機械工程測試技術

1、名詞解釋1. 測量：以確定被測物屬性量值為目的的全部操作；測試則是具有實驗性質(zhì)的測量，或者 可理解為測量和實驗的結(jié)合。2. 測試：是具有試驗性質(zhì)的測量，或者可理解為測量和試驗的結(jié)合。3. 測試技術：是指測試過程中所涉及的測試理論、測試方法、測試設備等。4. 測試方法：是指在實施測試中所涉及的理論運算方法和實際操作方法。5. 直接測量法：指被測量直接與測量單位進行比較，或者用預先標定好的測量儀器或測試 設備進行測量，而不需要對所獲取數(shù)值進行運算的測量方法。6. 間接測量法：指被測量的數(shù)值不能直接由測試設備來獲取，而是通過所測量到的數(shù)值同被測量間的某種函數(shù)關系運算而獲得的被測值的測量方法。7. 靜

2、態(tài)測量：被測值被認為恒定不隨時間變化的測量稱為靜態(tài)測量。8. 測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性：是指被測量不隨時間變化或隨時間變化很緩慢是測量系統(tǒng)的輸入、輸出及其關系的特性或技術指標。9. 動態(tài)測量：被測量值隨時間變化的這種測量稱為動態(tài)測量。10. 測量系統(tǒng)的動態(tài)特性：是指測量系統(tǒng)的輸出對于快速變化的輸入信號的動態(tài)響應特性。11. 系統(tǒng)的動態(tài)測量誤差：測量系統(tǒng)低于動態(tài)量的測量過程中，若測量系統(tǒng)的動態(tài)響應特性不夠理想，則輸出信號的波形與輸入信號的波形相比就會產(chǎn)生畸變，這種畸變造成的測量誤差稱為測量系統(tǒng)的動態(tài)測量誤差。12. 確定性信號：能夠用明確的數(shù)學關系式描述的信號，或者可以用實驗的方法以足夠的精度重復產(chǎn)生

3、的信號。13. 非確定性信號：又稱隨機信號。如果描述隨機信號的各種統(tǒng)計特征（如平均值、均方根值、概率密度函數(shù)等）不隨時間推移而變化，這種信號成為平穩(wěn)隨機信號；反之，如果在不同采樣時間內(nèi)測得的統(tǒng)計參數(shù)不能看作常數(shù)，則這種信號就稱為非平穩(wěn)隨機信號。14. 傳感器：是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。15. 參數(shù)式傳感器：將輸入的工程參數(shù)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妳?shù)變化的傳感器。16. 發(fā)電式傳感器：在工作時其本身就有內(nèi)在的能量轉(zhuǎn)換，且能夠產(chǎn)生電信號輸出。17. 電阻式傳感器：是將非電量

4、變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。18. 電容式傳感器：將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容變化的一類傳感器。19. 電感式傳感器：是利用電磁感應將被測物理量如位移、壓力、振動、等轉(zhuǎn)換為電感線圈自感L或互感M變化的傳感器。20. 量程：指測量系統(tǒng)允許測量的輸入量的上、下極限值。21. 精度（測量的準確度）：表征測量系統(tǒng)的測量結(jié)果y與被測真值的一致程度。反映了測量中各類誤差的綜合。22. 測量的不確定度：表示對被測量真值不能肯定的誤差范圍的一種評定，或者說它是被測量值不能肯定的程度，是被測結(jié)果應有的指標。不確定度越小，測量結(jié)果的可信度越高，使用價值越高。23. 靈敏度：指單位輸入量所引起的輸出量的大小。24. 非

5、線性度：用來表示標定曲線偏離理想直線程度的技術指標。25. 分辨率：表示輸出量的每個“階梯”（最小變化量）所代表的輸入量的大小。26. 飄零：表示測量系統(tǒng)在零輸入狀態(tài)下，輸出值得漂移。27. 穩(wěn)定性：表示測量系統(tǒng)在一個較長時間內(nèi)保持其性能參數(shù)的能力，即在規(guī)定的條件下，測量系統(tǒng)的輸出特性隨時間的推移而保持不變的能力。28. 壓電效應：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。29. 壓阻效應：是指當半導體受到應力作用時，由于載流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。30. 霍爾效應：當電流垂直于外磁場通過導體時，在導體的

6、平行于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應。31. 負載效應：測量系統(tǒng)進入測量狀態(tài)時，多數(shù)情況下總要從被測對象內(nèi)吸取功率或能量，使得被測對象偏離了其本來的狀態(tài)，導致測量誤差，這種現(xiàn)象被稱為負載效應。32. 電橋：將電阻。電感、電容等電參數(shù)的變化變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵龅囊环N轉(zhuǎn)換電路。33. 調(diào)制：用被測信號來調(diào)整和制約高頻振蕩波的某個參數(shù)（幅值、頻率或相位），使其按照被測信號的規(guī)律變化，以便放大和傳輸。34. 解調(diào)：對已經(jīng)放大的以調(diào)波進行鑒別以恢復被測信號的過程稱為解調(diào)。35. 智能儀器：是計算機技術與測量儀器相結(jié)合的產(chǎn)物，是內(nèi)嵌微計算機或微處理器的測量儀器，它具有對數(shù)據(jù)的

7、存儲、運算、邏輯判斷及自動化操作等功能。36. 虛擬儀器：是指以通用計算機為核心，通過擴展專用的儀器硬件模塊和用戶自定義的測試軟件而構(gòu)建的一種計算機儀器系統(tǒng)。簡答題1. 靜態(tài)測量與動態(tài)測量的區(qū)別是什么？答：“靜態(tài)”和“動態(tài)”是指被測量是否隨時間而變化，而不是指被測物體是否處于機械靜止或運動中。當被測值可以認為是恒定的，這種測量被稱為靜態(tài)測量；當被測量值是隨時間變化的這種測量被稱為是動態(tài)測量。2. 測量系統(tǒng)一般有那些環(huán)節(jié)組成，各個環(huán)節(jié)有什么功能？答：測量系統(tǒng)包括傳感器、信號調(diào)理、信號處理、顯示與記錄等四個典型環(huán)節(jié)組成。功能： 傳感器當接受被測量的直接作用后，能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成同種或別種量

8、值輸出，其輸出通常是電信號。 信號調(diào)理對信號進行轉(zhuǎn)換，放大和濾波，即把來自傳感器的信號轉(zhuǎn)換或更適合進一步傳輸和處理的信號。信號處理接受來自于信號調(diào)理環(huán)節(jié)的信號，并進行各種運算、濾波、分析將結(jié)果輸出至顯示、記錄或控制系統(tǒng)。信號顯示與記錄以觀察者易于是別的形式來顯示測量的結(jié)果，或者將測量結(jié)果存儲，必要時使用。3. 信號一般有哪幾種分類與描述方法？簡要說明。答：（1）按所傳遞信息的物理屬性分為：機械量、電學量、聲學量、光學量。 （2）按照時間函數(shù)取值的連續(xù)性和離散性分類，信號可分為連續(xù)時間信號和離散時間信號。 （3）按照信號隨時間變化的特點分類，信號分為確定性信號與非確定性信號。 a.確定性信號又分

9、為周期信號和非周期信號 b.非確定性信號又分為平穩(wěn)隨機信號和非平穩(wěn)隨機信號。4. 傅里葉變換有哪些性質(zhì)？答：疊加性質(zhì)、時移性質(zhì)、頻移性質(zhì)、 卷積性質(zhì)5. 線性定常系統(tǒng)有哪些基本特性？簡述同頻性在動態(tài)測量中的重要意義。答：特性：疊加性、可微性、同頻性、積分性意義：1）可以把一個復雜信號的作用看成為若干個簡單信號作用的和； 2）可采用相應的濾波技術將在很強噪聲干擾下的有用信息提取出來。6. 測試方法的分類答：1）按是否直接測定被測量的原則分類，可分為直接測量與間接測量； 2）按傳感器是否與被測物接觸分類，可分為接觸測量與非接觸測量； 3）按被測量值是否隨時間變化分類，可分為靜態(tài)測量與動態(tài)測量。7.

10、 熱電偶溫度計具有哪些特點？ 答：1）結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜； 2）測溫精確度較高，高溫區(qū)的復現(xiàn)性和穩(wěn)定性很好； 3）由于測溫顯示電信號，便于信號的遠傳和記錄，有利于集中檢測和控制； 4）熱電偶的體積、熱容量及熱慣性君小。8. 簡述同頻性在動態(tài)測量中的重要意義。 答：當測量系統(tǒng)的輸入信號為由多種頻率成分疊加而成的復雜信號時，對應的輸出信號就等于組成輸入信號的各頻率成分分別輸入到此測試系統(tǒng)時所引起的輸出信號的疊加，這樣就可以把一個復雜信號的作用看成為若干個簡單信號作用的和，從而使問題簡化。9. 什么是測量準確度？什么是測量不確定度？他們的作用如何？ 答：測量結(jié)果與被測真值之間的一致程度成為

11、測量的準確度，在工程領域又稱“精度”。 作用：測量的準確度是精密度與正確度的結(jié)合，一般測量精密度指的是重復測量所得的各測量值的離散程度，反映的是隨機誤差的大??；而正確度指的是測量值偏離真值的程度，反映了系統(tǒng)誤差的大小。 測量的不確定度表示對被測量真值不能肯定的誤差范圍的一種評定，或者說它是測量值不能肯定的程度，是測量結(jié)果所應有的指標。 作用：只有知道了測量結(jié)果的不確定度，才能知道測量結(jié)果的可信賴程度。不確定度越小，測量結(jié)果的可信度越高，使用價值就越高。10. 什么是智能儀器？它有什么特點？ 答：智能儀器是計算機技術與測量儀器相結(jié)合的產(chǎn)物，是內(nèi)嵌微計算機或微處理器的測量儀器，它具有對數(shù)據(jù)的存儲、

12、運算、邏輯判斷及自動化操作等功能。 特點：測量自動化、很強的數(shù)據(jù)處理能力、友好的人機交互方式、具有遠程控制功能。11. 什么是虛擬儀器？它有什么特點？ 答：虛擬儀器是指以通用計算機為核心，通過擴展專用的儀器硬件模塊和用戶自定義的測試軟件而構(gòu)建的一種計算機儀器系統(tǒng)。 特點：虛擬儀器的各種測試盒人機交互功能均可由用戶自行開發(fā)定制，打破了儀器功能只能由廠家定義，用戶無法改變的模式； 儀器硬件的模塊化設計，使得儀器系統(tǒng)易于集成和擴展，大大縮短了研發(fā)周期；具有靈活的測試過程控制和強大的數(shù)據(jù)處理能力，易于實現(xiàn)測試的智能化和自動化；與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器技術與計算機技術的發(fā)展進步，具有顯著的性能、體積和價

13、格優(yōu)勢。12. 測試系統(tǒng)設計的基本原則是什么？它在工程實踐中有何意義？ 答：1）測試系統(tǒng)具有良好的特性，能夠滿足各種靜、動態(tài)性能指標； 2) 測試系統(tǒng)具有很高的性能價格比； 3）測試系統(tǒng)具有良好的可靠性與足夠的抗干擾能力； 4）測試系統(tǒng)的組建容易實現(xiàn)，便于維護。13. 什么叫調(diào)制？什么叫解調(diào)？在測量中為何要將限號先調(diào)制然后又解調(diào)？ 答：1）調(diào)制用被測信號來調(diào)整和制約高頻振蕩波的某個參數(shù)（幅值、頻率或相位），使其按照被測信號的規(guī)律變化，以便放大和傳輸。 2）解調(diào)是指對已經(jīng)放大的以調(diào)波進行鑒別以恢復被測信號的過程稱為解調(diào)。 3）因為傳感器的輸出往往是一些緩變的微小電信號，它需要進一步放大，因直流放

14、大器存在零漂和級間耦合兩個主要問題，不失真放大比較困難，一般先把緩變信號變?yōu)轭l率適當?shù)慕涣餍盘?，用交流放大器放大，然后再恢復原來的緩變信號?4. 測試系統(tǒng)中放大器的要求是什么？四種典型的放大器是什么？ 答：1）頻帶寬，且能放大直流信號；2）精度高，線性度好；3）高輸入阻抗，低輸出阻抗；4）低漂移，低噪聲；5）強的抗共模干擾能力。a. 運算放大器b. 測量放大器c. 可編程增益放大器d. 隔離放大器15. 電阻式傳感器的工作原理及其分類 答：電阻式傳感器是將非電量變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。分為電阻應變式傳感器、熱電偶式傳感器、電位計式傳感器。16. 調(diào)制波有哪幾種？分別說明其含義，并指出常用

15、的有哪兩種。 答：調(diào)制波有調(diào)幅波、調(diào)頻波和調(diào)相波三種。 載波信號的幅值受調(diào)制信號控制時，輸出的已調(diào)波稱為調(diào)幅波； 載波信號的頻率受調(diào)制信號控制時，輸出的已調(diào)波稱為調(diào)頻波；載波信號的相位受調(diào)制信號控制時，輸出的已調(diào)波稱為調(diào)相波； 常用的調(diào)制波有調(diào)幅波和調(diào)頻波兩種。17. 設計利用霍爾元件測量轉(zhuǎn)速的裝置，并說明其原理。 答：系統(tǒng)原理圖如圖所示，其工作原理為：將帶有凹口或突起的旋轉(zhuǎn)體與被測件同軸安裝，霍爾元件和旋轉(zhuǎn)體同置于磁場中，當凹口或突起轉(zhuǎn)至霍爾元件處時，引起磁場變化，霍爾元件將其轉(zhuǎn)換為一個脈動電壓信號，此脈動信號的頻率即為被測件的轉(zhuǎn)動頻率，用調(diào)頻振蕩器輸出的頻率作為調(diào)制信號對其進行調(diào)制，再經(jīng)鑒頻和放大后，可得被測件的頻率，從而可得其轉(zhuǎn)速。18.