資源描述：
《熱工測試技術第2章ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第2章測量系統(tǒng)的動態(tài)特性第1節(jié)測量系統(tǒng)在瞬變參數(shù)測量中的動態(tài)特性第2節(jié)測量系統(tǒng)的動態(tài)響應第3節(jié)測量系統(tǒng)的動態(tài)標定第1節(jié) 測量系統(tǒng)在瞬變參數(shù)測量中的動態(tài)特性1.1概述1.2測量系統(tǒng)的動態(tài)特性的數(shù)學描述1.3傳遞函數(shù)1.4基本測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)3種系統(tǒng)機械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)流體系統(tǒng)1.1儀器動態(tài)特性概述3種系統(tǒng)機械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)流體系統(tǒng)1.1儀器動態(tài)特性概述任何機械系統(tǒng)的數(shù)學模型都可以應用牛頓定律來建立。機械系統(tǒng)中以各種形式出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，都可以使用質量、彈性和阻尼三個要素來描述3種系統(tǒng)機械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)流體系統(tǒng)1.1儀器動態(tài)
2、特性概述電阻、電感和電容器是電路中的三個基本元件。通常利用基爾霍夫定律來建立電氣系統(tǒng)的數(shù)學模型3種系統(tǒng)機械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)流體系統(tǒng)1.1儀器動態(tài)特性概述流體系統(tǒng)比較復雜，但經(jīng)過適當簡化也可以用微分方程加以描述1.2測量系統(tǒng)的動態(tài)特性的數(shù)學描述①用常系數(shù)線性常微分方程來描述②拉氏變換的引入③拉氏變換的形式④微分方程變換為拉氏方程式中:t為時間；數(shù)組a0，a1，…，anb0，b1，…，bm為常數(shù)。其輸入量x和輸出量y之間的關系：①用常系數(shù)線性常微分方程來描述.物理本質不同的系統(tǒng)，可以有相同的數(shù)學模型。反之，同一數(shù)學模型可
3、以描述物理性質完全不同的系統(tǒng)。因此，可拋開系統(tǒng)的物理屬性，用同一方法進行普遍意義的分析研究。從動態(tài)性能來看，在相同形式的輸入作用下，數(shù)學模型相同而物理本質不同的系統(tǒng)其輸出響應相似。說明①用常系數(shù)線性常微分方程來描述.描述系統(tǒng)運動的微分方程的系數(shù)都是系統(tǒng)的結構參數(shù)及其組合，這就說明系統(tǒng)的動態(tài)特性是系統(tǒng)的固有特性，取決于系統(tǒng)結構及其參數(shù)。①用常系數(shù)線性常微分方程來描述.用線性微分方程描述的系統(tǒng)，稱為線性系統(tǒng)。如果方程的系數(shù)為常數(shù)，則稱為線性定常系統(tǒng)；如果方程的系數(shù)不是常數(shù)，而是時間的函數(shù)，則稱為線性時變系統(tǒng)。①用常系
4、數(shù)線性常微分方程來描述.線性系統(tǒng)的特點是具有線性性質，即服從疊加原理:多個輸入同時作用于線性系統(tǒng)的總響應，等于各個輸入單獨作用時產(chǎn)生的響應之和。②拉氏變換的引入直接求解微分方程就可以得到測量系統(tǒng)對一定輸入量的響應,但在以前直接求解存在很大的難度.引入原因引入目的降低求解難度對于含有多個動態(tài)元件的復雜電路，用經(jīng)典的微分方程法來求解比較困難（各階導數(shù)在t=0+時刻的值難以確定）。拉氏變換法是一種數(shù)學上的積分變換方法，可將時域的高階微分方程變換為頻域的代數(shù)方程來求解。不需要確定積分常數(shù)，適用于高階復雜的動態(tài)電路。優(yōu)點進
5、一步說明②拉氏變換的引入用拉普拉斯變換求解的基本過程時域微分方程頻域代數(shù)方程拉氏變換拉氏逆變換求解時域解②拉氏變換的引入③拉氏變換的形式拉氏變換的形式正變換反變換從時域到復頻域的積分變換正變換③拉氏變換的形式原函數(shù):時域函數(shù)f(t)(定義在t≥0)s域函數(shù)F(s):f(t)在S域中的象函數(shù)反變換從復頻域到時域的積分變換③拉氏變換的形式時域函數(shù)f(t)(定義在t≥0)s域函數(shù)F(s)④微分方程變換為拉氏方程在初始條件為零的前提下,可將微分方程變換為拉氏方程拉氏方程x(t)是已知量，故X(S)可以求出。解此方程可得Y
6、(s)，再取反變換，即可求出y(t)。X(S)為測量系統(tǒng)的輸入量x(t)的拉氏變換Y(s)為測量系統(tǒng)的輸出量y(t)的拉氏變換1.3傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)是用輸出量與輸入量之比表示信號的傳遞關系。常見的測量系統(tǒng)為零階、一階和二階。高階系統(tǒng)可由低階系統(tǒng)組合形式逼近。分母中s的最高階為n，則該測量系統(tǒng)為n階測量系統(tǒng)一般由若干測量環(huán)節(jié)組成。若已知各組成環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，就可以得到整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，即系統(tǒng)的動態(tài)特性。下面討論串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)、反饋環(huán)節(jié)。1.3傳遞函數(shù)該測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為串聯(lián)環(huán)節(jié)1.3傳遞函數(shù)并聯(lián)環(huán)節(jié)1.3傳
7、遞函數(shù)并聯(lián)環(huán)節(jié)1.3傳遞函數(shù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)反饋包括正反饋和負反饋兩種反饋環(huán)節(jié)1.3傳遞函數(shù)反饋環(huán)節(jié)1.3傳遞函數(shù)正反饋X1(s)和X2(s)相加反饋環(huán)節(jié)1.3傳遞函數(shù)負反饋X1(s)和X2(s)相減負反饋用的多傳遞函數(shù)：1.4基本測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)①零階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)②一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)③二階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)①零階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)②一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)微分方程形式拉氏變換形式τ=a1/a0k=b0/a0傳遞函數(shù)以熱電偶測量介質溫度T0為例一階測量系統(tǒng)舉例②一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)當熱電偶突然放入溫度為T
8、0的熱水中，每一瞬間傳給熱電偶熱接點的熱量為dQ：dQ=hA(T0-T)dt②一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)h為對流時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；A為熱電偶熱接點的表面積T為熱電偶的瞬間溫度每一瞬間傳給熱電偶熱接點的熱量dQ=hA(T0-T)dt②一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)每一瞬間傳給熱電偶熱接點的熱量dQ=hA(T0-T)dt②一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)若熱電偶吸收熱量dQ后，溫度上升dT,則：在
