阶跃响应时间(step response time)是指“测量仪器或测量系统的输入量值在两个规定常量值之间发生突然变化的瞬间,到与响应示值达到其最终稳定值的规定极限内时的瞬间,这两者间的持续时间”。
阶跃响应时间是测量仪器响应特性的重要参数之一。这是指对输入输出关系的响应特性中,考核随着激励的变化其阶跃响应时间反映的能力,当然越短越好。阶跃响应时间短,则反映指示灵敏快捷,有利于进行快速测量或调节控制。
如动圈式温度指示仪,其性能上有一条规定,即阻尼时间,要求给仪表突然加上相当于标尺弧长三分之二点的被测量(毫伏值)的瞬间起,至指针距最后静止位置不大于标尺弧±1.5%的范围为止,这个时间间隔对输入量程小于20mV仪表不超过10s,对其它仪表不超过7s,这一阻尼时间就是阶跃响应时间。正是由于动圈式仪表由张丝或轴承支承,指针在测量过程中要稳定下来需要有一定时间,其调节性能不够理想,应用范围收到一定限制。对于线性测量仪器说来,阶跃响应时间就是它的时间常数。
以电流表、电压表、功率表为例,阶跃响应时间的测定要求如下:对仪表突然施加能使其指示器最终指示在标尺长度2/3处的被测量,在4s之后,其指示的偏离最终静止位置不得超过标尺长度的1.5%。其方法是,突然是施加一个使指示器指示在标尺厂2/3处的被测量,当指示器第一次摆动(即第一次开始移动)时用秒表开始测量,并当指示器摆动复读达到标尺长度1.5%时,停止计时,重复测量5次,取其平均值,所需的时间作为阶跃相应时间,规定不得超过4s。