空压机测量中振动子的动态特性

振动子作为一个空压机测量系统,其输入为电流，输出为转 角,因而，要求转角的幅值和相位必须正确反映信号电流的幅值和相位。

在实际应用中，这是无法实现的。下面就其在 不同情况下的动态响应及误差作一分析。

一般地,幅频特性实际上是系统的正弦输出和输入的幅 值比; 相频特性是系统的正弦输出和输入的相位差。

根据式可以得到振动子扭振系统的幅频特性曲线及相频特性曲线， 即使在输入幅值相同而频率不同的正弦电流时，振动子所产生的转角幅值和相位差却是不同的。 这一变化将给测量带来误差。

但是，值得注意的是,转角幅值与相位的变化除了与 a/o.有关外，还与振动子阻尼率D有关。

在D=0.6~0.7和0.5~0.6时，幅频特性曲线接近水 平直线。这说明，在这种情况下，转角幅值可以近似地看成 与频率无关而等于常数。

此外,阻尼率对相位差(滞后角)的影响: 当D= 0.707时，相频特性曲线近似于一条通过原点和点 b= 受)的直线，该直线方程式为:此式表明，在D< 1的情况下，转角对于电流 的滞后时间是个常数,不随电流的频率而改变。

这一结论表明，当测量多频率成分的信号时，就不会发生由于各频率成 分的滞后时间不同所造成的波形失真——相位失真现象。

综上所述，当采用阻尼率D的振动子，在0.5~0.6的情况下，记录正弦电流时,频率变化所引起记 录波形幅值的变化甚小，这时，基本上满足了幅频特性平坦、相频特性与频率成线性关系的要求。

因此，一般应采用D=0.6~0.7,0.5~0.6的振动子,以确保测量精度。

若输入的信号电流是复杂的周期信号或瞬变信号,则可 以根据周期信号的傅里叶分析和二阶测量装置的瞬态响应的 分析来考察振动子的动态响应。

振动子的阶跃响应，所有响应 曲线都是经过若千时间后渐渐趋近于终值。这一过程与阻 尼有密切关系，对于较小阻尼，曲线跃升后还绕水平线作衰 并且阻尼愈小，过冲量愈大，例如，D= 0 时，将减振动, 作无衰减的自由振动,对于过小阻尼需很长时间才能接近于 终值。

根据傅里叶分析得知，复杂的周期信号都包含着高次的 谐频分量,例如方波、三角波等都包含着谐频....而且，高次谐频分其中o为基频，n = 1,3,量， 量的幅值一一般是随阶次的增加而减小的。

理论上振动子是无法不失真地记录下这样的信号的，因为，对信号中的高次谐 频分量，振动子无法满足幅频特性为线性的条件。

在选用不同固有频率的振动子来记录基频为 o的矩形波和三角波所得记录波形。