第二章 测试装置的基本特性 讲义(12)

机械工程测试

A ω 不等于常数时所引起的失真称为幅值失真， 与 之间的非线性关系所引起的失真称为相位失真。

下图为信号中不同频率成份通过测量装置的输出：

从实现测量不失真条件和其他工作性能综合来看，对一阶装置而言，如果时间常数 越小，则装置的响应越快，近于满足测试不失真条件的频带也越宽。所以一阶装置的时间常数 原则上越小越好。

对于二阶装置，在 <0.3 范围内，A ω 在该频率范围内变化不超过10%，若用于测量，则波形输出失真很小。在ξ=0.6~0.8时，可获得较为合适的综合特性。计算表明，当ξ=0.7时，在0~0.58 的频率范围内，幅频特性A ω 的变化不超过5%，同时相频特性 也接近于直线，因而所产生的相位失真也很小。

第五节 测试装置动态特性的测试

一、频率响应法

通过稳态正弦激励实验可求得装置的动态特性。对装置施以正弦激励，在输出达到稳态后，测量输入和输出的幅值比和相位差。这样可得该激励频率f下装置的传输特性。

对于一阶装置。主要的动态特性参数是时间常数 ，可以通过幅频和相频特性：

A =1

机械工程测试

φ ω = arctan ( )

直接确定 值。

对于二阶装置，动态特性参数为有固有频率 和阻尼比ξ。在 = 时处，输出对输入的相位滞后角为900，该点斜率直接反映了阻尼比的大小。但相角测量较困难，通常通过幅频曲线估计其参数。对于欠阻尼系统，当ξ很小时，峰值频率 ≈ 。在幅频特性曲线上，在峰值的1/ 交于a、b两点，他么对应的频率

将是 1、 2，而且阻尼比的估计

值可取为

ξ= 2 1

有时也可由A 和实验中最低

频的幅频特性值A 0 ，利用下式

来求得：

A 1=单一正弦波测频响的方法：

选定一个信号频率，在信号分析仪上直接读取传递函数中该频率下的幅值比与相位差。改变频率重复上述操作，将获取的测量值绘制成曲线，即可得到欲知频段的频响。由信号源不同所决定的各种测量方法的优缺点：

1、单一正弦波，信噪比高，测量效率低；

2、正弦扫描，信噪比高，测量效率高；

3、随机信号（白噪声），信噪比差，测量效率高。

二、阶跃响应法

用阶跃响应法求测量装置的动态特性是一种时域测试的易行方法，实践中无

法获得理想的单位脉冲输入，但可获得足够精确的单位函数的积分——单位阶跃函数及阶跃响应函数。在测试时，应根据系统可能存在的最大超调量来选择阶跃输入的幅值，超调量大时，应当选用较小的输入幅值。