测量装置动态特性测定实验
实验一测量装置动态特性测定实验
A. 一阶系统时间常数τ的测定
一、实验目的
1、掌握一阶系统时间常数τ测定方法；
3、熟悉有关仪器、设备的使用。
二、实验原理
温度测量在工程测试中是一个很重要的参数。由于测量仪表的指示和记录部分是具有一定质量的弹性系统或是由各种电气元件所组成的电气系统，这些系统不可避免地存在着“惯性”和“阻尼”，要推动记录元件势必消耗一定能量，因而出现种种滞后现象。在用温度计测量温度的变化时，仪表的指示值有经过一定的时间才逐渐接近被测介质的温度，这个时间的滞后称之为“时滞、滞后或滞延”。
温度计的时滞由以下两种情况形成：
(1)感温器的热惯性
(2)指示仪表的机械惯性及阻尼
本实验指感温器本身时间常数τ的测定。
衡量感温器时滞大小的时间量为时间常数τ，它是指温度计从温度为
T
1的恒温器中插入温度为T
2
的恒温器中这一刻开始，直到温度计的温度达到
T
2
温度的 63.2％时为止所需的时间。对于热电偶测温系统来讲，这时间还包括了指示或记录仪表的时滞。由于实验仪表所选仪表的灵敏度足够大，这一部分常忽略不计。
当热电偶的温度从温度T
1突然增加到T
2
时，热电势值的变化必然是时间
的函数，设温度T
1时热电势为V
1
，温度T
2
时热电势为V
2
，那么)
1
).( (
1
2τt
t
e
V
V
V-
-
-
=
式中：τ——时间常数。
三、实验仪器和用具
镍铬－镍硅（分度号Ｋ）传感器、XWC－100型电子电位差计、FN101－A型鼓风乾燥箱、交流稳压电源。
四、实验步骤
1、按操作程序，接通各仪器电源，预热电子电位差计，选择电子电位
差计的走纸速度（1200mm／h），将干燥箱的温度定在某一温度T
1
（130℃）
下，加热升温；
2、将热电偶传感器测量端插入干燥箱内一起加热，待干燥箱温度恒定
时，打开电子电位差计的记录开关，?此时记录纸缓慢移动；
在T
1
3、将热电偶传感器迅速从干燥箱内抽出来裸露在空气中，此时电子电位差计的记录笔与指针将分别记录传感器温度━━时间变化曲线，同时指示相应的温度值，待传感器与室温(?T
)空气热平衡后（记录曲线约十分钟），
2
并关掉记录开关；
4、剪断记录纸进行数据处理，计算时间常数τ；
5、按上述实验步骤测量热电偶在机油中时间常数τ
五、实验分析及结论
1、分析实验过程中产生误差的因素；
2、求出热电偶传感器的时间常数τ。
六、注意事项
下，加热升温，要待恒温后方可进行
1、干燥箱的温度定在某一温度T
1
实验；
2、将传感器从干燥箱内抽出来裸露在空气中的动作一定要迅速。
七、思考题
1、连续测量三次，分析其测量误差；
2、将测量介质换成机油，测定此时的时间常数τ，并分析此时影响τ
值的因素。
B 光线示波器振子特性实验
一、实验目的
通过对SC20型示波器振子特性的测定，了解振子的动态特性及其对测量结果的影响，比较电子示波器和光线示波器的动态特性。
?? ?二、实验装置与设备
? 1、SC20光线示波器
? 2、XJ1631型数字函数信号发生器
? 3、XJ4312型二踪示波器
?
?
三、实验方法步骤
1、熟悉试验仪器
(1)、由指导老师介绍实验仪器外部构件及其功能和操作方法；
(2)、对照实物，弄清本实验用仪器各旋扭，开关指示标记的作用。
SC20型示波器是一种通用的光线示波器，它常常用于记录各种电量和非电量的过程。广泛应用在电气、车辆、船舱、机械、土木建筑工程、勘察、医学、国防等部门中。
在电量方面：测量交直流电压、电流、功率的瞬时过程，波形分析等。
在非电量方面：配合各转换器后，可测量应力、应变、位移、振动、转速、力矩、加速度、流量、心电图等。
SC20型示波器主要特点是记录线数较多，为10及16线，能用宽120 毫米柴外线记录张直接记录，不必暗室操作；亦能用35毫米宽的电影胶卷缩小五倍后拍摄记录，便于复印及记录。能用大振动子、功率振动子、示波器装有格线、闪光时标、波形扫描观察装置，遥控接触点标记，光点开关等，使用非常方便。
XJ4312是一种便携式通用示波器，它具有二个Y通道可同时测量二个信号，Y放大器频带宽度为0─20MHz，偏转因数5mv/div；?扩展X5偏转因数可达1mv/div，扫描时基系统。最高扫速0.2ms/div扩展X10可20ns/div。
XJ4312示波器具有体积小、重量轻、耗电省、构造新颖、操作方便等特点。
2、振子幅频特性实验
(1)、选F11－1200振子，插入合适振子座内，并将振子开关关闭；
(2)、将XJ1631型数字函数信号发生器频率档级调至1kz，调节频率调节开关，使输出频率为50HZ；
(3)、接通光线示波器电源；
(4)、起动水银灯，调好光点亮度及位置；
(5)、联接XJ1631型数字函数信号发生器输出到光线示波器和电子示波器输入通信；
(6)、XJ4312型二踪示波器在接通电源前各旋扭位置应在：辉度：至于中心位置；
t/dw扫速开关，置于中档扫速档。
y轴增益微调和x轴扫描微旋扭顺时针旋到底（即校正位置），触发生选择开关置于“DC“位置；
(7)、接通电子示波器电源，预热3 分钟，调整好辉度及取聚焦；
(8)、接通信号发生器电源；
(9)、逐渐加大信号发生器输出电压（不超过4V）亦适当调节振子开关，使16线示波器光点，摆幅为40mmm；
(10)、同时调节电子示波器，y轴“位移”，x轴“位移”。以侠波形在合适位置；
(11)、调节扩大选择V1d:V?输入衰减器开关（偏转因数开关），
使y 轴波形幅值为20mm；
(12)、逐步加在信号发生器输出信号频率直至2000HZ，分别记录每种频率及其对应的光点摆幅，记录电子示波器上波形幅值。注意相应信号发生倍输出电压应保持不变。
(13)、选取FC11－500振子，插入一另一振子插座，改变信号发生器输出频率，由20HZ开始直至波幅减少50％，重复上述过程。
3、方波响应
(1)、XJ1631型数字函数信号发生器输出频率为20HZ?的方波，并用
XJ4312型二踪示波器观察波形；
(2)、将F11-1200振子和FC11-5000振了并联，?通过改变振子开关位置和XJ1631型数字函数信号发生器输出电压，使两个光点在16线示波器上摆幅尽量相等，其最大值为30mm。
(3)、将纸速调到2500 mm/s拍摄定长范围到0.2S。
(4)、按下并锁住电机按钮起动电动机，按下拍摄按钮进行拍摄。
(5)、将输出记录约在日光下或阳光下二次曝光，即得方波输出波形。
? 四、实验报告
1、将二种振子对正弦及方波信号的有关数据填入下表
振子型号：
? 其中：f───讯号发生器输出频率；
? f
──振子固有频率；
A──不同频率下输出波峰值；
A
o
──输入为直流，即f＝0时的输出波峰值，?此处取
? f＝20HZ。
2、将实验结果绘于A／A
0为纵座标、f／f
为横座标的座标系内。
3、画出FC11-1200 振子和FC11-5000对f=HZ 方波响应曲线。
4、确定两种振子在幅值误差5％时的工作频率范围。
?
五、分析与讨论
? 1、分析两种振子的动态特性；
? 2、影响振子动态特性因素主要是什么？?
材料动态特性实验(南京理工大学)分析
南京理工大学 机械工程学院研究生研究型课程考试答卷 课程名称：材料动态特性实验 考试形式：□专题研究报告□论文√大作业□综合考试学生姓名：学号： 评阅人： 时间：年月日
材料动态特性实验 一．实验目的： 1、了解霍普金森杆的实验原理和实验步骤； 2、会用霍普金森杆测试材料动态力学性能。 二．实验原理： 分离式Hopkinson 压杆的工作原理如图1.1所示装置中有两段分离的弹性杆,分别为输入杆和输出杆,短试样夹在两杆之间。当压气枪发射一撞击杆(子弹),以一定速度撞击输入杆时,将产生一入射弹性应力脉冲,随着入射波传播通过试样,试样发生高速塑性变形,并相应地在输出杆中传播一透射弹性波,而在输入杆中则反射一反射弹性波。透射波由吸收杆捕获,并最后由阻尼器吸收。 图1.1 现在的Kolsky 杆装置示意图 根据压杆上电阻应变片所测得的入射波、反射波、透射波,以及一维应力波理论可得到如下的计算公式。 试样的平均应变率为: )00t r i l c εεεε--=（ （1-1） 试样中的平均应变: dt l c t r i s ?--= )(00εεεε （1-2）
试样中的平均应力: )(20t r i A AE εεεσ++= （1-3） 式中t r i εεε，，分别表示测试记录的入射、反射和透射波,C 0 是弹性纵波波速,C=5189m/s,L 0为试样的初始长度,E 为压杆的弹性模量,A/A 0为压杆与试样的 截面比。 由应力均匀化条件可知: r i t εεε+= (1-4) 将公式(l 一4)代入(1一l)!(l 一2)!(l 一3)式可得 t s E A A εσ0= (1-5) ?-=dt l c r s εε002 (1-6) 一般采用公式(l 一5)、（1一6)来计算材料的动态应力一应变行为。 该试验技术作了如下几个假定: (1)一维假定 弹性波(尤其是对短波而言)在细长杆中传播时,由于横向惯性效应,波会发生弥散,即波的传播速度和波长有关。Pochhammer 最早研究过波在无限长杆内的色散效应,但当入射波的波长(可由子弹的长度来控制,即波长为子弹长度的2倍)比输入杆的直径大很多时,即满足必/兄<<1时,杆的横向振动效应,除波头外,可作为高阶小量忽略不计。子弹和输入杆都假定处于一维应力状态,可直接利用一维应力波理论进行计算。 (2)均匀化假定 压缩脉冲通过试样时,在试样内发生了多次波的反射。由于压缩脉冲的持续作用时间比短试样中波的传播时间要长得多,使得试样中的应力很快趋向均匀化,因此可以忽略试样内部波的传播效应。 (3)不计导杆与试样端部的摩擦效应 由于试样和导杆加工时表面的不光滑,以及导杆横向变形的不均匀,在试样与输入杆的接触面会产生摩擦,这使得试样处于复杂的应力状态,给试验数据的
测试装置动态特性仿真实验报告
测试装置动态特性仿真实验 班级：7391 学号：2009301828 姓名：张志鹏 一、实验目的 1、加深对一阶测量装置和二阶测量装置的幅频特性与相频特性的理解； 2、加深理解时间常数变化对一阶系统动态特性影响； 3、加深理解频率比和阻尼比变化对二阶系统动态特性影响； 4、使学生了解允许的测量误差与最优阻尼比的关系。 二、实验原理 1、 一阶测量装置动态特性 一阶测量装置是它的输入和输出关系可用一阶微分方程描述。一阶测量装置的频率响应函数为： 式中：S S 为测量装置的静态灵敏度；τ为测量装置的时间常数。 一阶测量装置的幅频特性和相频特性分别为： 可知，在规定S S =1的条件下，A （ω）就是测量装置的动态灵敏度。 当给定一个一阶测量装置，若时间常数τ确定，如果规定一个允许的幅值误差ε，则允许测量的信号最高频率ωH 也相应地确定。 为了恰当的选择一阶测量装置，必须首先对被测信号的幅值变化范围和频率成分有个初步了解。有根据地选择测量装置的时间常数τ，以保证A （ω）≥1-ε 能够满足。 2、二阶测量装置动态特性 二阶测量装置的幅频特性与相频特性如下： 幅频特性202220)/(4))/(1(/1)(ωωξωωω--=A 相频特性2200))/(1/()/(2()(ωωωωξφ--=arctg w Α（ω）是ξ和ω/0ω的函数，即具有不同的阻尼比ξ的测试装置当输入信??????ωτ+ωτ-ωτ+=ωτ+=ω22s s )(1j ) (11S j 11S )j (H ()()2 11 A ωτ+=ω()ωτ -=ωφarctan
号频率相同时，应具有不同的幅值响应，反之，当不同的频率的简谐信号送入同一测试装置时它们的幅值响应也不相同，同理具有不同的阻尼比ξ的测试装置当输入信号频率相同时，应有不同的相位差。 (1).当ω=0时，Α（ω）=1;(2).当ω→∞，A （ω）=0;(3).当ξ≥0.707时随着输入信号频率的加大，Α（ω）单调的下降, ξ＜0.707时Α（ω）的特性曲线上出现峰值点;(4)如果ξ=0，))/(1/(1))/(1(/1)(202 20ωωωωω-=-=A ，显然，其峰值点出现在ω=0ω处。其值为“∞”，当ξ从0向0.707变化过程中随着的加大其峰值点逐渐左移，并不断减小。 对以上二阶环节的幅频特性的结论论证如下： (1).当ω=0时A(ω)=1 (2).当ω→∞时,A(ω)=0 (3).要想得到A(ω)的峰值就要使202220)/(4))/(1(/1)(A ωωξ-ωω-=ω 中的202220)/(4))/(1(ωωξωω--取最小值。 令:t=20)/(ωω t t t f 224)1()(ξ+-= 对其求导可得t=1-22ξ时,f(t)取最小值.由于t=20)/(ωω≥0,所以1-22ξ≥0, 2ξ必须小于1/2时,f(t)才有最小值,即ξ>2/2时，A(ω)不出现峰值点;当ξ＜2/2时4244)(ξξ-=t f ,f(t)对ξ求导得)21(82ξξ-，可以看出f(t): ξ属于[0， 2/2]时单调递增，于是得A(ω)的峰值点A 为4244/1)(/1ξξ-=t f ; 在ξ属于[0，2/2]递减。 (4).当ξ=0时 A=∞，t=20)/(ωω，ω/0ω=1,即ξ=0时A(ω)的峰值为∞，且必出现在ω/0ω=1时，当ξ=2/2时,t=0→ω=0，A(ω)=1. 还可以看出，在ξ属于[0，2/2]增大时t=1-22ξ就减小，即f(t)的峰值左平移。 （二）阻尼比的优化 在测量系统中，无论是一阶还是二阶系统的幅频特性都不能满足将信号中的所有频率都成比例的放大。于是希望测量装置的幅频特性在一段尽可能宽的范围内最接近于1。根据给定的测量误差，来选择最优的阻尼比。
测试系统静态特性校准实验报告
实验一测试系统静态特性校准 一.实验目的 1.1 掌握压力传感器的原理 1.2掌握压力测量系统的组成 1.3掌握压力传感器静态校准实验和静态校准数据处理的一般方法 二.实验设备 本实验系统由活塞式压力计，硅压阻式压力传感器，信号调理电路，5位半数字电压表，直流稳压电源和采样电阻组成。图1-1实验系统方框图如下： 实验设备型号及精度 三.实验原理 在实验中，活塞式压力计作为基准器，为压力传感器提供标准压力0~0.6%Mpa信号调理器为压力传感器提供恒电源，将压力传感器输出的电压信号放大并转换为电流信号。信号处理器输出为二线制,4~20mA信号电源在250 采样电阻上转换为1~5V电压信号，由5位半数字电压表读出。
四.实验操作 4.1操作步骤 （1）用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调至水平。 （2）核对砝码重量及个数，注意轻拿轻放。 （3）将活塞压力计的油杯针阀打开，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，抽满后，将油杯针阀关闭。严禁未开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器。 （4）加载砝码至满量程，转动手轮使测量杆标记对齐，再卸压。反复1-2次，以消除压力传感器内部的迟滞。 （5）卸压后，重复（3）并在油杯关闭前记录传感器的零点输出电压，记为正行程零点。 （6）按0.05Mpa的间隔，逐级给传感器加载至满量程，每加载一次，转动手轮使测量杆上的标记对齐，在电压表上读出每次加载的电压值。 （7）加压至满量程后，用手指轻轻按一下砝码中心点，施加一小扰动，稍后记录该电压值，记为反行程的满量程值。此后逐级卸载，并在电压表读出相应的电压值。 （8）卸载完毕，将油杯针阀打开，记录反行程零点，一次循环测量结束。 （9）稍停1~2分钟，开始第二次循环，从（5）开始操作，共进行5次循环。 4.2 注意事项 保持砝码干燥，轻拿轻放，防止摔碰。 轻旋手轮和针阀，防止用力过猛。 正、反行程中，要求保证压力的单调性，如遇压力不足或压力超值，应重新进行循环。 当活塞压力计测量系统的活塞升起是，请注意杆的标记线与两侧固定支架上的标记对齐,同时，用手轻轻旋动托盘，以保持约30转/分的旋转速度，用此消除静摩擦，此后方可进行读数。 严禁未开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器；或在电压表输出值不变的情况下，严禁连续转动手轮数圈。 五.数据处理 1、实验数据
测试系统的特性
第4章测试系统的特性 一般测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中传感器将反映被测对象特性的物理量（如压力、加速度、温度等）检出并转换为电信号，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对电信号用硬件电路进行处理或经A/D变成数字量，再将结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。测试系统见图4-1所示。 根据测试任务复杂程度的不同，测试系统中每个环节又可由多个模块组成。例如，图4-2所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由带通滤波器、A/D变换器和快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）分析软件三部分组成。测试系统中传感器为振动加速度计，它将机床轴承振动信号转换为电信号；带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低频干扰信号和对信号进行放大，A/D变换器用于对放大后的测量信号进行采样，将其转换为数字量；FFT分析软件则对转换后的数字信号进行快速傅里叶变换，计算出信号的频谱；最后由计算机显示器对频谱进行显示。 要实现测试，一个测试系统必须可靠、不失真。因此，本章将讨论测试系统及其输入、输出的关系，以及测试系统不失真的条件。 图4-1 测试系统简图 图4-2 轴承振动信号的测试系统
4.1 线性系统及其基本性质 机械测试的实质是研究被测机械的信号)(t x （激励）、测试系统的特性)(t h 和测试结果)(t y （响应）三者之间的关系，可用图4-3表示。 )(t x )(t y )(t h 图4-3 测试系统与输入和输出的关系 它有三个方面的含义： （1）如果输入)(t x 和输出)(t y 可测，则可以推断测试系统的特性)(t h ； （2）如果测试系统特性)(t h 已知，输出)(t y 可测，则可以推导出相应的输入)(t x ； （3）如果输入)(t x 和系统特性)(t h 已知，则可以推断或估计系统的输出)(t y 。 这里所说的测试系统，广义上是指从设备的某一激励输入（输入环节）到检测输出量的那个环节（输出环节）之间的整个系统，一般包括被测设备和测量装置两部分。所以只有首先确知测量装置的特性，才能从测量结果中正确评价被测设备的特性或运行状态。 理想的测试装置应具有单值的、确定的输入/输出关系，并且最好为线性关系。由于在静态测量中校正和补偿技术易于实现，这种线性关系不是必须的（但是希望的）；而在动态测量中，测试装置则应力求是线性系统，原因主要有两方面：一是目前对线性系统的数学处理和分析方法比较完善；二是动态测量中的非线性校正比较困难。但对许多实际的机械信号测试装置而言，不可能在很大的工作范围内全部保持线性，只能在一定的工作范围和误差允许范围内当作线性系统来处理。 线性系统输入)(t x 和输出)(t y 之间的关系可以用式（4-1）来描述 )()(...)()()()(...)()(0111101111t x b dt t dx b dt t x d b dt t x d b t y a dt t dy a dt t y d a dt t y d a m m m m m m n n n n n n ++++=++++------ （4-1） 当n a ，1-n a ，…，0a 和m b ，1-m b ，…，0b 均为常数时，式（4-1）描述的就是线性系统，也称为时不变线性系统，它有以下主要基本性质： （1）叠加性 若 )()(11t y t x →，)()(22t y t x →，则有
实验 典型环节的动态特性实验报告
实验一典型环节的动态特性 一．实验目的 1.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的相应曲线，熟悉它们的动态特性。 2.了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。 二．实验内容 1．比例环节 G(S)= K 所选的几个不同参数值分别为K1= 33 ; K2= 34 ; K3= 35 ; 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 2．积分环节
G(S)= S T i 1 所选的几个不同参数值分别为T i1= 33 ; T i2= 33 ; T i3= 35 : 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 3．一阶惯性环节 G(S)= S T K c 1 令K不变（取K= 33 ），改变T c取值：T c1= 12 ；T c2= 14 ；T c3= 16 ；
对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 4． 实际微分环节 G(S)= S T S T K D D D 1 令K D 不变（取K D = 33 ），改变T D 取值：T D 1= 10 ；T D 2= 12 ；T D 3= 14 ；
对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 5．纯迟延环节 G(S)= S eτ- 所选的几个不同参数值分别为τ1= 2 ；τ2= 5 ；τ3= 8 ； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：
6． 典型二阶环节 G(S)= 2 2 2n n n S S K ωξωω++ 令K 不变（取K = 33 ） ① 令ωn = 1 ，ξ取不同值：ξ1=0；ξ2= 0.2 ,ξ3= 0.4 （0<ξ<1）；ξ4=1；ξ5= 3 （ξ≥1）； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： ②令ξ=0，ωn 取不同值：ωn 1= 1 ；ωn 2= 2 ； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：
实验八典型非线性环节静态特性检验
实验八典型非线性环节静态特性测试 一．实验目的 1．了解和掌握典型非线性环节的原理； 2．分析典型非线性环节的模拟电路，观测典型非线性环节的输出特性。 二．实验内容 1．分析继电特性的模拟电路，观测其输出特性曲线； 2．分析饱和特性的模拟电路，观测其输出特性曲线； 3．分析死区特性的模拟电路，观测其输出特性曲线； 4．分析间隙特性的模拟电路，观测其输出特性曲线。 三．实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1．继电特性 实验中所用到的功能区域： 可调电压输出、虚拟示波器、实验电路A3、实验电路A6。 继电特性的模拟电路如图1-8-1所示
图1-8-1继电特性模拟电路 （1）设置可调电压输出： 将可调电压输出区的“-10V～+10V”端子与实验电路A3的“IN33”端子相连接，调节可调电压输出区的旋钮即可改变输入电压值的大小。 （2）搭建继电特性的模拟电路： A．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A6的“IN62”端子相连接； B．按照图1-8-1选择拨动开关： 图中：R1可调、R2=100K、R3=200K、R4=10K、R5=10K、R6=10K、 D1、D2为4.7V稳压管 将A3的S7、S10，A6的S5、S11拨至开的位置。 （3）连接虚拟示波器： 将实验电路A3的“OUT3”与示波器通道CH1相连接，A6的“OUT6” 与示波器通道CH2相连接，将示波器的显示格式改为“XY”型，显示时间改为 “5秒”。 （4）调节可调电压输出区的旋钮，记录在示波器屏幕上显现的继电特性曲线。2．饱和特性
测试装置的基本特性
第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+=ωωj j H ，输入信号2sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2 224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性 为 。 （1） )()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的 时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（ ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（ ） 3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统
控制实验报告二典型系统动态性能和稳定性分析
控制实验报告二典型系统动态性能和稳定性分 析
实验报告2 报告名称：典型系统动态性能和稳定性分析 一、实验目的 1、学习和掌握动态性能指标的测试方法。 2、研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。 二、实验内容 1、观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。 2、观测三阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。 三、实验过程及分析 1、典型二阶系统 结构图以及电路连接图如下所示：
对电路连接图分析可以得到相关参数的表达式： ；；； 根据所连接的电路图的元件参数可以得到其闭环传递函数为 ；其中； 因此，调整R x的阻值，能够调节闭环传递函数中的阻尼系数，调节系统性能。 当时，为过阻尼系统，系统对阶跃响应不超调，响应速度慢，因此有如下的实验曲线。 当时，为临界阻尼系统，系统对阶跃响应恰好不超调，在不发生超调的情况下有最快的响应速度，因此有如下的实验曲线。对比上下两张图片，可以发现系统最后的稳态误差都比较明显，应该与实验仪器的精密度有关。同时我们还观察了这个系统对斜坡输入的响应，其特点是输出曲线转折处之后有轻微的上凸的部分，最后输出十分接近输入。
当时，为欠阻尼系统，系统对阶跃超调，响应速度很快，因此有如下的实验曲线。 2、典型三阶系统 结构图以及电路连接图如下所示：
根据所连接的电路图可以知道其开环传递函数为： 其中，R x的单位为kΩ。系统特征方程为，根据劳斯判据可以知道：系统稳定的条件为0
实验二 PIN光电二极管的静态特性
PIN光电二极管的静态特性 实验目的 1．了解PIN光电二极管的工作原理； 2．能根据测试数据分析PIN管的基本静态特性； 3．掌握PIN静态特性测试方法； 4．掌握测试仪表中光源的基本参数的设置和使用方法； 5．掌握测P-N结正负极的方法。 实验要求 1、测量光电二极管PN结的极性； 2、测量光电二极管的击穿电压和暗电流； 3、测量光电二极管的响应度； 4、测量光电二极管的光谱响应特性。 实验仪器 1、PIN光电二极管一只 2、光功率计一只 3、PIN光电二极管静态测试实验箱一台 4、光衰减器一台 5、光纤跳线三根 6、万用表一只 实验原理 1、PIN光电二级管的工作原理 PIN光电二极管是在P-N结之间加了一个本征层I层，I层是一个接近本征的、掺杂很 低的N区。在这种结构中，零电场的和区非常薄，而低掺杂的I区很厚，耗尽区几乎占据了整个PN结，从而使光子在零电场区被吸收的可能性很小，而在耗尽区里被充分吸收，故PIN光电二极管又称耗尽层光电二极管，这是它比一般光电二极管的优越之处。为抑制噪声，PIN光电二极管加反向电压（电源正极接二极管N区），则外加电场和内部电场区内的电场方向相同。当有光照射二极管时，并且外加光子能量大于禁带宽度Eg，那么价带上的电子就会吸收光子能量跃迁到导带上，从而形成电子—空穴对，在耗尽区即在本征层内的电子空穴对，在强电场的作用下，电子向N区漂移，空穴向P区漂移，从而形成光生电流。光功率变化时，光生电流也随之线性变化，从而光信号变成了电信号。 2、响应度实验原理
响应度表征了光电二极管的能量转换效率，它是器件在外部电路中呈现的宏观灵敏特性。它定义为在给定波长的光照射下，光电二极管的输出平均电流与入射的光功率平均值之比。其单位为A/W或uA/uW，其表达式为： R=I/P 其中I为光电流的平均值，P为入射光功率的平均值。一般PIN的响应度在0.3~0.7uA/uW 范围内。 3、暗电流的测量实验原理 无光照射时，PIN作为一种PN结器件，在反向偏压下也有反向电流流过，称此电流为PIN的暗电流。暗电流主要是PN结内热效应产生的电子-空穴对形成的。暗电流非常小，在nA数量级。 实验步骤 一、PIN光电二极管PN结极性测量 在做实验之前，我们先来看一下万用表的使用和光电二极管P-N结的测量方法。 万用表测电阻此时万用表相当于电源，黑表头为电源正级，红表头为负级。 光电二极管工作在反向电压下，耗尽区加宽，从而使其电阻变大，所以光电二极管在反向偏压下的电阻要比在正向电压下的电阻大的多。我们可以通过这个方法来测量光电二极管的正负级。方法如下： 1、将万用表打到电阻档； 2、接到二极管两个管脚上，如果所得电阻值很大，则黑表头一端接的是二极管的N区，红表头接的是二极管的P区，如果所测电阻值相对很小，则黑表头接P区，红表头接N区。 二、PIN光电二极管暗电流的测量 本实验中我们所采用的方法是：在无光照的情况下，将一个1uF的电容接在PIN管两端，由于暗电流的存在，电容的两端将被充电，其中充电量Q＝It=CV,C为电容，V为电容两端的电压，t为充电时间。所以可得PIN管的暗电流即为：I=CV/t。 1．切换开关打到暗电流档。 2．将“放电、测试”开关打到“测试”档位。 3．此时记录时间三分钟，三分钟后将切换开关打到光电流档。（将切换开关打到光电流档的目的是防止测量时手接触到表笔的前端，从而手上所带静电将PIN管击穿） 4．将数字万压表打到电压mV档，将指针分别接到机箱上的红、黑两个接线柱，记录此时的电压表读数。 注意：此时电压表读数逐渐变小，因为有放电现象存在，所以要记录最初的电压表读数。5．利用公式I=CV/t,可求得暗电流值。其中，C=1uF,V为万用电表读数，t=180s 6．将“放电、测试”开关打到“放电”档位，放电三分钟。 7．调整反向偏压值，分别测量不同反相偏压下的暗电流读数。
简支梁振动系统动态特性综合测试方法分析
目录 一、设计题目 (1) 二、设计任务 (1) 三、所需器材 (1) 四、动态特性测量 (1) 1.振动系统固有频率的测量 (1) 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系 (3) 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量 (6) 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量 (6) 5.主动隔振的测量 (9) 6.被动隔振的测量 (13) 7.复式动力吸振器吸振实验 (18) 五、心得体会 (21) 六、参考文献 (21)
一、设计题目 简支梁振动系统动态特性综合测试方法。 二、设计任务 1.振动系统固有频率的测量。 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系。 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量。 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量。 5.主动隔振的测量。 6.被动隔振的测量。 7.复式动力吸振器吸振实验。 三、所需器材 振动实验台、激振器、加速度传感器、速度传感器、位移传感器、力传感器、扫描信号源、动态分析仪、力锤、质量块、可调速电机、空气阻尼器、复式吸振器。 四、动态特性测量 1.振动系统固有频率的测量 （1）实验装置框图：见（图1-1） （2）实验原理： 对于振动系统测定其固有频率，常用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过振动曲线，我们可以观察到在某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有
频率。 （图1-1实验装置图） （3）实验方法： ①安装仪器 把接触式激振器安装在支架上，调节激振器高度，让接触头对简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜，把激振器的信号输入端用连接线接到DH1301扫频信号源的输出接口上。把加速度传感器粘贴在简支梁上，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道。 ②开机 打开仪器电源，进入DAS2003数采分析软件，设置采样率，连续采集，输入传感器灵敏度、设置量程范围，在打开的窗口内选择接入信号的测量通道。清零后开始采集数据。 ③测量 打开DH1301扫频信号源的电源开关，调节输出电压，注意不要过载，手动调节输出信号的频率，从0开始调节，当简支梁产生振动，且振动量最大时（共振），保持该频率一段时间，记录下此时信号源显示的频率，即为简支梁振动固有频率。继续增大频率可得到高阶振动频率。
第三章测试装置的基本特性
第三章测试装置的基本特性 第一节测试装置的组成及基本要求 一、对测试系统的基本要求 测试过程是人们获取客观事物有关信息的认识过程。在这一过程中，需要利用专门的测试系统和适当的测试方法，对被测对象进行检测，以求得所需要的信息及其量值。对测试系统的基本要求自然是使测试系统的输出信号能够真实地反映被测物理量的变化过程，不使信号发生畸变，即实现不失真测试。任何测试系统都有自己的传输特性，如果输入信号用x(t)表 示，测试系统的传输特性用h(t)表示，输 出信号用y(t)表示，则通常的工程测试问 题总是处理x(t)、h(t)和y(t)三者之间的 关系，如图2-1所示，即 1)若输入x(t)和输出y(t)是已知量， 图3-1 则通过输入、输出可推断出测试系统的传 输特性h(t)。 2)若测试系统的传输特性h(t)已知，输出y(t)亦已测得，则通过h(t)和y(t)可推断出对应于该输出的输入信号x(t)。 3)若输入信号x(t)和测试系统的传输特性h(t)已知，则可推断出测试系统的输出信号y(t)。 本章主要讨论系统传递(传输)特性的描述方法。 二、测试系统的组成 一个完善的测试系统是由若干个不同功能的环节所组成的，它们是实验装置、测试装置(传感器、中间变换器)、数据处理装置及显示或记录装置，如图2-2所示。 当测试的目的和要求不同时，以上四个部分并非必须全部包括。如简单的温度测试系统只需要一个液柱式温度计，它既包含了测量功能，又包含了显示功能。而用于测量 图3-2
机械构件频率响应的测试系统，则是一个相当复杂的多环节系统，如图2-3所示。 实验装置是使被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在特性充分显露出来，它是使测量能有效进行的一种专门装置。例如，测定结构的动力学参数时，所使用的激振系统就是一种实验装置。它由信号发生器、功率放大器和激振器组成。信号发生器提供正弦信号，其频率可在一定范围内变化，此正弦信号经功率放大器放大后，去驱动激振器。激振器产生与信号发生器的频率相一致的交变激振力，此力通过力传感器作用于被测对象上，从而使被测对象处于该频率激振下的强迫振动状态。 测试装置的作用是将被测信号(如激振力、振动产生的位移、速度或加速度等)通过传感器变换成电信号，然后再经过后接仪器的再变换、放大和运算等，将其变成易于处理和记录的信号。测试装置是根据不同的被测机械参量，选用不同的传感器和相应的后接仪器而组成的。例如图中采用测力传感器和测力仪组成力的测试装置，同时又采用测振传感器和测振仪组成振动位移(或振动速度、振动加速度)的测试装置。 数据分析处理装置是将测试装置输出的电信号进一步分析处理，以便获得所需要的测试结果。如图中的双通道信号分析仪，它可对被测对象的输入信号(力信号)x (t )与输出信号(被测对象的振动位移信号)y (t )进行频率分析、功率谱分析、相关分析、频率响应函数分析、相干分析及概率密度分析等，以便得到所需要的明确的数据和资料。 显示或记录装置是测试系统的输出环节，它将分析和处理过的被测信号显示或记录(存储)下来，以供进一步分析研究。在测试系统中，现常以微处理机、打印机和绘图仪等作为显示和记录的装置。 在测试工作中，作为整个测试系统，它不仅包括了研究对象，也包括了测试装置，因此要想从测试结果中正确评价研究对象的特性，首先要确知测试装置的特性。 理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入、输出关系。其中以输出和输入成线性关系为最佳。在静态测量中，虽然我们总是希望测试装置的输入输出具有这种线性关系，但由于在静态测量中，用曲线校正或输出补偿技术作非线性校正尚不困难，因此，这种线性关系并不是必须的；相反，由于在动态测试中作非线性校正目前还相当困难，因而，测试装置本身应该力求是线性系统，只有这样才能作比较完善的数学处理与分析。一些实际测试装置 ，
检测系统的静态特性和动态特性
检测系统的静态特性和动态特性 检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。 研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。 第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量进行通常的测量过程。 第二，对多环节构成的较复杂的检测系统进行测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。 第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。这主要用于该检测系统
的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。 通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来进行分析。理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。 一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。但为叙述方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
简述系统动态特性及其测定方法
简述系统动态特性及其测定方法 系统的特性可分为静态特性和动态特性。其中动态特性是指检测系统在被测量随时间变化的条件下输入输出关系。一般地，在所考虑的测量范围内，测试系统都可以认为是线性系统，因此就可以用一定常线性系统微分方程来描述测试系统以及和输入x (t)、输出y (t)之间的关系。 1) 微分方程：根据相应的物理定律（如牛顿定律、能量守恒定律、基尔霍夫电 路定律等），用线性常系数微分方程表示系统的输入x 与输出y 关系的数字方程式。 a i 、 b i (i=0,1,…)：系统结构特性参数，常数，系统的阶次由输出量最高微分阶次决定。 2) 通过拉普拉斯变换建立其相应的“传递函数”，该传递函数就能描述测试装 置的固有动态特性，通过傅里叶变换建立其相应的“频率响应函数”，以此来描述测试系统的特性。 定义系统传递函数H(S)为输出量与输入量的拉普拉斯变换之比，即 式中S 为复变量，即ωαj s += 传递函数是一种对系统特性的解析描述。它包含了瞬态、稳态时间响应和频率响应的全部信息。传递函数有一下几个特点： （1）H(s)描述系统本身的动态特性，而与输入量x (t)及系统的初始状态无关。 （2）H(S)是对物理系统特性的一种数学描述，而与系统的具体物理结构无关。H(S)是通过对实际的物理系统抽象成数学模型后，经过拉普拉斯变换后所得出的，所以同一传递函数可以表征具有相同传输特性的不同物理系统。 （3）H(S)中的分母取决于系统的结构，而分子则表示系统同外界之间的联系，如输入点的位置、输入方式、被测量以及测点布置情况等。分母中s 的幂次n 代表系统微分方程的阶数，如当n =1或n =2 时，分别称为一阶系统或二阶系统。 一般测试系统都是稳定系统，其分母中s 的幂次总是高于分子中s 的幂次(n>m)。
(完整版)测试装置的基本特性
第二章测试装置的基本特性 本章学习要求 1.建立测试系统的概念 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法 为实现某种量的测量而选择或设计测量装置时，就必须考虑这些测量装置能否准确获取被测量的量值及其变化，即实现准确测量，而是否能够实现准确测量，则取决于测量装置的特性。这些特性包括静态与动态特性、负载特性、抗干扰性等。这种划分只是为了研究上的方便，事实上测量装置的特性是统一的，各种特性之间是相互关联的。系统动态特性的性质往往与某些静态特性有关。例如，若考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，则动态特性方程就称为非线性方程。显然，从难于求解的非线性方程很难得到系统动态特性的清晰描述。因此，在研究测量系统动态特性时，往往忽略上述非线性或参数的时变特性，只从线性系统的角度研究测量系统最基本的动态特性。 2.1 测试系统概论 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。 玻璃管温度计 轴承故障检测仪 图2.1-1 在测量工作中，一般把研究对象和测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。常见系统分析分为如下三种情况： 1)当输入、输出能够测量时(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。－系统辨识 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。－系统反求 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。－系统预测 图2.1-2 系统、输入和输出 2.1.1 对测试系统的基本要求 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。许多实际测量装置无法在较大工作范围内满足线性要求，但可以在有效测量范围内近似满足线性测量关系要求。一般把测试系统定常线性系统考虑。 2.1.2 线性系统及其主要性质 若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述 a n y(n)(t)+a n-1y(n-1)(t)+…+a1y(1)(t)+a0y(0)(t) = b m x(m)(t)+b m-1x(m-1)(t)+b1x(1)(t)+b0x(0)(t) (2.1-1)
实验一 热电偶制作、校验及其静态特性测试实验(修改)
实验一热电偶制作、校验及其静态特性测试实验 一、实验目的 1、掌握热电偶测温原理和温度测量系统组成，学习热电偶测温技术，提高学生的实验技能和动手能力； 2、了解热电偶的制作原理，学习热电偶的焊接方法； 3、掌握电位差计的工作原理及使用方法； 4、了解模拟式显示仪表及数字式显示仪表校验方法,从而能较全面的了解与使用显示仪表； 5、掌握工业热电偶比较式校验的实验方法； 6、掌握热电偶的静态特性测试方法及数据处理技术。 二、实验内容 1、根据热电偶的测温原理，利用实验室提供的热电偶丝等材料制作热电偶，每组制作2支； 2、对选用的显示仪表和电位差计进行校正； 3、采用双极比较法设计热电偶校验系统电路，并对自己制作的热电偶进行校验； 4、测定在校验温度点的热电偶电势，绘制被校热电偶的静态关系曲线； 5、设计单点测温线路、温差测温线路、串联和并联测温线路，画出你所设计的测温线路，简述设计的测温线路的特点和用途，并进行实际的测试。 三、实验原理 使用中的热电偶由于长期受高温作用和介质的侵蚀，其热电特性会发生变化，为了保证测温的准确和可靠，热电偶应定期进行检定，若检定结果其热电势分度表的偏差超过允许的数值时，则该热电偶应引入修正值使用。如热电偶已腐蚀变质或已烧断，则应修理或更换后再行检定。 工业热电偶的检定方法有双极比较法，同名极法等多种，本实验采用双极比
较法进行检定。其方法是用高一级的标准热电偶与被检偶的工作端处在同一温度下，比较它们的热电势值，然后求出被检偶对分度表的偏差，然后根据表1判断被检偶是否合格，这种方法设备简单、操作方便，一次可检定多支热电偶，常受人们欢迎。采用此法检定时，将被检偶与标准偶捆绑扎在一块，工作端插入管状电炉中间的热电势值与分度表上对应点数据进行比较，求出被检热电偶的偏差值，对于镍铬-镍硅热电偶，通常在400℃，600℃，800℃，1000℃四个整百分数上进行检定。 表1 各种常用热电偶对应分度表的允许偏差 附注：表中t为工作端温度，允许以℃或以实际温度的百分数表示时，两者中采用数值较大的一个值，本试验按II等级计算。 本实验标准热电偶采用铠装镍铬-镍硅热电偶，被检偶采用的自制镍铬-镍硅热电偶，通过鉴定同时获得这种热电偶的静态特性（即热电偶与温度的对应关系）。我国标准热电偶传递表见附录I。 四、实验装置及设备 1、标准镍铬—镍硅热电偶（分度号K） 1支 附标准偶检定证书一份
实验二-二阶系统的动态特性与稳定性分析
实验二-二阶系统的动态特性与稳定性分析
自动控制原理 实验报告 实验名称：二阶系统的动态特性与稳定性分析班级： 姓名： 学号：
实验二二阶系统的动态特性与稳定性分析 一、实验目的 1、掌握二阶系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态 ）对系统动态2、分析二阶系统特征参量（ξ ω， n 性能的影响； 3、分析系统参数变化对系统稳定性的影响，加深理解“线性系统稳定性至于其结构和参数有关，与外作用无关”的性质； 4、了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态； 5、学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和simulink实现方法。 二、实验内容 1、构成各二阶控制系统模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义。 2、用Matlab和simulink仿真，分析其阶跃响应动态性能，得出性能指标。 3、搭建典型二阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、
峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型二阶系统动态性能和稳定性的影响； 4、 搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响； 5、 将软件仿真结果与模拟电路观测的结果做比较。 三、实验步骤 1、 二阶系统的模拟电路实现原理 将二阶系统： ωωξω2 2)(22 n n s G s s n ++= 可分解为一个比例环节，一个惯性环节和一个积分环节 ωωξω221)() ()()(2C C C C s C C 2 22 6215423 2 15423 2 2154215426316 320 n n s s s s s G s s s C R R R R R R R R R R R R C R R R R R R R R R U U n i ++= ++=++== 2、 研究特征参量ξ对二阶系统性能的影响 将二阶系统固有频率5 .12n =ω 保持不变，测试阻尼
发电机动态特性试验
近期我公司#1发电机测温元件对地电压异常升高（最高达380V左右），经联系电科院进行端部动态特性试验，现将具体实验过程介绍如下： 3.1试验目的：检验发电机定子绕组端部振动特 性，发电机运行中是否避开了100HZ的共振频 率。一般发电机在设计制造时，端部绕组的结构 均避开了100HZ，但在运行时因线棒绝缘、绑绳、 垫块、支架等绝缘材料受电、热作用，绝缘和机 械性能逐渐降低，因振动磨损、绑扎紧固件之间 连接紧度也会改变，故端部振动特性也随之发生 变化，其端部固有频率呈下降趋势，逐渐接近 100HZ，导致端部绕组处于谐振状态，即使很小的激振力也会诱发较大的振动，导致端部绝缘磨损，发生发电机绕组短路、断线、断裂等事故。所以对于大型发电机进行定子绕组端部动态特性试验是十分必要的。 3.2试验方法：一般多采用一点激振多点响应法，在发电机励端、汽端、中部分别进行测量。即用力锤定点敲击定子绕组端部上的某点，向绕组端部提供一个瞬态冲击力，动态信号分析仪拾取端部绕组上各测点的振动响应值，再经模态分析软件分析处理，便得到定子绕组端部模态参数：频率、振型和阻尼等模态参数。具体方法为：将试验用仪器（AZ804-A、AZ308）接好线后，先在发电机励磁侧定子绕组端部任选一点，将带有数据线的加速度计用橡皮泥或其它粘性物体固定在定子绕组端部，注意固定时尽量靠近发电机定子绕组端部，以不下滑为宜。用另一带有数据线的橡皮锤在临近加速度计的发电机定子端部进行敲击，每个线棒敲击4次取平均值，之后按照顺序每隔一个线棒敲击4次，每个线棒敲击后取平均值，待沿发电机圆周敲击一遍后便得到每次敲击时的振动值和频率，取每次敲击时的峰值，由测试软件