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传感器动态特性分析方法:时域与频域

时间:2023-06-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般视传感器所测输入量为规律性信号,而规律性信号中的复杂周期信号可分解为不同谐波的正弦信号叠加。所以动态特性研究中的“标准”输入是正弦周期信号、阶跃信号和线性信号。传感器的动态特性要从时域和频域2方面分析。采用正弦输入研究传感器频域动态响应特性时,用幅频特性和相频特性来描述,其重要指标是响应频带宽度,简称带宽。带宽指增益变化不超过某一规定分贝值的频率范围。

传感器动态特性分析方法:时域与频域

一般情况下,传感器可看成一个动态复现系统,对这种系统的要求是在动态工作条件下(输入为随时间变化的函数),以最小的误差复现输入作用。

一般视传感器所测输入量为规律性信号,而规律性信号中的复杂周期信号可分解为不同谐波的正弦信号叠加。其他非周期信号都比阶跃信号缓和,只要传感器能满足对阶跃信号输入的响应,就可满足对其他非周期信号的响应。另外,有时也考虑线性信号的输入情况。所以动态特性研究中的“标准”输入是正弦周期信号、阶跃信号和线性信号。

传感器的动态特性要从时域和频域2方面分析。因此在时域内研究对阶跃函数的响应特性,在频域内研究对正弦函数的频率响应特性。采用阶跃输入研究传感器时域动态响应特性时,用上升时间tr响应时间ts和过冲量(或超调量)等参数来综合描述。采用正弦输入研究传感器频域动态响应特性时,用幅频特性相频特性来描述,其重要指标是响应频带宽度,简称带宽。带宽指增益变化不超过某一规定分贝值的频率范围。(www.xing528.com)

根据线性时不变系统理论,传感器可用一个n阶常系数线性微分方程描述,即:

式中,x=x(0)为输入信号;y=y(t)为输出信号;ai(i=0,1,2,…,n)和bj(j=0,1,2,…,m)均为实数,是与传感器内部结构和材料性能有关的常数(要求m<n)。方程阶数n由传感器结构和工作原理决定,n=0称零阶传感器;n=1称一阶传感器;n≥3称为高阶传感器。

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