1、傳感器與測試技術(shù)參考書目:1.賈民平,張洪亭,周劍英.測試技術(shù).高等教育出版社2.黃長藝,嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社3.吳正毅.測試技術(shù)與測試信號(hào)處理.北京:清華大學(xué)出版社先修課程:高等數(shù)學(xué)、電工學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)第一章 緒 論掌握測試等基本概念123測量誤差的概念4本章學(xué)習(xí)要求：重點(diǎn)：測試系統(tǒng)的構(gòu)成掌握測試系統(tǒng)的組成了解測試技術(shù)的發(fā)展趨勢揭示和探索客觀世界的規(guī)律方法:理論分析實(shí)驗(yàn)測量 1.1 測試技術(shù)的基本概念測量： 確定被測對(duì)象屬性量值為目的的全部操作電子卡尺玻璃管溫度計(jì)結(jié)論： 測量是一種靜態(tài)的，相對(duì)孤立的記錄性操作. “定量” 1.1 測試技術(shù)的基本概念 是具有試驗(yàn)

2、性質(zhì)的測量，或者可以理解為測量和試驗(yàn)的綜合。 激光測距檢測車體外形室內(nèi)監(jiān)控測試：1.2 測試方法和測試系統(tǒng)直接測試和間接測試接觸測試和非接觸測試非電測法和電測法測試方法非電量電測法優(yōu)點(diǎn)：能連續(xù)測量，自動(dòng)記錄，便于通過反饋去自動(dòng)控制和調(diào)整生產(chǎn)過程通過電量放大器很容易將被測量放大很多倍，可測極其微小的量既可測靜態(tài)量也可測動(dòng)態(tài)量，而且可測瞬態(tài)量可以有線或無線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙測可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)測試以及分析和處理測試數(shù)據(jù)傳感器中間變換裝置顯示記錄裝置 傳感器將被測物理量(如噪聲,溫度) 檢出并轉(zhuǎn)換為電量，中間變換裝置對(duì)接收到的電信號(hào)用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行信號(hào)分析，顯示記錄裝置則

3、測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其它自動(dòng)控制裝置。 信息轉(zhuǎn)換信息提取測試系統(tǒng)： 典型測試系統(tǒng) 根據(jù)測試任務(wù)復(fù)雜程度的不同，測試系統(tǒng)中傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置等每個(gè)環(huán)節(jié)又可由多個(gè)模塊組成。 機(jī)床軸承故障監(jiān)測系統(tǒng)中的中間變換裝置就由帶通濾波器、A/D變換和計(jì)算機(jī)中的FFT分析軟件三部分組成。測試系統(tǒng)中傳感器為加速度計(jì)，它負(fù)責(zé)將機(jī)床軸承振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；帶通濾波器用于濾除傳感器測量信號(hào)中的高、低頻干擾信號(hào)和對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，A/D信號(hào)采集卡用于對(duì)放大后的測量信號(hào)進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；FFT（快速傅里葉變換）分析軟件則對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行FFT變換，計(jì)算出信號(hào)的頻譜；最后由計(jì)算機(jī)顯

4、示器對(duì)頻譜進(jìn)行顯示。另外，測試系統(tǒng)的測量分析結(jié)果還可以和生產(chǎn)過程相連，當(dāng)機(jī)床振動(dòng)信號(hào)超標(biāo)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止加工廢品的產(chǎn)生。 1.3 測試技術(shù)的工程應(yīng)用 在工程領(lǐng)域，科學(xué)實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術(shù)。測試技術(shù)應(yīng)用涉及到航天、機(jī)械、電力、石化和海洋運(yùn)輸?shù)让恳粋€(gè)工程領(lǐng)域。 1.3 測試技術(shù)的工程應(yīng)用 轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。 在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。1. 機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗2. AGV自動(dòng)送貨車

5、 超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。香港理工AGV模型 1.3 測試技術(shù)的工程應(yīng)用3. 生產(chǎn)加工過程監(jiān)測 切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、紅外接近開關(guān)傳感器等。 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。4. 流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控 在汽車、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測量和出廠檢驗(yàn)。 圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水

6、溫度、燃油壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對(duì)抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測量機(jī)床加工精度測量5. 產(chǎn)品質(zhì)量測量 為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測試技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運(yùn)行狀況。 圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測器6. 樓宇控制與安全防護(hù) 在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測試技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)

7、傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度) 液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測)。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器7. 家庭與辦公自動(dòng)化8. 工業(yè)檢測9. 交通10. 日常生活11. 航空航天宇宙飛船飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場、振動(dòng)測量。“阿波羅10”飛船對(duì)3295個(gè)參數(shù)進(jìn)行檢測，其中： 溫度傳感器559個(gè) 壓力傳感器140個(gè) 信號(hào)傳感器501個(gè) 遙控傳感器142個(gè) 專家說：整個(gè)宇宙飛船是高性能傳感器的集合體12. 未來世界智能房屋（自動(dòng)識(shí)別主人，太陽能提供能源）智能衣服（自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度）智能公路（自動(dòng)顯示、記錄公路的壓力、溫度、車流量）智能汽車

8、（無人駕駛、衛(wèi)星定位） 聲學(xué)照相機(jī)球型陣列是為測量小型設(shè)備和在有限制空間中（例如車艙內(nèi)）對(duì)于高頻聲源定位而設(shè)計(jì)的48/120通道測量系統(tǒng)。數(shù)字人工頭測試系統(tǒng)采集的結(jié)果可以直接存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)卡中，在人工頭前端的插槽內(nèi)，儲(chǔ)卡可以直接插拔。RC 遠(yuǎn)程控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)HMS .0所有功能的遠(yuǎn)程控制，其中RC 遠(yuǎn)程控制器包括藍(lán)牙適配器及PDA組成。鼠標(biāo):光電位移傳感器攝像頭:CCD傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡 + D/A卡14. PC機(jī)中的測試技術(shù)應(yīng)用 1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 1. 不斷提高測試系統(tǒng)的測量精度、量程范圍、延 長使用壽命、提高可靠性： 2. 應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測

9、領(lǐng)域3. 新型、集成化、智能化傳感器4. 發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)5. 測量信號(hào)處理方面_虛擬儀器技術(shù)1.5 測試裝置中常用術(shù)語 量程：指測試裝置示值的上、下范圍之差。測量范圍：指在該裝置規(guī)定的極限誤差范圍內(nèi)所能測量的被測量的范圍，對(duì)于動(dòng)態(tài)測試裝置，要給出頻率的測量范圍。1.5 測試裝置中常用術(shù)語 絕對(duì)誤差（示值誤差）： 示值誤差=指示值-真值 =Ax0在實(shí)際測量中，被測量的真值是不知道的，通常用實(shí)測量的算術(shù)平均值或滿足規(guī)定精度的測量值作為真值。例如：用一級(jí)精度壓力表去鑒定二級(jí)精度壓力表，那么，一級(jí)精度壓力表的測量值就作為二級(jí)精度的壓力真值使用。1.5 測試裝置中常用術(shù)語 某采購員分別在三家

10、商店購買100kg大米、10kg蘋果、1kg巧克力，發(fā)現(xiàn)均缺少約0.5kg，但該采購員對(duì)賣巧克力的商店意見最大，是何原因？ 對(duì)于不同的被測量，用絕對(duì)誤差往往很難評(píng)定其測量結(jié)果的優(yōu)劣，通常用相對(duì)誤差來評(píng)定。相對(duì)誤差及精度等級(jí) 示值相對(duì)誤差（測量誤差）:通常,希望示值落在儀表滿度值的2/3以上滿度相對(duì)誤差(引用誤差)：我國規(guī)定電工儀表精確度等級(jí)有0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七級(jí)。0.1級(jí)即表示引用誤差是0.1%。儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和基本誤差 例：某指針式電壓表的精度為2.5級(jí)，用它來測量電壓時(shí)可能產(chǎn)生的滿度相對(duì)誤差為+/-2.5% 。 例：溫度表: 0.5級(jí),量程100度,

11、可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差? 用其測80度溫度時(shí),示值相對(duì)誤差? 10度溫度時(shí),示值相對(duì)誤差?通常: 最大絕對(duì)誤差不變,示值相對(duì)誤差隨示值的減小而增大 例1：欲測240N左右的壓力，要求測量示值相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于0.6%，問若選用量程為250N的測力計(jì)，其精度應(yīng)選哪一級(jí)？若選用量程為300N和500N的測力計(jì)，其精度又分別選哪一級(jí)？例2：已知待測溫度約為60左右。現(xiàn)有兩只溫度計(jì)，一只為0.5級(jí)，測量范圍為0300；另一只為1.0級(jí)，測量范圍為080。問選用哪一只溫度計(jì)較好？為什么？測80度的溫度, A: 0.5級(jí)的0-300度 B: 1.0級(jí) 0-100度通常,希望示值落在儀表滿度值的2/3以

12、上例：某指針式萬用表的面板如圖所示，問：用它來測量直流、交流（）電壓時(shí)，可能產(chǎn)生的滿度相對(duì)誤差分別為多少？例：用指針式萬用表的10V量程測量一只1.5V干電池的電壓，示值如圖所示，問：選擇該量程合理嗎？ 用2.5V量程測量同一只1.5V干電池的電壓，與上圖比較，問示值相對(duì)誤差哪一個(gè)大？第三章 測試系統(tǒng)特性測試裝置與線性系統(tǒng)123不失真測試系統(tǒng)4本章學(xué)習(xí)要求：重點(diǎn)：測試系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性測試系統(tǒng)靜態(tài)特性測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性1.測試裝置與線性系統(tǒng)測試系統(tǒng)，依據(jù)研究對(duì)象不同，含義的伸縮性很大，既可指一個(gè)復(fù)雜裝置的測試系統(tǒng)，也可能是指該測試系統(tǒng)的各組成環(huán)節(jié)，例如傳感器、放大器、中間變換電路，記錄器。為從

13、測試裝置的輸出中識(shí)別其輸入，必須研究測試裝置輸出、輸入及測試裝置三者之間的關(guān)系。 工程測試一般總是希望測試裝置的測出信號(hào)能不失真地反映被測的信號(hào)，為此對(duì)測試裝置的傳輸特性提出了一些基本要求。 1.1 測試系統(tǒng)基本要求 理想的測試系統(tǒng)應(yīng)該具有單一的、確定的輸入輸出關(guān)系。對(duì)于每一輸入量都應(yīng)該只有單一的輸出量與之對(duì)應(yīng)。知道其中一個(gè)量就可以確定另一個(gè)量。其中以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。 xy線性xy線性xy非線性在實(shí)際測試工作中，把測試系統(tǒng)在一定條件下，看成一個(gè)線性系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。測試裝置的輸入量x(t)和輸出量y(t)都是時(shí)間的函數(shù)，如果它們之間的關(guān)系可以用線性常微分方程來描述，即1.2

14、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 稱該系統(tǒng)為時(shí)不變線性系統(tǒng)，也稱定常線性系統(tǒng)。通常，nm，表明系統(tǒng)是穩(wěn)定的，及系統(tǒng)的輸入不會(huì)使輸出發(fā)散。系統(tǒng)均為常數(shù)，不隨時(shí)間變化。線性時(shí)不變系統(tǒng)有以下主要性質(zhì)：1、疊加性作用于線性系統(tǒng)的各個(gè)輸入所產(chǎn)生的輸出是互不影響的。在分析眾多復(fù)雜輸入時(shí)，可以先分析單個(gè)輸入的作用時(shí)的輸出，然后將所有輸出疊加即為總輸出。若則2、比例特性若則對(duì)于任意常數(shù)k3、微分特性：系統(tǒng)對(duì)輸入微分的響應(yīng)等于對(duì)原輸入響應(yīng)的微分。若則4、積分特性：如果系統(tǒng)的初始狀態(tài)為零，則系統(tǒng)對(duì)輸入積分的響應(yīng)等于原輸入響應(yīng)的積分若則5、頻率保持特性若則也就是說信號(hào)經(jīng)過測試裝置后，幅值可能放大或縮小，相位也可能發(fā)生變化，但頻

15、率不會(huì)變化判斷一個(gè)系統(tǒng)是否是線性系統(tǒng)，只要判斷該系統(tǒng)是否滿足疊加性和比例性。若滿足就是線性系統(tǒng)。線性時(shí)不變系統(tǒng)的這些性質(zhì)，特別是疊加特性和頻率保持特性，對(duì)測試工作十分有用。例如，知道了線性時(shí)不變系統(tǒng)的輸入激勵(lì)頻率，那么可以判定所得的響應(yīng)信號(hào)中只有與輸入頻率同頻率的分量才是輸入所引起的，而其他頻率分量都是噪聲。2. 靜態(tài)特性（靈敏度、線性度、回程誤差）：是指被測信號(hào)是常值時(shí)，其測出信號(hào)與被測信號(hào)之間所呈現(xiàn)的關(guān)系a) 線性度 線性度是指測試裝置的輸出與輸入的比值保持常數(shù)比例關(guān)系的程度。在進(jìn)行測試裝置靜態(tài)標(biāo)定時(shí)，一般用實(shí)驗(yàn)來確定其輸出-輸入的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此繪制的曲線稱為標(biāo)定曲線，對(duì)該曲線可用多種方法

16、（端值法，最小二乘法擬合出一條直線）。 標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度就是線性度。 線性誤差=B/A100%表征測試系統(tǒng)輸入、輸出關(guān)系保持常值線性比例關(guān)系的程度，是測試系統(tǒng)一個(gè)非常重要的精度指標(biāo)B標(biāo)定曲線偏離擬合曲線的 最大偏差A(yù)輸出范圍b)靈敏度（表征測試裝置對(duì)輸入量變化的反應(yīng)能力） 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)，則定義: S=y/x 理想測試裝置的靈敏度為常數(shù)，而一般測試裝置的靈敏度是一個(gè)變量，此時(shí)常用擬合直線的斜率作為該測試裝置的靈敏度。例如：有一位移傳感器，每給以1um的位移量（輸入信號(hào)的變化量），能得到0.2mV的輸出，則其靈敏度為S=0.2mV/um。靈

17、敏度的量綱由輸入和輸出的量綱決定。當(dāng)它們的量綱相同時(shí)，靈敏度又稱為“放大倍數(shù)”或“增益”。靈敏度為常數(shù)是線性系統(tǒng)的特征之一。分辨力 描述測量裝置對(duì)被測量變化的反應(yīng)能力，他是指輸出指示裝置對(duì)輸入微小變化的響應(yīng)能力。 一般規(guī)定數(shù)字裝置的分辨力就是最后一位變化一個(gè)字的大小，模擬裝置的分辨力是指示標(biāo)尺分度值的一半。 某數(shù)字電壓表的量程為2V，各位最大讀數(shù)為1.9999V，最末位變化一位的大小為0.0001V，則其分辨力為0.1mV。注意：S并非越高越好，S越高，就越容易受到外界干擾的影響，即裝置的穩(wěn)定性越差靈敏度是否越高越好？c) 回程誤差 測試系統(tǒng)當(dāng)輸入量由小增大和由大減小的測試過程中，對(duì)于同一個(gè)輸

18、入量，所得輸出量不一致的程度。 在數(shù)值上用同一輸入量下所得到的兩個(gè)數(shù)值不同的輸出量之間差值最大者為hmax與測量系統(tǒng)滿量程輸出值A(chǔ)比值的百分?jǐn)?shù)表示則定義回程誤差為 回程誤差=(hmax/A)100%為什么會(huì)產(chǎn)生回程誤差？ 由遲滯現(xiàn)象產(chǎn)生的，即由于裝置內(nèi)部的彈性元件、磁性元件的滯后特性以及機(jī)械部分的摩擦、間隙、灰塵積塞等原因造成的。 靜態(tài)特性傳遞函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù) 3.動(dòng)態(tài)特性：當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)，測試系統(tǒng)所表現(xiàn)出的響應(yīng)特性,測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的好壞主要取決于測試系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)，而且與輸入信號(hào)有關(guān)。時(shí)域微分方程(1) 時(shí)域微分方程 已知系統(tǒng)輸入，通過求解微分方程，就可求得系統(tǒng)的響應(yīng)，根據(jù)輸入輸出

19、之間的傳輸關(guān)系就可確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。求解復(fù)雜，使用不方便。(2) 傳遞函數(shù) 在初始條件為零的前提條件下，對(duì)微分方程的兩邊做拉普拉斯變換，可以得到：將輸出量和輸入量兩者的拉普拉斯變化之比定義為該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(s)，即(2) 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)特點(diǎn)： 只反映系統(tǒng)本身的傳輸特性，與輸入和初始條件無關(guān)，與系統(tǒng)具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。只反映系統(tǒng)本身的傳輸特性，與系統(tǒng)具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。對(duì)實(shí)際的物理系統(tǒng)，輸入和輸出具有不同的量綱，傳遞函數(shù)通過系統(tǒng)反映出輸入輸出量綱的變換關(guān)系。分母取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分母的最高冪次代表了系統(tǒng)的階數(shù)。(3) 頻率響應(yīng)函數(shù)根據(jù)定常線性系統(tǒng)的頻率保持特性，若輸入為一正弦信號(hào)則穩(wěn)態(tài)時(shí)

20、的輸出是與輸入同頻率的正弦信號(hào)但其幅值和相位角通常不等于輸入信號(hào)的幅值和相位角。輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值比和相位差都是輸入信號(hào)頻率的函數(shù)。(3) 頻率響應(yīng)函數(shù)定常線性系統(tǒng)在正弦信號(hào)的激勵(lì)下起穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比定義為該系統(tǒng)的幅頻特性。穩(wěn)態(tài)輸出和輸入的相位差定義為該系統(tǒng)的相頻特性。二者統(tǒng)稱為系統(tǒng)的頻率特性。相頻和幅頻構(gòu)成的復(fù)數(shù)稱為頻率響應(yīng)函數(shù)。在傳遞函數(shù)H(s)中，令即便可求得頻率響應(yīng)函數(shù)由于系統(tǒng)的初始條件為零，因此系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)就成為輸出的傅氏變換與輸入的傅氏變換之比，即(3) 頻率響應(yīng)函數(shù)幅頻特性：相頻特性：4. 一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性：可用一階微分方程來描述的系統(tǒng)對(duì)于以上的微分

21、方程，總可以將其改寫為標(biāo)準(zhǔn)歸一化的形式對(duì)一般的一階系統(tǒng)，微分方程的一般形式為：式中，=a1/a0,具有時(shí)間的量綱，稱為時(shí)間常數(shù)；S=b0/a0，是一階系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度常數(shù)。對(duì)歸一化方程作拉氏變換得：一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：S為系統(tǒng)靈敏度,為了分析方便，令S=1,將系統(tǒng)作為歸一化系統(tǒng)令可得一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)幅頻特性：相頻特性：一階系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）一階系統(tǒng)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)，只有遠(yuǎn)小于1/時(shí)，幅頻特性A()才接近為一階系統(tǒng)的幅頻曲線和相頻曲線1，且相差沿近似斜直線趨近于0，信號(hào)通過系統(tǒng)后，各頻率成分的幅值基本保持不變。因此一階裝置值適用于測量緩變或低頻信號(hào)。（2）時(shí)間常數(shù)決定了一階系統(tǒng)適用的頻率范圍

22、，從幅頻特性曲線和相頻特性曲線可以看到，當(dāng)= 1/時(shí)，輸出輸入的幅值比A()降為0.707（-3dB），此點(diǎn)對(duì)應(yīng)著輸出信號(hào)的功率衰減到輸入信號(hào)的半功率的頻率點(diǎn)，此點(diǎn)被視為系統(tǒng)信號(hào)通過的截止點(diǎn)。是一階系統(tǒng)的重要特征參數(shù)，它決定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。 越小，轉(zhuǎn)折頻率就越大，測試信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍就越寬。求信號(hào)x(t)=9cos(t+45) +12cos(4t+30),通過一階系統(tǒng)后的輸出y(t)。 設(shè)該系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)=1s,系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度為S=5。5. 二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性：對(duì)一般的二階系統(tǒng)，微分方程的一般形式為：對(duì)于以上的微分方程，總可以將其改寫為標(biāo)準(zhǔn)歸一化的形式式中，是系統(tǒng)的固有頻率是系統(tǒng)的阻尼比（01）時(shí)，二階系統(tǒng)的頻率特性和一階系統(tǒng)的頻率特性甚為接近，此時(shí)系統(tǒng)近似為一階系統(tǒng)。當(dāng)很小（0 0.4）時(shí)，在= n處，系統(tǒng)發(fā)生共振。當(dāng)選取=0.6-0.8， （0.6-0.8） n時(shí)，A() 1，對(duì)應(yīng)的頻率范圍最大，()與近似線性關(guān)系，在這種情況下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)誤差較小。 n處是系統(tǒng)的共振點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)的幅值最大，相位滯后90 作為實(shí)用裝置，要避免系統(tǒng)進(jìn)入該頻率點(diǎn)。n段， ()很小，且和頻率近似成正比增加n段， ()趨近于-180 ，即輸出信號(hào)幾乎和輸入信號(hào)反相在靠近n段， ()隨頻率的變化而劇烈變化，而且越小，這種變化卻劇烈 n越大，系統(tǒng)保持動(dòng)態(tài)誤