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《机械工程测试课件》ppt模板

  • 素材大小:543.50 KB
  • 素材授权:免费下载
  • 更新时间:2016-11-13
  • 素材类别:高校大学PPT
  • 素材格式:.ppt
  • 关键提要:工学
  • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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这是一个关于《机械工程测试课件》ppt模板,主要介绍测试系统的概念、测试系统的动态特性 、测试系统特性对测量结果的影响 、测试系统特性的测量方法。欢迎点击下载哦。

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《机械工程测试课件》ppt模板

PPT内容


理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入-输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。
蓝若水
十月传奇
哥弟官方旗舰店
有关测试和测试装置的若干术语
1、测量、计量和测试
2、测量装置的误差和精确度
3、量程和测量范围
4、信噪比(SNR)
5、动态范围
(一)用传递函数或频率响应函数描述系统的传递特性  ;
(二)测试系统对典型激励的响应函数 ;
(三)测试系统特性参数的实验测定 ;
(一)用传递函数或频率响应函数描述 系统的传递特性
若系统的初始条件为零,对式(2-4)作拉氏变换得
将输入和输出两者的拉普拉斯变换之比定义为传递函数H(s),即
传递函数特性:
 1)H(s)和输入无关,只反映系统特性;
  2)H(s)只反映系统的响应特性而和具体的物理结构无关。同一个传递函数可能表示完全不同的物理系统;
 3)H(s)虽然和输入无关,但对系统任意给定的输入都确定地给出了相应的输出信号;
 4)H(s)的分母完全由系统(包括测量系统和被研究设备)的结构所决定,而分子则和输入点的位置、所测变量或测点分布情况有关;
2、  频率响应函数
          根据定常线性系统的频率保持特性,系统对简谐信号的激励产生的稳态输出也是简谐信号
频率响应函数
频率响应函数的求法
            对于稳定的线性定常系统,可设s=jω,亦即原s=a+jb中的a=0,b= ω ,此时式变为
上式即为信号章节中叙述过的单边傅立叶变换公式。
在推导传递函数时,系统的初始条件设为零。而对于一个从t=0开始所施加的简谐信号激励来说,采用拉普拉斯变换解得的系统输出将由两部分组成:由激励所引起的、反映系统固有特性的
蓝若水
十月传奇
哥弟官方旗舰店
传递函数和频率响应函数 的区别
在推导传递函数时,系统的初始条件设为零。而对于一个从t=0开始所施加的简谐信号激励来说,采用拉普拉斯变换解得的系统输出将由两部分组成:由激励所引起的、反映系统固有特性的瞬态输出以及该激励所对应的系统的稳态输出。
对频率响应函数H(jω),当输入为简谐信号时,在观察的时刻,系统的瞬态响应已趋近于零,频率响应函数表达的仅仅是系统对简谐输入信号的稳态输出。
用频率响应函数不能反映过渡过程,必须用传递函数才能反映全过程。
伯德图
将自变量ω用对数坐标表达,幅值A(ω)用分贝(dB)数来表达,所得的对数幅频曲线与对数相频曲线称为伯德(Bode)图。
奈奎斯特图
将系统H(jω)的实部P(ω)和虚部Q(ω)分别作为坐标系的横坐标和纵坐标,画出它们随ω变化的曲线,且在曲线上注明相应频率。
(1)一阶惯性系统
 若系统满足
则称该系统为一阶测试系统或一阶惯性系统。
 令
   K=b0/a0-系统静态灵敏度 ;
   τ=a1/a0  -系统时间常数 。
 作拉氏变换,有
故系统的传递函数为
例:右图示出一液柱式温度计,则输入与输出间有下述关系
R-传导介质的热阻;
 C-温度计的热容量。
 两边作拉普拉斯变换,并令τ=RC(τ为温度计时间常数),则有
系统的传递函数 :
系统的频率响应函数 :
液柱式温度计的传递特性是一个一阶惯性系统特性。系统传递特性的幅频与相频特性分别为 :
下图给出另外两个一阶系统的例子,由系统的相似性理论可知,它们都具有与图2.61所示液柱式温度计相同的传递特性,请自行加以推导验证。
一阶系统特性
1、当激励频率    远小于1/    时,其        值接近于1,输出与输入几乎相等。  
2、时间常数      是反映一阶系统特性的重要参数。 在            处,       为0.707(-3dB),相角滞后450。
3、一阶系统的波德图可以用一条折线来近似描述。
(2)二阶系统
这便是二阶系统的微分方程式。
 令
                  :系统静态灵敏度;
:系统无阻尼固有频率(rad/s);
:系统阻尼比。
  并对式(2.159)两边作拉普拉斯变换得
系统的传递函数:
系统的频率响应函数则为 :
这种加速度传感器是以被测物体的-   为输入,以质量m 相对于壳体的位移Z01为输出,则式(3-24)可以改写为:
则可以得到系统的幅频和相频特性:
二阶系统的伯德图和乃奎斯特图
阻尼比 和固有频率取决于传感器的结构参数,传感器一经制造调整和安装完毕,它们也就随之而定。
    研究传感器的幅频、相频特性对传感器的选择具有重要的意义。例如,通过上面的分析我们可以看出,加速度传感器测量频率上限的选择取决于幅频特性曲线的共振频率。但是共振频率又和加速度传感器的固定方式有关,出厂时它的幅频曲线是在刚性连接的固定情况之下得到的,而在实际应用中,却很难做到刚性连接,其固有频率和使用上限均有所下降,所以我们可以根据传感器特性和测量信号的频率范围选择合适的传感器。
图示出了其它形式的二阶系统,根据系统相似性原理,它们具有与弹簧秤相同的传递函数和频率响应函数,请自行推导。
由不为常量引起的失真称为幅值失真,而由与之间非线性关系引起的失真称为相位失真。机械信号经过线性测量系统所产生的幅值失真和相位失真均不会产生新的频率分量,又称为线性失真。
二、测试系统不失真测试的频率范围
1、一阶装置不失真测试的频率范围
从一阶装置的幅频、相频特性曲线图可以看出,当
实验求脉冲响应函数简单明了,产生一个冲击信号,再测量系统输出就可以了。
蓝若水
十月传奇
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