2)輸入信號中各頻率成分的相輸入信號中各頻率成分的相角在通過該系統(tǒng)時作角在通過該系統(tǒng)時作與頻率成與頻率成正比的滯后移動正比的滯后移動，也就是說，也就是說，相頻特性曲線是一通過原點并相頻特性曲線是一通過原點并且有且有負斜率負斜率的直線。的直線。1)如果如果A()不等于常數(shù)，引不等于常數(shù)，引起的失真稱為起的失真稱為幅值失真幅值失真；2)()與與不成線性關(guān)系引不成線性關(guān)系引起的失真稱為起的失真稱為相位失真相位失真。3)當當()=0時，輸出和輸入時，

33、輸出和輸入沒有滯后，此時，測試作圖沒有滯后，此時，測試作圖才是最理想的。才是最理想的。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征45例例4.2:某一測試裝置的幅頻、相頻特性如圖所示，問哪個信某一測試裝置的幅頻、相頻特性如圖所示，問哪個信號輸入，測試輸出不失真？號輸入，測試輸出不失真？西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征46數(shù)學表述：數(shù)學表述：4.5典型系統(tǒng)的頻率響應特性典型系統(tǒng)的頻率響應特性1.一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)(First-orderSystem)進

34、行拉式變換進行拉式變換(S+1)Y(S)=KX(S)靜態(tài)靈敏度：靜態(tài)靈敏度：時間常數(shù)時間常數(shù)：則則西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征47傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：令：K1靈敏度歸一處理在工程實際中，一個忽略了質(zhì)量的單自由度振動系在工程實際中，一個忽略了質(zhì)量的單自由度振動系統(tǒng)，在施于統(tǒng)，在施于A點的外力點的外力f(t)作用下，其運動方程為作用下，其運動方程為西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征48負值表示相角的滯后頻率響應函數(shù)頻率響應函數(shù)A()()幅

35、頻特性曲線圖幅頻特性曲線圖相頻特性曲線圖相頻特性曲線圖西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征49動態(tài)測試不失真的條件動態(tài)測試不失真的條件 一階系統(tǒng)的幅相頻特性一階系統(tǒng)的幅相頻特性西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征50在某一頻率范圍內(nèi)，誤在某一頻率范圍內(nèi)，誤差不超過一定限度差不超過一定限度認為不失真認為不失真。當當1約約=1/52）誤差不超過誤差不超過2%Y()X()1）當當=1一階系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率。一階系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率。3）幅值誤差不超過幅值誤差不

36、超過5%，A()0.95,1.05西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征511越小，對測試越有利。越小，對測試越有利。1）一定，即被測信號最高頻率一定，一定，即被測信號最高頻率一定，越小，系統(tǒng)輸越小，系統(tǒng)輸出的幅值誤差越小出的幅值誤差越小。A()1 為一階系統(tǒng)的時間常數(shù)為一階系統(tǒng)的時間常數(shù)2）一定，即幅值誤差一定，一定，即幅值誤差一定，越小，系統(tǒng)能夠測量越小，系統(tǒng)能夠測量的頻率就越高。的頻率就越高。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征52幅、相頻

37、幅、相頻圖圖伯德圖伯德圖奈魁斯特圖奈魁斯特圖西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征53階躍響應階躍響應溫度溫度濕度濕度酒精酒精0.63一階系統(tǒng)主要的動態(tài)特性參數(shù)是時間常數(shù)。一階系統(tǒng)主要的動態(tài)特性參數(shù)是時間常數(shù)。傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征54例例4.3:用一個一階系統(tǒng)作用一個一階系統(tǒng)作100Hz正弦信號測量。正弦信號測量。(1)如果要如果要求限制振幅誤差在求限制振幅誤差在5%以內(nèi)，則時間常數(shù)以內(nèi)，則時間常數(shù)應取多少應取多少

38、？(2)若用具有該時間常數(shù)的同一系統(tǒng)作若用具有該時間常數(shù)的同一系統(tǒng)作50Hz信號的信號的測試，此時的振幅誤差和相角差各是多少？測試，此時的振幅誤差和相角差各是多少？西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征55微分方程微分方程 微分方程變?yōu)椋何⒎址匠套優(yōu)椋海ü逃蓄l率）（固有頻率）（阻尼率）（阻尼率）稱重稱重(應變片應變片)加速度加速度(壓電壓電)2.二階系統(tǒng)（二階系統(tǒng)（Second-ordersystem）（靈敏度）（靈敏度）對二階系統(tǒng)而言，主要的動態(tài)特性參數(shù)是系統(tǒng)固有對二階系統(tǒng)而言，主要的動態(tài)特性參數(shù)是系統(tǒng)固有頻率頻率和阻

39、尼系數(shù)和阻尼系數(shù)。推導推導西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征56頻率響應函數(shù)頻率響應函數(shù)幅頻特性和相頻特性幅頻特性和相頻特性A()/n ()/n 幅頻特性曲線圖幅頻特性曲線圖相頻特性曲線圖相頻特性曲線圖傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征571)、/n2.5，A()近似水平直線，近似水平直線，()=-180。2)、當、當n，即即/n 1時，時，A()1；()近似線性。近似線性。3)、當、當n時，時，n越大，系統(tǒng)工作頻率范圍越大

40、。越大，系統(tǒng)工作頻率范圍越大。4)、當、當=n時，時，A()=1/(2)，()=-90，幅值劇增，共振。幅值劇增，共振。動態(tài)測試不失真的條件動態(tài)測試不失真的條件二階系統(tǒng)的幅相頻特性二階系統(tǒng)的幅相頻特性西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征581)、0.7,A()水平近似水平近似線性線性較長，較長，()近似近似線性線性較長。較長。2)、0.60.8,A()、()都較好，有較好的綜合特性。都較好，有較好的綜合特性。動態(tài)測試不失真的條件動態(tài)測試不失真的條件西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第

41、三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征591)、二階系統(tǒng)主要動態(tài)性能指標：、二階系統(tǒng)主要動態(tài)性能指標：n、2)、希望測試裝置由于頻率特性不理想所引起的誤差盡可能小，希望測試裝置由于頻率特性不理想所引起的誤差盡可能小，一般選取一般選取/n(0.60.8)，=.0650.7。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征60在動圈式電表中，由永久磁鋼所形在動圈式電表中，由永久磁鋼所形成的磁場和通電線圈所形成的動圈成的磁場和通電線圈所形成的動圈磁場相互作用而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使磁場相互作用而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運動，如圖所示，動

42、線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運動，如圖所示，動圈作偏轉(zhuǎn)運動的方程式為圈作偏轉(zhuǎn)運動的方程式為西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征61 任任何何一一個個測測試試系系統(tǒng)統(tǒng)，都都需需要要通通過過實實驗驗的的方方法法來來確確定定系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸入入、輸輸出出關(guān)關(guān)系系，這這個個過過程程稱稱為為標標定定。即即使使經(jīng)經(jīng)過過標標定定的的測測試試系系統(tǒng)統(tǒng)，也也應應當當定定期期校校準準，這這實實際際上上就就是是要要測測定定系系統(tǒng)的特性參數(shù)。統(tǒng)的特性參數(shù)。4.6測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測定測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測定F目的目的：在作動態(tài)參數(shù)檢測時，要確定系：在作動態(tài)參數(shù)檢測

43、時，要確定系統(tǒng)的不失真工作頻段是否符合要求。統(tǒng)的不失真工作頻段是否符合要求。F方法方法：用標準信號輸入，測出其輸出信：用標準信號輸入，測出其輸出信號，從而求得需要的特性。號，從而求得需要的特性。F標準信號標準信號:正弦信號、脈沖信號正弦信號、脈沖信號和和階躍階躍信號。信號。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征621.穩(wěn)態(tài)響應法穩(wěn)態(tài)響應法理論依據(jù)：理論依據(jù)：方法：以頻率為方法：以頻率為的正弦信號的正弦信號x(t)=X0sint作用于裝置，在輸出達到作用于裝置，在輸出達到穩(wěn)態(tài)后穩(wěn)態(tài)后測量輸出測量輸出和輸入的和輸入的幅值比幅

44、值比和和相位差相位差，則幅值比就，則幅值比就是該是該對應的幅頻特性值，相位差與該對應的幅頻特性值，相位差與該對應的即為相頻特性值。對應的即為相頻特性值。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征63 從接近從接近零頻率零頻率的足夠低的頻率開始，以增的足夠低的頻率開始，以增量方式逐點增加量方式逐點增加到較高頻率，直到輸出量到較高頻率，直到輸出量減小到初始輸出幅值的減小到初始輸出幅值的一半一半為止，即可得到為止，即可得到A()-；()-特性曲線。特性曲線。一階系統(tǒng)的幅頻曲線一階系統(tǒng)的幅頻曲線 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程

45、學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征64對于一階測試系統(tǒng)，主要特性參數(shù)是時間常數(shù)對于一階測試系統(tǒng)，主要特性參數(shù)是時間常數(shù)，可以通過幅頻、相頻特性數(shù)據(jù)直接計算，可以通過幅頻、相頻特性數(shù)據(jù)直接計算 值。值。一階系統(tǒng)的幅頻、相頻特性一階系統(tǒng)的幅頻、相頻特性一階系統(tǒng)的幅頻特性曲線一階系統(tǒng)的幅頻特性曲線 西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征65對于二階系統(tǒng)，通常通過幅對于二階系統(tǒng)，通常通過幅頻特性曲線估計其頻特性曲線估計其固有頻率固有頻率 n和和阻尼比阻尼比。1）在在()相頻特性曲線上，相

46、頻特性曲線上，當當=n時，時，(n)=-90，由此可，由此可求出固有頻率求出固有頻率n。2）()=-1/，所以，作出曲線，所以，作出曲線()在在=n處的切線，即可處的切線，即可求出阻尼比求出阻尼比。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征66較為精確的求解方法較為精確的求解方法 1）求出求出A()的最大值及其對應的頻率的最大值及其對應的頻率r；求出阻尼比求出阻尼比；2）由式由式3）根據(jù)根據(jù)，求出固有頻率，求出固有頻率n。由于這種方法中由于這種方法中A(1)和和1的測量可以達到一定的的測量可以達到一定的精度，所以由此求解出的

47、精度，所以由此求解出的固有頻率固有頻率n和阻尼比和阻尼比具有具有較高的精度。較高的精度。欠阻尼系統(tǒng)（欠阻尼系統(tǒng)（1)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征672.脈沖響應法脈沖響應法西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征68時域波形參數(shù)識別時域波形參數(shù)識別優(yōu)點：優(yōu)點：直觀直觀缺點：缺點：簡單系統(tǒng)識別簡單系統(tǒng)識別西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征69振幅振幅:振蕩頻率：振蕩

48、頻率：振蕩周期：振蕩周期：西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征70根據(jù)響應曲線上的時標測出系統(tǒng)的振蕩頻率根據(jù)響應曲線上的時標測出系統(tǒng)的振蕩頻率d，再求，再求n西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征713.階躍響應法階躍響應法一階系統(tǒng)：一階系統(tǒng)：時間常數(shù)時間常數(shù)是唯一表征系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)。是唯一表征系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)。一階系統(tǒng)的單位階躍響應一階系統(tǒng)的單位階躍響應 當輸入響應達到穩(wěn)態(tài)值的當輸入響應達到穩(wěn)態(tài)值的63.2%時，所時，所需要的時間就是一階

49、系統(tǒng)的時間常數(shù)。需要的時間就是一階系統(tǒng)的時間常數(shù)。很難做到精確的測試；很難做到精確的測試；求取時間常數(shù)求取時間常數(shù)未涉及響應全過程，未涉及響應全過程，是個別瞬時值，這樣測量結(jié)果的可靠是個別瞬時值，這樣測量結(jié)果的可靠性差。性差。缺點：缺點：方法方法1：西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征72輸出階躍響應函數(shù)為輸出階躍響應函數(shù)為yu(t)=1-e-t/輸入一階躍函數(shù)輸入一階躍函數(shù)(t)或?qū)懗苫驅(qū)懗?-yu(t)=e-t/取對數(shù)取對數(shù)-t/=ln1-yu(t)ln1-yu(t)t成線性關(guān)系成線性關(guān)系 說明說明 根據(jù)根據(jù)yu(

50、t)值作值作ln1-yu(t)t曲線曲線 斜率斜率=1/=Z/t =t/Z方法方法2：西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征73二階系統(tǒng)：二階系統(tǒng)：階躍響應函數(shù)階躍響應函數(shù)西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征74輸入一階躍函數(shù)輸入一階躍函數(shù)(t)以以d作衰減振蕩的作衰減振蕩的 通過求極值的方法，通過求極值的方法，極值對應的時間：極值對應的時間：可得到最大超調(diào)量：可得到最大超調(diào)量：代入式代入式 阻尼比阻尼比西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽

51、車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征75對一個典型二階系統(tǒng)輸入一脈沖信號，從響應的記對一個典型二階系統(tǒng)輸入一脈沖信號，從響應的記錄曲線上測得其振蕩周期為錄曲線上測得其振蕩周期為4ms，第三個和，第三個和第十一第十一個振蕩的單峰幅值分別為個振蕩的單峰幅值分別為12mm和和4mm。試求該系。試求該系統(tǒng)的固有頻率統(tǒng)的固有頻率n和和阻尼率阻尼率。例例4.3:西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征764.7組成測試系統(tǒng)應考慮的因素組成測試系統(tǒng)應考慮的因素1.技術(shù)性能指標技術(shù)性能指標精度：精度：測量

52、系統(tǒng)的示值和被測量的測量系統(tǒng)的示值和被測量的真值真值相符合的程度。相符合的程度。精密度（精密度（precisionprecision）：示值重復性（）：示值重復性（隨機誤差）隨機誤差）準確度（準確度（accuracyaccuracy）：系統(tǒng)誤差）：系統(tǒng)誤差 絕對誤差絕對誤差 =測量結(jié)果測量結(jié)果(示值示值)被測真值被測真值 相對誤差相對誤差 =絕對誤差絕對誤差/被測真值被測真值 x 100%x 100%引用誤差引用誤差 =絕對誤差絕對誤差/滿量程值滿量程值 x 100 x 100 儀器的精度等級一般用儀器的精度等級一般用最大引用誤差最大引用誤差來標稱。來標稱。是與評價測試裝置產(chǎn)生的測量誤差大小有

53、關(guān)的指標。是與評價測試裝置產(chǎn)生的測量誤差大小有關(guān)的指標。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征77更高一級儀器的測量值更高一級儀器的測量值;已修正過的算術(shù)平均值已修正過的算術(shù)平均值;計量標準器所復現(xiàn)的量值作為約定真值。計量標準器所復現(xiàn)的量值作為約定真值。在實際測量中，只能用所謂的在實際測量中，只能用所謂的約定真值約定真值來代替來代替真值真值。示值范圍為示值范圍為0 0150V150V的電壓表，當其示值為的電壓表，當其示值為100.0V100.0V時，時，用更高一級電壓表測量結(jié)果為用更高一級電壓表測量結(jié)果為100.4V10

54、0.4V，則該電壓表：，則該電壓表：例例4.4:西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征78分辨力：分辨力：指能引起輸出量發(fā)生變化時指能引起輸出量發(fā)生變化時輸入量輸入量的的最小變量最小變量，表明測試裝置分辨輸入量微小變化的能力。表明測試裝置分辨輸入量微小變化的能力。測量范圍：測量范圍：是指測試裝置能正常測量最小輸入量和最大是指測試裝置能正常測量最小輸入量和最大 輸入量之間的范圍。輸入量之間的范圍。靜態(tài)測量：幅值靜態(tài)測量：幅值 動態(tài)測量：幅值和頻率動態(tài)測量：幅值和頻率穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：是指在一定工作條件下，當輸入量不變時，輸是

55、指在一定工作條件下，當輸入量不變時，輸 出量隨時間變化的程度。出量隨時間變化的程度。溫漂溫漂 零漂零漂可靠性：可靠性：是與測試裝置無故障工作時間長短有關(guān)的一種是與測試裝置無故障工作時間長短有關(guān)的一種 描述。描述。西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征792.測試系統(tǒng)的經(jīng)濟指標測試系統(tǒng)的經(jīng)濟指標 3.測試系統(tǒng)的使用環(huán)境條件測試系統(tǒng)的使用環(huán)境條件測試裝置的漂移西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征80微分方程微分方程 等號兩邊同除以等號兩邊同除以a0，

56、得，得:令令b0/a0=K，K為靈敏度，對靈敏度為靈敏度，對靈敏度歸一歸一處理，同時，令處理，同時，令則則經(jīng)拉氏變換得經(jīng)拉氏變換得:微分方程變?yōu)椋何⒎址匠套優(yōu)椋海ü逃蓄l率）（固有頻率）（阻尼率）（阻尼率）稱重稱重(應變片應變片)加速度加速度(壓電壓電)2.二階系統(tǒng)（二階系統(tǒng)（Second-ordersystem）（靈敏度）（靈敏度）西華大學汽車工程學院西華大學汽車工程學院汽車測試基礎(chǔ)汽車測試基礎(chǔ)第三章第三章測試系統(tǒng)的基本特征測試系統(tǒng)的基本特征81則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：用用S=j代入，得到頻率響應函數(shù)：代入，得到頻率響應函數(shù)：則，幅頻特性和相頻特性為則，幅頻特性和相頻特性為:返回返回