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1、 一、测试、信息与信号的概念一、测试、信息与信号的概念 测试是人们认识客观事物的方法。测试过程是从客观事物中提取有用信息的过程。测试包括测量与试验。2.12.1 信号及其分类2.12.1信号及其分类信号及其分类第1页/共71页 信息是人和外界作用过程中相互交换内容的名称。它不是物质，也不是能量，而是事物运动的状态和方式。例如语言文字是社会信息，商品报道是经济信息等。信号具有能量，它描述了物理量的变化过程。在数学上可以表示为一个或几个独立变量的函数，也可以表示为随时间或空间变化的图形。信息虽本身不是物质，也不具有能量，但信息的传输却依赖于物质和能量。一般说,传输信息的载体称为信号，信息蕴涵在信号
2、之中。2.12.1信号及其分类信号及其分类第2页/共71页 二、信号的分类二、信号的分类 按照性质，信号可分为静态信号和动态信号两类。静态信号是指不随时间变化的信号。动态信号是指随时间变化的信号。2.12.1信号及其分类信号及其分类第3页/共71页 动态信号根据时间上的连续情况又可分为连续信号和离散信号。若在所讨论的时间间隔内，对于任意时刻都可以给出确定的函数值，这种信号称为连续信号，如图（a a）所示。连续信号的幅度可以是连续的，也可以是离散的（只取某些规定值）。对于时间和幅度值都是连续的信号又称为模拟信号。离散信号在时间上是离散的，只在某些不连续的规定瞬时给出函数值，而在其他时间没有定义，
3、如图（b b）所示。(b)(b)离散信号(a)(a)连续信号第4页/共71页 动态信号根据随时间变化规律的不同，又可分为确定性信号和非确定性信号（即随机信号）两类。可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。2.12.1信号及其分类信号及其分类第5页/共71页 周期信号分为简单周期信号(简谐信号)和复杂周期信号，非周期信号分为准周期信号和瞬变信号。（a a）简谐信号 （b b）复杂周期信号 （c c）准周期信号 （d d）瞬变信号2.12.1信号及其分类信号及其分类第6页/共71页 周期信号可视为在一个固定参考点上的振荡运动，经过一定时间（周期）后
4、可自行重复出现的信号。周期信号又分为简单周期信号（简谐信号）和复杂周期信号。简谐信号（正弦或余弦）可用下式来描述：x(t)=Asin(2x(t)=Asin(2f f。t+t+)或 x(t)=Acos(2x(t)=Acos(2f f。t+t+)式中，A A振幅。描述信号变化的范围；f f。频率，描述信号变化的快慢。初相位，描述信号的起始位置。2.12.1信号及其分类信号及其分类第7页/共71页 复杂周期信号可表示为：x(t)=x(t+nT)(n=1,2,3,)x(t)=x(t+nT)(n=1,2,3,)它是由两个或两个以上的简谐信号叠加而成。它具有一个最长的基本重复周期，与该基本周期频率一致的谐
5、波称为基波，而其他频率为基波整数倍的谐波称为高次谐波。2.12.1信号及其分类信号及其分类第8页/共71页 非周期信号是指在时间上永不重复的信号，它又分为准周期信号和瞬变信号两种。准周期信号又称为近似周期信号，它由一些不同频率的简谐信号合成。准周期信号可用下式来表示：2.12.1信号及其分类信号及其分类第9页/共71页 瞬变信号是指冲击信号或持续很短一段时间的衰减信号，如图所示。（d）瞬变信号2.12.1信号及其分类信号及其分类第10页/共71页 随机信号是不能用精确的数学关系是描述的信号，但是随机信号值的变动服从统计规律，可以用概率统计的方法来描述。对随机信号按时间历程所做的各次长时间观测记
6、录称为样本函数，记作xi(t)。在同样的条件下，不同时间段的各样本函数的集合称为总体，记作 x(t)=x1(t)，x2(t)，x3(t)，x4(t)，x5(t),xn(t),x(t)表示为一个随机过程。如果随机信号的统计参数（如均值、方差、均方值等）不随时间t变化，则称该信号为平稳随机信号，反之则称为平稳随机信号。2.12.1信号及其分类信号及其分类第11页/共71页统计特性变异（a）平稳随机噪声信号（b）非平稳随机噪声信号2.12.1信号及其分类信号及其分类第12页/共71页 2.2 2.2 信号检测方法 一、直接检测法 直接检测法就是按照一定的物理定律，把从被检测对象中获取的一部分能量信号
7、直接作用到检测元件上，并把其转化为易于测量和传输的量，再对该量进行直接测量，该量的大小就代表了被测对象的值.2.22.2信号检测方法信号检测方法第13页/共71页（a）炼钢炉温度检测（b）发动机振动检测 例如加热炉温度测量、发动机振动测量等。使用这种方法时应注意，从被检测对象中获得的能量，不能影响被测对象的物理状态。2.22.2信号检测方法信号检测方法第14页/共71页 二、间接检测法 间接检测不是直接测量被测的量，而是通过测量与被测量有某种变化关系的量，来间接的获取被测量的值。2.22.2信号检测方法信号检测方法第15页/共71页 图中a a为发射探头，b b为接收探头，h h为液位高度。探
8、头a a从容器底部发出超声波信号，经过被测液体至其上表面，再反射回来被探头b b接收.设超声波在液体中的传播速度为v v，如果测得从发射到接收所经历的时间为t t，则液位高度为：h=th=tv/2 v/2 超声波间接法检测密闭液罐中液位2.22.2信号检测方法信号检测方法第16页/共71页 三、比较检测法 比较检测法就是将被测量与标准量进行比较而实现对被测量的测量方法。例如，下图为用平衡电桥测电阻，将被测电阻R RX X与可调的标准电阻R RN N进行比较，若有差值，调整R RN N，使R RX X与R RN N达到平衡，这时标准量R RN N的示值，就代表被测量的大小。平衡电桥测电阻2.22
9、.2信号检测方法信号检测方法第17页/共71页 注意：检测方法的选择，应根据被测量的类型、现场条件以及量程、精度、反应速度等方面的要求进行。以上方法是最基本的几种检测方法，在实际工作中，应对被测对象作具体分析，才能确定最合理的检测方法。2.22.2信号检测方法信号检测方法第18页/共71页 计算机测控系统常用的控制模式有以下几种。1 1、顺序控制 顺序控制主要用于开关量系统的控制。它一般有两种状态，如管道上阀门的开和关，电炉的接通和断开，电动机的启动与停止等。它是按照一定的逻辑顺序或时间顺序来完成的一种控制。2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式2.32.3测控系统控制方式第19页/共7
10、1页 2 2、反馈控制 反馈控制如图所示。反馈控制也称为闭环控制，它是利用实际值和给定值（预定值）进行比较得到偏差而形成控制信号，再利用这个信号去消除或减小误差，即用偏差来消除误差。反馈控制2.32.3测控系统控制测控系统控制方式式第20页/共71页 反馈控制的不足之处是必须在误差形成后，才能产生纠正误差的控制作用，在这段滞后的时间内，误差总要存在。所以，为了补偿由于扰动引起的误差，常采用前馈控制。2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第21页/共71页 3 3、前馈控制前馈控制 利用输入或扰动信号的直接控制作用构成的开环控制系统称为前馈控制，从动作的反应速度来讲，对于干扰信号的补偿，前
11、馈比反馈要迅速得多。但前馈控制要作到对干扰的完全补偿，必须对控制对象的特性有精确的了解。前馈控制的不足之处是它只能对一种干扰进行补偿，不像反馈控制对任何扰动引起的误差都能进行补偿.2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第22页/共71页 反馈控制是按照偏差进行控制。为了提高控制性能可以按照偏差的比例（proportional)proportional)、积分（integral)integral)、微分（derivative)derivative)进行控制，简称PIDPID控制。在工程上，PIDPID控制大都是单元组合式,即P P控制、D D控制、PIPI控制和PIDPID控制.PID P
12、ID控制可以用硬件来实现，也可以用软件来实现。4 4、PIDPID控制PID控制2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第23页/共71页 5 5、最优控制 最优控制是指系统在规定条件下，使某些性能达到最优的控制。如在条件不断变化的情况下，保持生产过程中某些参数或某项指标始终为最优值（如时间最短、消耗最小）.全国飞尔卡思智能小车竞赛现场2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第24页/共71页 最优控制是相对的，它是在某些特定限制条件下才能达到最优，一旦条件改变，就不是最优了。而自适应控制能够在限制条件变化时,自动实现最优控制。例如水泥搅拌机，不同的料，加水量和搅拌时间就要相应的变化，
13、为了实现最优，就要采用自适应控制。6、自适应控制（a）大型智能混凝土搅拌站（b）内部电气控制柜2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第25页/共71页 7 7、自学习控制 自学习控制是指通过在线实时学习，能自动获取知识并将所学的知识用来不断改善被控对象的性能和状态。注意：自学习控制适用于模型不精确的非线性动态行为的控制，而不适合于时变动态特性的控制。凤凰号火星探测器2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第26页/共71页 8 8、智能控制 智能控制就是利用有关知识，通过学习和推理使被控对象或被控过程按一定要求达到预定目的。这里所说的知识大体包括对象所处的环境知识、被控对象或被控过程
14、知识、控制器本身的知识、逻辑推理知识等.中国东海10远程巡航导弹 2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第27页/共71页 9 9、分布式控制系统、分布式控制系统 分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制。各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。分布式控制系统具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第28页/共71页 分布式控制系统是在计算机监督控制系统、直接
15、数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。在分布式控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。基于LAN的分布式汽车综合性能检测系统2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第29页/共71页 分布式控制系统的控制方式能改善控制的可靠性，不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制。当管理级发生故障时，过程控制级（控制回路）仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局。与计算机多级控制系统相比，分布式控制系统在结构上更加灵活、布局更为合理和成本更低。基于Profibus现场总
16、线的分布式控制系统2.32.3测控系统控制方式测控系统控制方式第30页/共71页2.42.4测量仪表与测量系统 我们在本节中所说的测量仪表的概念是广义的。广义概念下的测量仪表包括敏感元件、传感器、变换器、运算器、显示器、数据处理装置等。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第31页/共71页 测量系统是测量仪表的有机组合。对于比较简单的测量工作，只需要一台仪表就可以解决问题。但是，对于比较复杂、要求高的测量工作，往往需要多台测量仪表，并且按照一定的规则将它们组合起来，构成一个有机整体测量系统。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第32页/共71页 一、测量仪表 1 1、测
17、量仪表的功能 测量仪表的主要功能有：物理量的变换、信号的传输和处理、测量结果的显示。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第33页/共71页 （1 1）变换功能：就是将非电量（如温度、压力、流量、转速、力、位移、酸碱度、比重和成分含量等）的被测量依据一定的物理定律，严格地转换成电量（电压或电流），然后再对变换得到的电量进行测量和处理。在检测仪表中进行物理量的变换，同时也伴随着能量形式的变换。从能量形式的变换方式角度分析，可将变换功能分为两类，即单形态能量变换和双形态能量变换。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第34页/共71页 1 1）单形态能量变换:这种变换形式是将A
18、 A形态能量（反映被测量）作用与物体，遵照一定的物理定律转换成B B形态能量（反映变换后的物理量）其框图如图所示。这种变换的特点是变换时所需的能量取自于被测介质,不需要从外界补充能量。因此,这种变换的前提条件是从被测介质取走变换所需要的能量后，不影响被测介质的物理状态。单形态能量变换2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第35页/共71页 2 2）双形态能量变换：这种变换形式是将A A形态能量（反映被测量）和C C形态能量（参比量）同时作用于物体，按照一定的物理定律变换成B B形态能量（反映变换后的物理量）。其框图如图所示。双形态能量变换2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系
19、统第36页/共71页 例如，利用霍尔效应进行磁场测量，如图所示。将霍尔元件置于被测磁场E E中，在霍尔元件上通以电流I I，这时霍尔元件有霍尔电热EHEH产生，也就是说将磁场能量和电能同时作用于霍尔元件，通过霍尔效应转换成电能输出。霍尔元件2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第37页/共71页 双形态能量变换的特点是变换过程所需的能量，不是从被测对象（磁场）取得，而是从附加的能源(参比电源)取得。特别提示：研究仪表功能机理是很重要的课题。设法将新发现的物理定律引入传感器中,作为物理量变换的依据,往往会研制出新的传感器和测测量方法.2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第3
20、8页/共71页 压力式光纤液位传感器的基本结构是将某种类型的光纤压力传感器的压敏元件置于被测液体容器的底部，根据所测压力的大小即可算出相应的液位。液面高度H与其对应液体深处的静压强P之间的关系由式(1)给出：式中是液体的密度，g是重力加速度。如10m水(=1)深处的压强为1个大气压(9，81Ncm2=0，1MPa1，10m石油(=0.65)深处的压强为0.65大气压(6.377。Ncm2，lOm盐水溶液(=1.3)压强等于1.3个大气压(12.75Ncm2)。由于高密度液体产生压力较高，所以采用这种原理测液位高密度液体的测量准确度比低密度液体要高。例如:利用新型光纤传感器测油罐2.42.4测量
21、仪表与测量系统测量仪表与测量系统第39页/共71页 （2 2）传输功能：仪表在测量过程中的第二个功能就是将信号进行一定距离的不失真传输。它有两种形式，即有线传输和无线传输。有线传输，即用电缆或导线传输电压、电流信号或数字信号。无线传输，即用无线电发射，在远距离用接受机接收，进行信号传输。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第40页/共71页 （3 3）显示功能：仪表的显示可以分为模拟式和数字式两类，模拟式显示有指针指示和记录曲线；数字式有数码显示、数字式显示和打印记录等。各种显示方式都有自己的特点和用途。因此，要根据具体情况，选择合适的显示方式。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪
22、表与测量系统第41页/共71页 2 2、测量仪表的特性 仪表特性，一般分为静态特性和动态特性两种。当测量参数不随时间而变化或随时间变化缓慢，则可不考虑仪表输入量和输出量之间的动态关系，只需要考虑静态关系。此时，联系输入量与输出量的关系式是代数方程，不含时间变量，这就是所谓的静态特性。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第42页/共71页 当被测量随时间变化很快，必须考虑测量仪表输入量与输出量之间的动态关系。联系输入量与输出量之间的关系是微分方程，含有时间变量，这就是所谓的动态特性。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第43页/共71页 （1 1）测量仪器的静态特性：1
23、1）刻度特性：所谓刻度特性是表示测量仪表的输入量与输出量之间的数量关系,即被测量与测量仪表指示值之间的函数关系.这种函数关系可以用数据表格形式给出，也可以用坐标曲线形式给出，还可以用数学方程式y=f(x)y=f(x)给出.式中x x表示被测量，y y表示指示值。这种数学方程给出的刻度特性被称为刻度方程。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第44页/共71页 刻度特性可分为线性特性和非线性特性。线性刻度特性可用一次代数方程表示，它的几何表示是直线；非线性刻度特性可用高次代数方程或超越方程表示，它的几何表示是曲线。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第45页/共71页 从测
24、量效果看，希望测量仪表具有线性刻度特性。但是工程中经常会遇到非线性特性。这时，在传感器测量电路中，需要引入一个“线性化器”，用以补偿静态特性的非线性，最终取得整台仪表的线性刻度特性。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第46页/共71页 2 2）灵敏度：灵敏度表示测量仪表的输入量增量x x与由它引起的输出量y y之间的函数关系。更确切的说，灵敏度S S等于测量仪表的指示值增量与被测值增量之比。可用下式表示：式中表示单位被测量的变化引起仪表输出指示值的变化量，很显然，灵敏度S S越高表示仪表越灵敏。注意：在设计系统时并不是要求前端测量仪表越灵敏越好。2.42.4测量仪表与测量系统测量
25、仪表与测量系统第47页/共71页 测量仪表的灵敏度可分为三种情况，如图所示。（a a）在整个测量范围内，灵敏度保持为常数，即灵敏度S S不随被测量变化而变化；（b b）灵敏度S S随被测量（输入值）增加而增大；（c c）灵敏度S S随被测量（输入值）增加而减小。测量仪表的灵敏度 结论：线形仪表的灵敏度为一常数，非线性仪表的灵敏度随输入量变化而变化。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第48页/共71页 3 3）线性度（非线形误差）：当仪表的理论特性曲线为直线时，线性度用来表示实际特性曲线和理论特性曲线之间的符合程度，也称为非线性误差。用L LN N表示为:式中LMAX=(Yact-
26、Ytheo)max LMAX=(Yact-Ytheo)max 是在全量程范围内实际特性曲线与理论特性曲线间的最大偏差值。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第49页/共71页 4 4）分辨力：分辨力是指测量仪表能够检测出被测信号最小变化量的能力。分辨力往往受噪声的限制，所以一般用相当于噪声电平的若干倍的被测量表示，即 M=CM=CN/k (CN/k (C取1 1至5 5）式中，M-M-最小检测量；C-C-放大倍数；N-N-噪音电平；k-k-常数。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第50页/共71页 在实际中，分辨力可用测量仪表的输出值表示，即与分辨率通用。数字式仪表的
27、分辨率则指末位数字所代表的值。为了保证检测精度，测量仪表的分辨率应小于系统允许误差的1/31/3或1/51/5或1/101/10。5 5）量程：仪表能检测的最大输入量与最小输入量的之间的范围称为仪表的量程或称测量范围。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第51页/共71页 （6 6）迟滞性：仪表的输入从起始量程稳增至最大量程的测量过程称为正行程；输入量由最大量程减至起始量程称为反行程。在同一输入量时，正反两个行程造成输出值间的差异叫测量仪表的迟滞性，如图所示。迟滞环误差示意图2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第52页/共71页 全量程中最大的迟滞差值Y Ymaxmax
28、与满量程输出值Y Ymaxmax之比叫迟滞误差，即 E=YE=Ymaxmax/Y/Ymaxmax 100%100%例如：系统的增载测试与减载测试（称轴台的标定）的迟滞性表现：a a.刚体形变的恢复过程；b b.电容的充.放电过程（模拟量输入通过中加入电容就会影响系统的迟滞性）.2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第53页/共71页 7 7）重复性：重复性通常表示在同一测量条件下，对同一数值的被测量进行重复测量时测量结果不一致程度。一致则重复性好，反之重复性就差。重复误差可定义为最大的重复性差值与满量程输出值Y Ymaxmax之比，即 R=RR=Rmaxmax/Y/Ymaxmax 1
29、00%(2-10)100%(2-10)2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第54页/共71页 8)8)零漂,温漂和漂移：传感器无输入（或输入值不变）时，每隔一段时间，其输出值偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比，即零漂。温度每升高1C1C，传感器输出值的最大偏差和满量程的百分比，称为温漂。漂移是指在规定的时间之内，当输入不变时输出的变化量。漂移可由零漂和温漂引起。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第55页/共71页 9 9）输入阻抗和输出阻抗：输入阻抗是指仪表在输出端接有负载时，输入端所表现出来的阻抗。输入阻抗的大小决定了信号源的衰减程度，输入阻抗越大，则衰减越小，故
30、一般希望输入阻抗大一些。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第56页/共71页 输出阻抗是指仪表在输入端接有信号源的情况下，输出端所表现的阻抗。输出阻抗大意味着把仪表或传感器看成信号源时，信号源具有很大的内阻。这样，在仪表输出端接上负载后（如二次仪表或其他）其信号衰减较大，产生较大的负载误差。因此一般希望仪表的输出阻抗要小。这样一方面可以减小负载误差，另一方面还可以降低对二次仪表的输入阻抗的要求。结论：因此，我们希望输入阻抗越大越好（对前端影响小）；输出阻抗越小越好（带负载能力强）。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第57页/共71页 1010）测量仪表的标定与仪表常
31、数：所谓标定就是指对测量仪表输入标准量，测得相应的指示值，然后求得该测量仪表的“常数”。测量仪表常数是指测量仪表的输入标准量与对应指示值之比：C=C=x xN N/y (2-11)/y (2-11)式中，x xN N-仪表输入标定量；y-y-仪表输出指示值。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第58页/共71页 通过标定，知道仪表常数以后，只需要将仪表读数或指示值与仪表常数相乘，就可以得到被测值，即 x=Cy x=Cy 可见，当测量仪表的特性是线性时，仪表常数正好是灵敏度的倒数，即S=1/CS=1/C。注意：如果测量仪表的特性是曲线时，标定时就不能只标定一点，而是标定很多点，并作出
32、曲线特性。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第59页/共71页 （2 2）测量仪表的动态特性：测量仪表的动态特性也称测量仪表的动态响应。它是指当被测对象参数随时间变化很迅速时，测量仪表的输出指示值与输入被测物理量之间的关系。基本方法是通过列写仪表的动态方程，求出传递函数，然后进行特性分析。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第60页/共71页 1 1）一阶系统的动态特性：设某测量仪表的传递函数可表示为:式中，K-K-放大系数；T-T-时间常数。如果令K=1K=1，则:2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第61页/共71页 a.a.单位脉冲响应.若输入信号为
33、单位脉冲信号(s),(s),则 进行反变换，得到时域响应为 2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第62页/共71页 一阶单位脉冲响应其响应过程如图所示。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第63页/共71页 一阶系统单位脉冲响应的特性：衰减速度与T T大小有关，一般经过4T4T后，其响应就衰减为零。而在t4Tt4T以前，则反映了系统以T T为表征的惯性.所以一阶系统又称惯性系统。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第64页/共71页 b b.单位阶跃响应 若输入为单位阶跃信号，即X X（s s）1/s1/s,则其响应为 (2-17)(2-17)一节系统的单位
34、阶跃响应曲线如图2 21313所示。图2 213 13 一阶系统的阶跃响应 2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第65页/共71页 一阶系统单位阶跃响应的特性：当T T4T4T后，仪表输出与输入基本相同，可以认为稳态误差为零.所以,T,T越小，一阶系统到达稳态的时间就越短。T T是决定响应快慢的重要因素，所以称T T为时间常数。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第66页/共71页 2)2)二阶系统的动态特性：二阶系统的传递函数(由信号与系统知)：式中，阻尼系数；T T时间常数。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第67页/共71页 当输入为单位阶跃信号1/s1/s时，其响应 式中，n=1/Tn=1/T。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第68页/共71页 单位阶跃响应过程如图2 21414所示。图2 214 14 二阶系统的单位阶跃响应2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第69页/共71页 二阶系统的单位阶跃响应特性：a.a.的值决定了阶跃响应趋向于稳态值的时间长短，的值过大或过小，趋向稳态的时间都过长，0.7070.707时称为最佳阻尼。b.b.当不变时，固有频率n n越大，响应速度越快；n n越小，响应速度就越慢。2.42.4测量仪表与测量系统测量仪表与测量系统第70页/共71页感谢您的观看！第71页/共71页