《測量裝置基本特性》PPT課件.ppt

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1、測量裝置是執(zhí)行測試任務(wù)的傳感器、儀器和設(shè)備的總稱。第一節(jié)概述復(fù)雜測量裝置(軸承缺陷檢測)簡單測量裝置(光電池)V第三章測量裝置基本特性測量裝置作為系統(tǒng)看待。簡化為處理輸入量x(t)、系統(tǒng)傳輸特性h(t)和輸出y(t)之間關(guān)系x(t)h(t)y(t)3)輸入和系統(tǒng)特性已知，推斷系統(tǒng)輸出量(預(yù)測)1)輸入、輸出已知，推斷系統(tǒng)的傳輸特性(系統(tǒng)辨識(shí))2)系統(tǒng)特性已知，輸出可測量，推斷輸入量(反求)第三章測量裝置基本特性物理量傳感器變換裝置顯示記錄裝置一、靜態(tài)測試和動(dòng)態(tài)測試1．靜態(tài)測試——輸入量不隨時(shí)間變化2．動(dòng)態(tài)測試——輸入和輸出都是隨時(shí)間變化的信號(hào)第三章測量裝置基本

2、特性二、測試系統(tǒng)基本要求理想測試系統(tǒng)：具有單值的、確定的輸入－輸出關(guān)系。對(duì)于每一輸入量都只有單一的輸出量與之對(duì)應(yīng)。以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。xy線性xy線性xy非線性第三章測量裝置基本特性第三章測量裝置基本特性四、測量裝置數(shù)學(xué)模型常系數(shù)線性微分方程時(shí)不變線性系統(tǒng)性質(zhì):1)疊加原理2)比例特性第三章測量裝置基本特性3)頻率不變?cè)?頻率保持性)輸出信號(hào)頻率等于輸入輸出信號(hào)頻率。第二節(jié)測量裝置靜態(tài)特性靜態(tài)測量微分方程式靜態(tài)測量：測量裝置的輸入、輸出信號(hào)不隨時(shí)間而變化靜態(tài)測量時(shí)，測試裝置表現(xiàn)出的響應(yīng)特性——靜態(tài)響應(yīng)特性參數(shù)：線性度、滯后、重復(fù)度、靈敏度第三章測量裝

3、置基本特性一、線性度標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度若在標(biāo)稱(全量程)輸出范圍A內(nèi)，標(biāo)定曲線偏離擬合曲線的最大偏差為B非線性度=B/A×100%二、滯后(回程誤差、遲滯、滯環(huán))滯后產(chǎn)生原因：1)機(jī)械結(jié)構(gòu)中存在摩擦和游隙2)測試系統(tǒng)中有吸收能量的元件(滯后特性)第二節(jié)測量裝置靜態(tài)特性增益、放大倍數(shù)★注意：靈敏度越高，測量范圍越窄，合理選擇靈敏度。三、靈敏度當(dāng)測試裝置的輸入x有一增量△x，引起輸出y發(fā)生相應(yīng)的變化△y時(shí)，定義:S=△y/△x系統(tǒng)靈敏度第二節(jié)測量裝置靜態(tài)特性xy四、重復(fù)性——在相同測量條件下，對(duì)同一被測量進(jìn)行連續(xù)多次測量時(shí)，其測量結(jié)果間不一致的程度第三節(jié)

4、　測試裝置動(dòng)態(tài)特性測量裝置動(dòng)態(tài)特性——測量裝置對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。x(t)h(t)y(t)第二節(jié)測量裝置靜態(tài)特性目的：1)根據(jù)信號(hào)頻率范圍及測量誤差要求確定測量裝置；2)已知測量裝置動(dòng)態(tài)特性，估算可測量信號(hào)的頻率范圍與對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)誤差。第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性一、傳遞函數(shù)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比?！诔跏紬l件為零的條件下，系統(tǒng)輸出y(t)的傅氏變換Y(jω)與輸入量x(t)的傅氏變換X(jω)之比二、頻率響應(yīng)特性第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)求傳遞函數(shù)原理依次用不同頻率fi的簡諧信號(hào)去激勵(lì)被測系統(tǒng)，同時(shí)測出激勵(lì)和系統(tǒng)的穩(wěn)

5、態(tài)輸出的幅值、相位，得到幅值比Ai、相位差φi，繪制得到系統(tǒng)的幅頻和相頻特性曲線。依據(jù)：頻率保持性若x(t)=Asin(ωt+φx)則y(t)=Bsin(ωt+φy)第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性優(yōu)點(diǎn)：簡單缺點(diǎn)：效率低第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性1.一階系統(tǒng)——慣性環(huán)節(jié)(非周期環(huán)節(jié))三、常用測試裝置傳遞函數(shù)溫度濕度酒精液柱式溫度計(jì)、RC低通濾波器、彈簧-阻尼系統(tǒng)等(1)一階系統(tǒng)微分方程彈簧-阻尼系統(tǒng)kcy(t)x(t)令τ——時(shí)間常數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)決定第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性(2)一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)(3)一階系統(tǒng)頻率特性傳遞函數(shù)幅頻特性相頻特性第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性2.二階

6、系統(tǒng)——振蕩環(huán)節(jié)質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)、RLC電路、動(dòng)圈式儀表——系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度——阻尼率；——系統(tǒng)的固有頻率；kcy(t)x(t)m(1)二階系統(tǒng)微分方程質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性彈簧秤(2)二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)(3)二階系統(tǒng)頻率特性二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)：固有頻率和阻尼率幅頻特性相頻特性第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性四、環(huán)節(jié)串聯(lián)和并聯(lián)1.串聯(lián)X(s)H(s)Z(s)H1(s)H2(s)Y(s)第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性2.并聯(lián)H2(s)H1(s)H(s)X(s)Y(s)第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性五、對(duì)測量裝置要求：頻率特性好，靈敏度高，響應(yīng)快，時(shí)間滯后小

7、……設(shè)測試系統(tǒng)的輸出y(t)與輸入x(t)滿足：y(t)=A0x(t-τ0)第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性y(t)=A0x(t-τ0)y(t)=A0x(t)τ0y(t)=A0x(t-τ0)傅立葉變換測量系統(tǒng)頻率響應(yīng)波形不失真，滿足：幅頻特性相頻特性第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性一、階躍響應(yīng)1.一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)當(dāng)A=1時(shí)，輸入為單位階躍信號(hào)(函數(shù))微分方程的解為(令S=1)若系統(tǒng)輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào)，即x(t)=u(t)，則X(s)=1/s，Y(s)=H(s)/s輸入階躍信號(hào)第三節(jié)　測試裝置動(dòng)態(tài)特性0tτ①y(t)為指數(shù)曲線；②y(0)=0，y(∞)=1；③在0到∞的時(shí)間

8、范圍內(nèi)，存在過渡響應(yīng)動(dòng)誤差；④τ↑輸出