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2.1中 一阶与二阶系统举例.ppt

上传人:buyk185 文档编号:6859116 上传时间:2019-04-24 格式:PPT 页数:7 大小:82KB
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1、一阶系统举例:在t=t0时刻,一个温度传感器(热电阻或热敏电阻)放人温度为TF的液体中。若在初始时刻t=t0 时,传感器的温度为T0 (T0 TF ),这时,传感器的温度将会因吸热而上升为T,并趋近于TF 。传感器的动态性能可用一阶热平衡方程加以描述,即传感器的吸热率等于传感器含热量的变化:(1) 式中:k液体和传感器间的总传热系数;A有效传热面积;m传感器质量;C传感器材料比热。 令 由式(1)有,(2)由式(2)可得传感器在阶跃输入条件下的响应曲线。(a)温度传感器对阶跃输人的响应 (b)一阶系统对阶跃输入的一般化响应图: 一阶系统对阶跃激励的时域响应曲线 由式(2)可得传感器的传递函数:

2、(3)式中 =mc/kA为时间常数,它是表征一阶动态系统的重要指标,正是由于的存在,一阶系统的输出跟不上阶跃输入的快速变化,从而产生测量误差。,二阶系统举例:许多传感器具有二阶系统的特征,典型的例子是惯性测振仪,该仪器可用于测量振动加速度,即基座位移X(t)的二次导数。惯性测振仪的原理图。,相对位移,弹性系数,阻尼,弹性力 阻尼力 惯性力 所以,振动体系力平衡方程为:(1)令 和h 分别称为系统的固有共振频率和阻尼比.,则有:(2) 式中, 为被测加速度。由式(2)可写出被测加速度与相对位移z之间的传递函数为(3) 由式(3)易得 (4)(5),下图为与式(5)相对应的系统幅值谱图(即二阶系统在正弦信号激励下的响应曲线)。可以看出,二阶系统对不同频率的输入信号响应(如放大倍数)是不一样的,在 处形成一个尖峰,在低频段较为平缓,对高频信号则有明显的衰减作用。描述二阶系统动态特性的主要参数是固有频率及阻尼比。,一个传感器可能具有一阶、二阶或更高阶的动态特性。由于传感器动态特性的非理想性,所以在测量动态信号时会产生动态误差。理想特性:传感器传递函数的幅值谱为水平直线,

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