频率响应测试

频率响应测试频率响应测试 一 实验目的 1 掌握频率特性的测试原理和方法 2 学习根据所测定出的系统的频率特性 确定系统传递函数的方法 二 实验内容 1 测定给定环节的频率特性 2 实验模拟电路连接如下 取 F 则系统方块图如下 23 RR 4 1RM 12 1CC 1 R K R 易得系统传递函数为 取 K 2 则 G S 2 200 10200ss 取 K 5 则 G S 2 500 10500ss 若正弦输入信号为 Ui t 则当输入达到稳态时 其输出信 1 号为 Uo t 改变输入信号频率f 值 便可测得二组 2 2 和 随 f 或 变化的数值 这个规律就是系统的幅频特性和相频 12 AA 特性 三 实验原理 1 幅频特性即测量输入与输出信号幅值与 然后计算其比值 1 2 21 AA 21 AA 2 实验采用 李沙育 图形法进行相频特性性的测试 假设输入信号为 输出信号为 Y t 当 t 0 时 t 有 X 0 0 Y 0 Ym Sin 则相位差角 的求法如下 若椭圆长轴在 一 三象限 则 arcsin 若椭圆长轴在二 四象限则 arcsin OM YY 应注意 始终为负 OM YY 3 将所测数据代入根据公式 1 2222 1 2 nn Ar Ac 1 2 2 1 n n tg 即可求得及 则传递函数为 n G s 2 2 2 2 四 实验结果 1 K 2 序号12345678910 f Hz0 511 522 533 544 55 3 146 289 4212 5715 7118 8521 9925 1328 2731 42 1 1231 2701 5301 5191 1080 7230 4980 3610 2780 230 0 1830 4190 7470 9970 8850 7300 4900 4870 2980 277 10 53 24 79 48 31 85 40 117 7 133 1 150 6 150 9 162 6 163 9 将表中第五组数据代入公式 用 MATLAB 求得 n 12 91 0 337 则传递函数为 G s 167 2 8 70 167 实验曲线 幅频特性曲线 相频特性曲线 2 K 5 序号12345678910 f Hz122 533 23 544 556 6 2812 5715 7118 8520 1121 9925 1328 2731 4237 70 1 1671 5531 9392 3292 3242 0701 4601 0350 7370 493 0 1550 4340 6670 9160 9980 9430 7660 4950 3840 248 8 90 25 72 41 87 66 37 86 28 109 4 130 0 150 3 157 4 165 7 将表中第五组数据代入公式 用 MATLAB 求得 n 20 38 0 218 则传递函数为 G s 415 2 8 89 415 实验曲线 幅频特性曲线 相频特性曲线 五 实验结论及误差分析 1 误差分析 将多组数据代入方程 所得结果均和第五组较为接近 可以看到 所测传递函 数与理论值之间存在一定误差 误差主要是由元器件的误差 运放的失调电流 或失调电压 以及计算机数据采集系统的不准确造成 另外实验数据不够丰富 使得所绘曲线不够平滑 应在实验中多测些数据 尤其在 n 附近多测几组 2 实验结论 1 可以通过测定系统频率响应 幅频响应 相频响应 的方法 来确定系统 的传递函数 值得注意的是输入信号应选用正弦信号 2 当 Yo Ym 接近 1 时 的值即为 n Ac Ar的值等于 则传递函数为 1 2 G s 2 2 2 2 六 实验步骤 1 断开实验箱电源 按照线路图连接电路 2 将 D A1 与系统输入端 Ui 相连 A D1 与系统输出输出端 Ui