动态测试精度准则

动态测试精度准则

动态测试精度准则是传感器选型和设计中的核心工程准则，用于确保传感器输出能真实准确地再现被测信号的波形。

准则内容

对于二阶系统动态特性|二阶传感器，为保证动态测试精度，需同时满足两个条件：

1. 阻尼条件：阻尼系数
2. 频率条件：固有角频率 ${\omega }_n$ 远大于被测信号角频率 $\omega$

具体频率条件分为两种情况：

• 周期信号：${\omega }_n\ge (3\sim 5)\omega$，其中 $\omega$ 为被测信号谐波中的最高角频率
• 非周期信号：${\omega }_n\ge 10\omega$，其中 $\omega$ 为被测信号的基频

物理意义

当 且 ${\omega }_n/gg\omega$ 时，二阶传感器的幅频特性 $A\left(\omega \right)\approx 1$（常数），相频特性 $\phi \left(\omega \right)\approx -2/zeta\omega /{\omega }_n$（与 $\omega$ 成线性关系）。此时系统输出能真实准确地再现输入波形，动态误差最小。

工程应用

• 该准则是传感器选型时确定工作频率上限的主要依据
• 实际测试中，若被测信号波形与正弦波相差不大，其谐波中最高角频率可用基频的 $2\sim 3$ 倍代替
• 违反该准则可能导致严重的动态误差，甚至引发共振造成测量失效

相关概念

• 一阶系统动态特性 — 一阶传感器的动态响应由时间常数 $\tau$ 决定
• 二阶系统动态特性 — 二阶传感器的动态响应由 $/zeta$ 和 ${\omega }_n$ 共同决定
• 动态误差 — 输出与输入间因惯性延迟引起的附加误差