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一、二阶系统的动态特性

2016-11-08 09:36:21 | 人围观 | 评论:

1.一阶测量装置的特性
一阶系统:包括液柱式温度计,RC滤波电路,弹簧、阻尼振子。
传递函数是 , , R=热阻,电阻;C=热容,电容;
幅频特性是 ,相频特性是从公式可看出,输出的幅值是降低的,相位是滞后的.

一阶系统的特性:
(1).一阶测量装置适用用于测量缓变或低频的被测量。
(2).当激励频率ω远小于1/τ 时, 其A(ω)值接近于1(误差不超过2%),输入和输出幅值几乎相等。
(3).时间常数是反映一阶系统特性的重要参数。时间常数实际上决定了该装置适用的频率范围。
(4).一阶系统的伯德图表明在频率为 1/τ处(称为转折频率),该点折线偏离实际曲线的误差最大。

2.二阶测量装置的特性:
包括动圈式振子中,固定的永久磁铁形成的磁场和通电线圈形成的动圈磁场相互作用,形成的电磁转矩,该转矩使线圈偏转运动,运动规律可用二阶系统描述。弹簧、质量、阻尼振子系统;RLC电路;其中,系统的固有频率 和系统的阻尼比 需要根据具体情况判断。系统组成后,或调整完成后,其阻尼比、固有频率、灵敏度也随之而定。

二阶系统的特性:
(1).当ω<<ωn时,H(ω)≈1;当ω>>ωm 时,H(ω)→0。
(2).影响二阶系统动态特性的参数是:固有频率和阻尼比。
(3).在ω=ωn 附近,系统的幅频特性受阻尼比影响最大,当ω≈ωn时,系统发生共振。
(4).根据二阶系统的脉冲响应函数:
在ω<<ωn时,φ(ω)很小,且与频率近似成正比增加。
在ω>>ωn时, 接近-180度,输出信号与输入信号反相。
在ω靠近ωn区间时,φ(ω) 随频率的变化而剧烈变化,当ζ越小,这种变化越剧烈。
二阶系统是一个震荡环节。要选择一个恰当的固有频率与阻尼比的组合,从而获得较小的误差与较较宽的工作频率范围。一般取ω< =(0.6~0.8)ωn,ζ=(0.65~0.7)。
测试装置对任意输入的响应
实现不失真测量的条件
(1).A(ω)=Ao= 常数,φ(ω) =-toω。
(2).若测试的结果用作反馈控制信号,则相位误差应力求小。
信号需要前置处理,过滤非信号频带内的噪声,以免影响信噪比。
一阶装置时间常数越小越好。
测试装置动态特性的测试
频率响应法。
阶跃响应法:欠阻尼二阶装置的阶跃响应,利用公式求出阻尼比,再利用公式求出固有频率。
负载效应:某装置由于后接另一装置而产生和种种现象,称为负载效应。
减轻负载效应的措施:
(1)提高后续环节(负载)的输入阻抗。
(2)在原来两个相联接的环节之中,插入高输入阻抗、低输出阻抗的放大器,以便一方面减小从前环节吸取能量,另一方面在承受后一环节(负载)后又能减小电压输出的变化,从而减轻负载效应。
(3)使用反馈或零点测量原理,使后面环节几乎不从前环节吸取能量。




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