频率响应测试

一、实验目的

1.掌握频率特性的测试原理和方法。

2.学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法。

二、实验内容

1.测定给定环节的频率特性。

2.实验模拟电路连接如下

取,μF, ,则系统方块图如下

易得系统传递函数为：

取K=2则，G（S）=；

取K=5则，G（S）=；

若正弦输入信号为Ui（t）=，则当输入达到稳态时，其输出信号为Uo(t)= 。改变输入信号频率f=值，便可测得二组和φ随f（或ω）变化的数值，这个规律就是系统的幅频特性和相频特性。

三、实验原理

1.幅频特性即测量输入与输出信号幅值与，然后计算其比值。

2.实验采用“李沙育“图形法进行相频特性性的测试。假设输入信号为 ,输出信号为Y(t)= 。当ωt=0时，有 X(0)=0 ；Y(0)=Ym Sin(ψ) 。则相位差角φ的求法如下：若椭圆长轴在一、三象限，则φ=arcsin();若椭圆长轴在二、四象限则φ=π-arcsin()。应注意φ始终为负。

3.将所测数据代入根据公式

=

即可求得及，则传递函数为

G(s) 

四、实验结果

1.K=2

ωn=12.91，

则传递函数为G(s) =

实验曲线

幅频特性曲线

相频特性曲线

2.K=5

ωn=20.38，

则传递函数为G(s) =

实验曲线

幅频特性曲线

相频特性曲线

五、实验结论及误差分析

1.误差分析

将多组数据代入方程，所得结果均和第五组较为接近。可以看到，所测传递函数与理论值之间存在一定误差。误差主要是由元器件的误差，运放的失调电流或失调电压，以及计算机数据采集系统的不准确造成。另外实验数据不够丰富，使得所绘曲线不够平滑。应在实验中多测些数据，尤其在ωn附近多测几组。

2.实验结论

1)可以通过测定系统频率响应（幅频响应、相频响应）的方法，来确定系统的传递函数。值得注意的是输入信号应选用正弦信号。

2)当Yo/Ym接近1时，ω的值即为ωn，Ac/Ar的值等于，则传递函数为

G(s) 

六、实验步骤

1.断开实验箱电源，按照线路图连接电路。

2.将D/A1与系统输入端Ui相连，A/D1与系统输出输出端Ui相连。连好后，检查无误，接通电源。

3运行MATLAB或其他相关实验软件，改变输入信号频率，观察实验图形，记录实验数据。

4.完成实验后，关闭电源，整理好实验器材。