汽车试验学测量仪表的技术特性分析解析课件.ppt

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1、2测试仪表的技术特性测试仪表的组成测试仪表的静态特性测试仪表的动态响应特性测试仪表动态特性的测定12.1测量仪表测试系统的组成(瞬态转向试验)非电量信号数据处理设备校准设备传感器信号调理器记录仪定度设备22.1测量仪表测试系统的主要特征静态特征x(t)=const动态特征x(t)≠const理想测试系统特性：单值、确定的输入输出关系单向线性系统输入x(t)系统h(t)输出y(t)测试系统对被测量的影响可以忽略动态测试需要32.2测量仪表的静态特性输入输出的一般表述a0即使输入为0，输出仍不为0，即零漂a1,……an理想的测试系统？？？42.2测量仪表的静态特性静态特性的评价指标

2、灵敏度、非线性度、回程误差、分辨率、零点漂移、测量范围1）灵敏度S(ensitivity)=dy/dx若S=dy/dx=y/x线性系统真实系统变灵敏度、灵敏度漂移dydx零点漂移52.2测量仪表的静态特性2）非线性度实际输入输出关系相对理想线性关系的偏离度非线性度=B/YFS*100%理想线性关系的确定B62.2测量仪表的静态特性3）回程误差磁化，死区dh反向输入正向输入72.3测量仪表的动态特性典型测试系统的动态响应特性零阶系统a0y(t)=b0x(t)一阶系统a1y’(t)+a0y(t)=b0x(t)二阶系统a2y“(t)+a1y’(t)+a0y(t)=b0x(t)82.3

3、测量仪表的动态特性叠加性比例性微分性积分性频率保持性92.3测量仪表的动态特性叠加性n个输入同时作用于系统时的输出，等于这些输入单独作用于系统时系统各输出的和，即：若102.3测量仪表的动态特性比例性若系统的输入增加k倍，则输出也增大k倍，即：若：则：112.3测量仪表的动态特性微分性系统输入微分的输出，等于原输入所引起输出的微分，即：若：则：122.3测量仪表的动态特性积分性若系统的初始状态为零，则系统输入积分的输出，等于原输入所引起输出的积分，即：若：则：132.3测量仪表的动态特性频率保持性若系统的输入为某一频率的简谐函数，则系统的稳态输出亦是与之同频率的简谐函数，只是幅

4、值和相位有所不同。证明如下：若：由比例性得：据微分性有：据叠加性有：14152.3测量仪表的动态特性频率保持性的作用可以利用线性系统的频率保持特性消除干扰(爆震1-10KHZ、平顺试验)若已知某线性系统输入的频率，则该系统输出的频率必然与之相同，其它频率的信号就是来自外界的干扰——噪声可以利用线性系统的频率保持性判断系统的属性对于一个未知系统，若输出的频率与输入的频率相同，则该系统一定是一线性系统162.3测量仪表的动态特性零阶系统传递函数特性参数典型系统：电位器式位移传感器，？？172.3测量仪表的动态特性一阶系统传递函数特性参数典型系统：RC滤波电路，热敏电阻测温182.3

5、测量仪表的动态特性一阶系统192.3测量仪表的动态特性二阶系统传递函数特性参数固有频率阻尼典型系统（加速度传感器）20最大值？2.3测量仪表的动态特性二阶系统212.4典型输入下的动态响应研究系统动态特性的目的就在于要深入地了解测试系统的动态响应（即输出），确定系统输入输出间的差异。测试系统的阶跃响应（操纵性试验中的阶跃转向）测试系统的单位脉冲响应（车身模态的脉冲激励）测试系统的单位斜坡响应222.4典型输入下的动态响应阶跃响应对系统突然加载或突然卸载均属阶跃输入。阶跃输入信号是一种常见的基本信号，其输入方式既简便易行，又能充分揭示系统的动态特性。阶跃输入信号的函数表达式为：t

6、＞0t≤0式中：A——阶跃幅值，当A＝1时称为单位阶跃，工程测试中所谈到的阶跃响应，均是指在单位阶跃输入下，系统的响应。23单位阶跃函数x(t)的拉氏变换,将其代入一阶系统的传递函数式并整理得：拉氏逆变换得一阶系统的阶跃响应函数在灵敏度归一化（K＝1）的情况下，常将系统的输出与输入之差定义为系统的动态误差，用e(t)表示，即：2.4典型输入下的动态响应24在t＝0点的切线斜率，据此，在系统参数未知的情况下，由一阶系统阶跃响应的实验曲线可确定其时间常数τ；t=4τ时，Y(t)=0.982，此时系统输出值与系统稳态响应值之差不足2％。因此,工程上常将t=0-4τ时间段系统的输出称为

7、瞬态，t＞4τ时，认为系统已进入稳态。τ越小，系统进入稳态所需的时间就短；反之，系统进入稳态的时间就长。一阶系统的阶跃响应和动态误差曲线a－阶跃响应曲线b－动态误差曲线25将单位阶跃函数的拉氏变换代入二阶系统的传递函数并整理得：对上式进行拉氏逆变换得：(ζ＜1)(ζ=1)(ζ＞1)测试系统的动态误差为：2.4典型输入下的动态响应26由前述分析知,当测试系统的响应时间时，动态误差，即测试系统没有稳态误差。但系统的响应在很大程度上决定于阻尼比和固有频率,如图所示。系统固有频率越高,系统的响应越快