空壓機測量中振動子的動態特性
振動子作為一個空壓機測量系統,其輸入為電流,輸出為轉 角,因而,要求轉角的幅值和相位必須正確反映信號電流的幅值和相位。
在實際應用中,這是無法實現的。下面就其在 不同情況下的動態響應及誤差作一分析。
一般地,幅頻特性實際上是系統的正弦輸出和輸入的幅 值比; 相頻特性是系統的正弦輸出和輸入的相位差。
根據式可以得到振動子扭振系統的幅頻特性曲線及相頻特性曲線, 即使在輸入幅值相同而頻率不同的正弦電流時,振動子所產生的轉角幅值和相位差卻是不同的。 這一變化將給測量帶來誤差。
但是,值得注意的是,轉角幅值與相位的變化除了與 a/o.有關外,還與振動子阻尼率D有關。
在D=0.6~0.7和0.5~0.6時,幅頻特性曲線接近水 平直線。這說明,在這種情況下,轉角幅值可以近似地看成 與頻率無關而等于常數。
此外,阻尼率對相位差(滯后角)的影響: 當D= 0.707時,相頻特性曲線近似于一條通過原點和點 b= 受)的直線,該直線方程式為:此式表明,在D< 1的情況下,轉角對于電流 的滯后時間是個常數,不隨電流的頻率而改變。
這一結論表明,當測量多頻率成分的信號時,就不會發生由于各頻率成 分的滯后時間不同所造成的波形失真——相位失真現象。
綜上所述,當采用阻尼率D的振動子,在0.5~0.6的情況下,記錄正弦電流時,頻率變化所引起記 錄波形幅值的變化甚小,這時,基本上滿足了幅頻特性平坦、相頻特性與頻率成線性關系的要求。
因此,一般應采用D=0.6~0.7,0.5~0.6的振動子,以確保測量精度。
若輸入的信號電流是復雜的周期信號或瞬變信號,則可 以根據周期信號的傅里葉分析和二階測量裝置的瞬態響應的 分析來考察振動子的動態響應。
振動子的階躍響應,所有響應 曲線都是經過若千時間后漸漸趨近于終值。這一過程與阻 尼有密切關系,對于較小阻尼,曲線躍升后還繞水平線作衰 并且阻尼愈小,過沖量愈大,例如,D= 0 時,將減振動, 作無衰減的自由振動,對于過小阻尼需很長時間才能接近于 終值。
根據傅里葉分析得知,復雜的周期信號都包含著高次的 諧頻分量,例如方波、三角波等都包含著諧頻....而且,高次諧頻分其中o為基頻,n = 1,3,量, 量的幅值一一般是隨階次的增加而減小的。
理論上振動子是無法不失真地記錄下這樣的信號的,因為,對信號中的高次諧 頻分量,振動子無法滿足幅頻特性為線性的條件。
在選用不同固有頻率的振動子來記錄基頻為 o的矩形波和三角波所得記錄波形。