[计算机硬件及网络]1-3传感器ppt课件

1、当给静止的传感器输入一个单位阶跃函当给静止的传感器输入一个单位阶跃函数信号数信号 1-171-17时，其输出特性称为阶跃呼应特性。时，其输出特性称为阶跃呼应特性。 00 10 tttu图图1-6 1-6 阶跃呼应特性阶跃呼应特性tdtrtpppts00.100.500.901.00y(t)t ）（181 00100 yytypp dtetyYdtetysYtst j00j dtetxXt j0j ）（191 jjjjjjj011011 asasabsbsbXYHnnnnmmmm 201 jjjjj）（ eAeXYXYH XYHA j即即 ）（211 j22 IRHHHA jj jjXYIH,X

2、YRHmIeR ）（221 jjYRejXj11 XYImtgHHtgRI由由1-21-2式，零阶系统的微分方程为式，零阶系统的微分方程为 ）（231 00 tXbtYa ）（241 00 tKXtXabtY或或 ）（251 00 KabjXjYsXsYsH 零阶传感器的传送函数和频率特性为：零阶传感器的传送函数和频率特性为：）（261 001 xbyadtdya）（271 Kxydtdy ）（281 1 sKXsYs ）（ 291 1 sKsXsYsH 01aa 00abK jK)j(X)j(Y)j(H 112 )(K)(A )(arctg)( 时时，当当1 )(K)(A 负号表示相位滞后负

3、号表示相位滞后 ）（341 1 /teKAy）（351 632011 KA.)e(KA)(y ）（331 0t 0 0 AttxKxydtdy tx01输出的初值为输出的初值为0,随着时间推移随着时间推移y接近于接近于1；当；当t=时时,在一阶系统中在一阶系统中,时间常数值是决议呼应速度的重要参数。时间常数值是决议呼应速度的重要参数。图图 1-7 一阶传感器一阶传感器CKK x(t) =F(t)y(t)例例1-1：由弹簧阻尼器构成的压力传感器，系统输：由弹簧阻尼器构成的压力传感器，系统输入量入量 为为F(t) = Kx (t)，输出量为位移，输出量为位移y(t )，分析系，分析系统的频率呼应特

4、性。统的频率呼应特性。解：根据牛顿第二定律：解：根据牛顿第二定律： fC+fK=F(t) 或或 txtydttdyKC tKxtKydttdyCtKyfdttdyCfkc 则则：，其其中中 ）（361 1111ssKCsH为时间常数为时间常数令令H(S )中的中的s =j,即即= 0，那么系统的频率，那么系统的频率呼应函数呼应函数Hj为为 1j1jH由由(j)(j)可以分析该系统的幅频特性可以分析该系统的幅频特性AjAj和相频特性和相频特性jj ： arctg11A20TTdtdThsmc,01hsmcaa100abKmcdQdT dtTThsdQ)(0图图1-8 1-8 一阶测温传感器一阶测

5、温传感器解：解：1110 hsmcjjK)j(T)j(T)j(H 11122 )hsmc()(K)(A )hsmc(arctg)(arctg)( )e(KAT/ t 1)e(ATtmchs 13 3二阶传感器的数学模型二阶传感器的数学模型所谓二阶传感器是指由二阶微分方程所描画的所谓二阶传感器是指由二阶微分方程所描画的传感器。很多传感器，如振动传感器、压力传传感器。很多传感器，如振动传感器、压力传感器等属于二阶传感器，其微分方程为：感器等属于二阶传感器，其微分方程为：）（371 001222 xbyadtdyadtyda 00012202xabydtdyaadtydaa 或或201200002

6、aaaaaabK ；令令静态灵敏度静态灵敏度阻尼比阻尼比 ）（则则：381 121 022 sxssyssnn 固有频率固有频率,0=1/ ）（391 22002 ssKsH ）（401 2200220 jjKjH ）（411 2120220 KA）（421 2tanarc2020 )( 阻尼比阻尼比 的影响较大，不同阻尼比情况下相对幅的影响较大，不同阻尼比情况下相对幅频特性即动态特性与静态灵敏度之比的曲线如图。频特性即动态特性与静态灵敏度之比的曲线如图。2.42.22.01.81.61.41.21.00.80.60.40.200.511.522.5=0=0.2=0.4=0.6=1=0.8=0

7、.707A() 当当0时，在时，在=1处处A()趋近无穷大，这一景象称之为趋近无穷大，这一景象称之为谐振。谐振。 随着随着的增大，谐振景象逐渐不明显。的增大，谐振景象逐渐不明显。 当当0.707时，不再出现谐振，这时时，不再出现谐振，这时A()将随着将随着的增的增大而单调下降。大而单调下降。0-30-60-90-120 -150-1800.511.522.5=0=0.2=0.4=0.6=0.707=0.8=1=0.8=1=0.707=0.6=0.4=0.2=0() 二阶传感器的阶跃呼应特性二阶传感器的阶跃呼应特性 随阻尼比随阻尼比 的不同，有几种不同的解：的不同，有几种不同的解：y/K2 21 10t0t=0=01.51.51 10.60.60.20.2KAydtdydtyd2222 01/tsinkAty /)j(,2211 方程通解方程通解 3222111AtsinAtcosAe)t ( y/ t 根据根据tt，ykAykA，求出，求出A3A3；据初始条件；据初始条件 求出求出A1A1、A2A2那那么么,)(y,)(y,t00000 2221111arctantsin)/texp(kAtyy/K210t=01.510.60.2 /)(,1221 texptexpkAy 112111211222222=1 (=1 (临界阻尼临界阻尼) )：特