測試技術(shù)重點(diǎn)內(nèi)容復(fù)習(xí)

1、測試技術(shù)總復(fù)習(xí)測試技術(shù)總復(fù)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容第一章第一章 測試系統(tǒng)分析測試系統(tǒng)分析n一、測試系統(tǒng)的一般組成一、測試系統(tǒng)的一般組成n二、有關(guān)測試裝置的常用術(shù)語二、有關(guān)測試裝置的常用術(shù)語n三、測試裝置的基本特性三、測試裝置的基本特性n四、測試系統(tǒng)動態(tài)特性的描述四、測試系統(tǒng)動態(tài)特性的描述n五、不失真測試裝置的條件五、不失真測試裝置的條件n六、測試系統(tǒng)中的干擾六、測試系統(tǒng)中的干擾測試系統(tǒng)的組成框圖測試系統(tǒng)的組成框圖 被測被測對象對象觀察觀察者者激勵激勵 裝置裝置標(biāo)標(biāo) 定定 裝裝 置置測量測量裝置裝置傳傳感感器器物理量物理量信信號號調(diào)調(diào)理理電量電量信信號號處處理理電量電量顯顯示示記記錄錄電量電量/數(shù)字量數(shù)字量反

2、饋控制反饋控制第一節(jié)第一節(jié) 測試系統(tǒng)的一般組成測試系統(tǒng)的一般組成第二節(jié)第二節(jié) 有關(guān)測試裝置的常用術(shù)語有關(guān)測試裝置的常用術(shù)語n1量程和測量范圍量程和測量范圍n2測試裝置的誤差測試裝置的誤差 1）測試裝置的誤差）測試裝置的誤差 2）引用誤差）引用誤差n3測量誤差測量誤差n4信噪比信噪比n5準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度 表示測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度。表示測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度。 2、測試裝置的誤差、測試裝置的誤差 n測試裝置的誤差測試裝置的誤差 測試裝置的指示值與測試裝置的指示值與被測量的真值的差值，稱為裝置的示值誤被測量的真值的差值，稱為裝置的示值誤差?？珊喎Q為測試裝置的誤差。即差。可簡稱為

3、測試裝置的誤差。即 n在實(shí)際測量中，被測量的真值是不知道的，在實(shí)際測量中，被測量的真值是不知道的，通常用實(shí)測量的算術(shù)平均值或滿足規(guī)定準(zhǔn)通常用實(shí)測量的算術(shù)平均值或滿足規(guī)定準(zhǔn)確度測量值作為真值。如用一級精度壓力確度測量值作為真值。如用一級精度壓力表去檢定二級精度壓力表，那么一級精度表去檢定二級精度壓力表，那么一級精度壓力表的測量值就作為二級精度的壓力真壓力表的測量值就作為二級精度的壓力真值使用。值使用。 n引用誤差引用誤差 在實(shí)際工作中，常使用反映測試在實(shí)際工作中，常使用反映測試裝置質(zhì)量的最常用的綜合性指標(biāo)是裝置的裝置質(zhì)量的最常用的綜合性指標(biāo)是裝置的引用誤差；即引用誤差；即 3、測量誤差、測量誤差

4、 反映測量工作的最常用的一個指標(biāo)是測量誤差，反映測量工作的最常用的一個指標(biāo)是測量誤差，即即 n若有相同的示值誤差，指示值愈小，相應(yīng)的測量若有相同的示值誤差，指示值愈小，相應(yīng)的測量誤差愈大。例如測量誤差愈大。例如測量100mm和和10mm長度，如果長度，如果示值誤差都是示值誤差都是0.01mm，顯然，顯然10mm的測量誤差的測量誤差大，也就是說，它的測量精度低。大，也就是說，它的測量精度低。n在選用測試裝置時應(yīng)注意使它的量程與被測量的在選用測試裝置時應(yīng)注意使它的量程與被測量的大小相適應(yīng)，最好是被測量接近滿量程處。大小相適應(yīng)，最好是被測量接近滿量程處。第三節(jié)第三節(jié) 測試裝置的基本特性測試裝置的基本

5、特性 為從測試裝置輸出中識別其輸入，必須研究測為從測試裝置輸出中識別其輸入，必須研究測試裝置輸出、輸入及測試裝置三者之間的關(guān)系。試裝置輸出、輸入及測試裝置三者之間的關(guān)系。工程測試一般總是希望測試裝置的測出信號能不工程測試一般總是希望測試裝置的測出信號能不失真地反映被測的信號，為此對測試裝置的傳輸失真地反映被測的信號，為此對測試裝置的傳輸特性提出了一些基本要求。特性提出了一些基本要求。（一）（一） 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性 測試裝置的靜態(tài)特性是指被測信號測試裝置的靜態(tài)特性是指被測信號x(t) 為常為常值時，其測出信號與被測信號之間所呈現(xiàn)值時，其測出信號與被測信號之間所呈現(xiàn)的關(guān)系。的關(guān)

6、系。 工程中常用線性度、靈敏度和回程誤差工程中常用線性度、靈敏度和回程誤差等指標(biāo)來描述，它們能從不同的方面反映等指標(biāo)來描述，它們能從不同的方面反映實(shí)際測試裝置的靜態(tài)特性。實(shí)際測試裝置的靜態(tài)特性。 n測試裝置的動態(tài)特性可以從時域（微分方程或脈測試裝置的動態(tài)特性可以從時域（微分方程或脈沖響應(yīng)函數(shù)）、復(fù)數(shù)域（傳遞函數(shù)）和頻域（頻沖響應(yīng)函數(shù)）、復(fù)數(shù)域（傳遞函數(shù)）和頻域（頻率特性）三個不同角度來描述。率特性）三個不同角度來描述。n而時域分析（微分方程的解）一般比較復(fù)雜，使而時域分析（微分方程的解）一般比較復(fù)雜，使用不方便；用傳遞函數(shù)求輸出，其輸出包括了穩(wěn)用不方便；用傳遞函數(shù)求輸出，其輸出包括了穩(wěn)態(tài)解和瞬

7、態(tài)解，而瞬態(tài)解與輸入無關(guān)，只取決于態(tài)解和瞬態(tài)解，而瞬態(tài)解與輸入無關(guān)，只取決于測試裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可見它達(dá)不到測試的目測試裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可見它達(dá)不到測試的目的；用頻率特性求輸出，其輸出只有與輸入有關(guān)的；用頻率特性求輸出，其輸出只有與輸入有關(guān)的穩(wěn)態(tài)解。的穩(wěn)態(tài)解。n脈沖響應(yīng)函數(shù)和頻率特性是傅里葉變換對，它們脈沖響應(yīng)函數(shù)和頻率特性是傅里葉變換對，它們的作用有共同之處。因此，在測試技術(shù)中，常使的作用有共同之處。因此，在測試技術(shù)中，常使用用脈沖響應(yīng)函數(shù)和頻率特性脈沖響應(yīng)函數(shù)和頻率特性來描述測試裝置的動來描述測試裝置的動態(tài)特性。態(tài)特性。（二）測試裝置的動態(tài)特性（二）測試裝置的動態(tài)特性例例: 某測試系統(tǒng)

8、傳遞函數(shù)某測試系統(tǒng)傳遞函數(shù) 110.5H ss，當(dāng)輸入信號，當(dāng)輸入信號1sinxt， 2sin4xt分別為分別為 ， 時，試分別求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時，試分別求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出。輸出。 2211j(j )1j 0.521fHfff 221( )1A ff ( )argtan()ff 11:0.5Hzxf 1()0.537A f1()57.52 of22:2Hzxf 2()0.157A f2()80.96 of1( )0.537sin(57.52 )y tt o2( )0.157sin(480.96 )y tt o 設(shè)測試系統(tǒng)的輸出設(shè)測試系統(tǒng)的輸出y(t)y(t)與輸入與輸入x(t)x(t)滿足關(guān)系滿足關(guān)系

9、y(t)=Ay(t)=A0 0 x(t-tx(t-t0 0) ) 該系統(tǒng)的輸該系統(tǒng)的輸出波形與輸入信出波形與輸入信號的波形精確地號的波形精確地一致，只是幅值一致，只是幅值放大了放大了A A0 0倍，在倍，在時間上延遲了時間上延遲了t t0 0而已。這種情況而已。這種情況下，認(rèn)為測試系下，認(rèn)為測試系統(tǒng)具有不失真的統(tǒng)具有不失真的特性。特性。t tA Ax(t)x(t)y(t)=Ay(t)=A0 0 x(t)x(t)y(t)=Ay(t)=A0 0 x(t- tx(t- t0 0) )時域條件時域條件第五節(jié)第五節(jié) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)測試不失真的條件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)測試不失真的條件 y(t)=A0 x(t-t0)

10、 Y()=A0e-jt0X() 不失真測試系統(tǒng)條件的幅頻特性和相頻特性不失真測試系統(tǒng)條件的幅頻特性和相頻特性應(yīng)分別滿足應(yīng)分別滿足 A()= A0 =A()= A0 =常數(shù)常數(shù) ()= - t0()= - t0做傅立葉變換做傅立葉變換 頻域定義頻域定義例例 : 某一測試裝置的幅頻、相頻特性如圖所示，問哪個信某一測試裝置的幅頻、相頻特性如圖所示，問哪個信號輸入，測試輸出不失真？號輸入，測試輸出不失真？ 111( )sinx tAt22sinAt21144( )sinsinx tAtAt第二章第二章 信號的獲取信號的獲取學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 1.1.了解傳感器的分類了解傳感器的分類 2.2.掌握常用傳感

11、器測量原理掌握常用傳感器測量原理3.3.了解傳感器的應(yīng)用了解傳感器的應(yīng)用本章內(nèi)容本章內(nèi)容n2.1 傳感器的分類傳感器的分類 n2.2 電阻傳感器電阻傳感器 n2.3 電感傳感器電感傳感器n2.4 電容傳感器電容傳感器 n2.5 壓電傳感器壓電傳感器n2.6 磁電傳感器磁電傳感器 n2.7 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器 n2.8 新型傳感器新型傳感器n2.9 幾種重要的傳感檢測技術(shù)幾種重要的傳感檢測技術(shù)1. 傳感器定義傳感器定義 傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。換成另一種信息的裝置。 物理量物理量電量電量 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多

12、為電信號。目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。2.1 傳感器的分類傳感器的分類 傳感器通常由傳感器通常由敏感元件敏感元件和和轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件組成。組成。 在非電量電測系統(tǒng)中的作用 F 敏感作用敏感作用：感受并拾取被測對象的信號感受并拾取被測對象的信號F變換作用變換作用： 被測信號轉(zhuǎn)換成易于檢測和處理被測信號轉(zhuǎn)換成易于檢測和處理 的電信號的電信號dV2. 傳感器的分類傳感器的分類(1)(1)按被測物理量分類按被測物理量分類 位移傳感器位移傳感器, ,流量傳感器流量傳感

13、器, ,溫度傳感器等溫度傳感器等. .(2)(2)按傳感器元件的變換原理分類按傳感器元件的變換原理分類 電阻式電阻式, ,電容式電容式, ,電感式電感式, ,壓電式壓電式, ,光電式等光電式等. .能量轉(zhuǎn)換型能量轉(zhuǎn)換型: :直接由被測對象輸入能量使其工作直接由被測對象輸入能量使其工作. . 例如例如: :熱電偶溫度計熱電偶溫度計, ,壓電式加速度計壓電式加速度計. . 能量控制型能量控制型: :從外部供給能量并由被測量控制外部供給能量的變化從外部供給能量并由被測量控制外部供給能量的變化. . 例如例如: :電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片. . 能量傳遞型能量傳遞型: :從某種能量發(fā)生器與接受器進(jìn)行能量傳

14、遞過程中實(shí)現(xiàn)從某種能量發(fā)生器與接受器進(jìn)行能量傳遞過程中實(shí)現(xiàn) 敏感檢測敏感檢測. . 例如例如: :超聲波發(fā)生器和接受器超聲波發(fā)生器和接受器. .(3)(3)按傳感器的能量傳遞方式分類按傳感器的能量傳遞方式分類 電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一是把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器。種傳感器。 按工作的原理可分為：按工作的原理可分為：變阻器式、電阻應(yīng)變式、變阻器式、電阻應(yīng)變式、熱敏式、光敏式、電敏式熱敏式、光敏式、電敏式。2.2 電阻式傳感器電阻式傳感器應(yīng)變式電阻傳感器應(yīng)變式電阻傳感器傳感元件：電阻應(yīng)變片，它是一種把被測試件傳感元件：電阻應(yīng)變片，它是一種把被測試件的的應(yīng)變量應(yīng)變

15、量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成電阻變化量電阻變化量的傳感元件。的傳感元件。 導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形機(jī)械變形而引而引起導(dǎo)體或半導(dǎo)體的起導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值發(fā)生變化電阻值發(fā)生變化的物理現(xiàn)象稱的物理現(xiàn)象稱為為應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)。 金屬應(yīng)變計金屬應(yīng)變計有: 1、絲式 2、箔式 3、薄膜式 優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性和溫度特性好。缺點(diǎn)：靈敏度系數(shù)小。(2)(2)應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和種類應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和種類 應(yīng)變片主要分金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。應(yīng)變片主要分金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。n電感式傳感器的工作基礎(chǔ)：電感式傳感器的工作基礎(chǔ)：電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)n利用線圈利用線圈電感或互感電感或互感的改變來實(shí)

16、現(xiàn)非電量測量的改變來實(shí)現(xiàn)非電量測量n特點(diǎn)：工作可靠、壽命長靈敏度高，分辨力高精度高、線性好性能穩(wěn)定、重復(fù)性好2.3 電感式傳感器電感式傳感器分類分類: :電感式傳感器電感式傳感器自感型自感型可變磁阻型可變磁阻型高頻反射式高頻反射式互感型互感型差動變壓器型差動變壓器型低頻透射式低頻透射式分為變磁阻式、變壓器式、渦流式等分為變磁阻式、變壓器式、渦流式等結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 變磁阻式傳感器由變磁阻式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。三部分組成。 鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料制成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料制成。1. 可變磁阻式可變磁阻式(自感型自感型)S1l1L1W23l21線圈；2鐵芯(定鐵芯)；3銜

17、鐵(動鐵芯)S2變隙式傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度之間存在矛盾，變隙式傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度之間存在矛盾，因此，變隙式電感傳感器用于測量微小位移量的場合。因此，變隙式電感傳感器用于測量微小位移量的場合。為減小非線性誤差，實(shí)際測量中廣泛采用差動變隙式自感傳感器。為減小非線性誤差，實(shí)際測量中廣泛采用差動變隙式自感傳感器。差動型差動型變間隙型差動變壓器變間隙型差動變壓器 輸出特性輸出特性傳感器靈敏度傳感器靈敏度 LddLS2實(shí)際應(yīng)用中常將兩個電感傳感器線圈與一個實(shí)際應(yīng)用中常將兩個電感傳感器線圈與一個銜鐵結(jié)合起來構(gòu)成差動式電感傳感器。銜鐵結(jié)合起來構(gòu)成差動式電感傳感器。差動式變壓器式比單邊

18、式傳感器的靈敏度提高差動式變壓器式比單邊式傳感器的靈敏度提高1倍。倍。2. 渦流式電感傳感器渦流式電感傳感器 當(dāng)金屬板置于變化磁場中或者在磁場中運(yùn)動時，在金屬當(dāng)金屬板置于變化磁場中或者在磁場中運(yùn)動時，在金屬板中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，稱為板中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，稱為渦流渦流。 案例：案例： 測厚測厚案例：案例： 零件計數(shù)零件計數(shù)渦流式傳感器的應(yīng)用渦流式傳感器的應(yīng)用2.4 電容式傳感器電容式傳感器 1. 變換原理變換原理 將被測物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化。將被測物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化。兩平行極板組成的電容器兩平行極板組成的電容器, ,它的電容量為它

19、的電容量為: :AC+ + + A 當(dāng)被測量當(dāng)被測量、A或或發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。如果保持其中的兩個參數(shù)不變，而僅改變另一個參數(shù)，如果保持其中的兩個參數(shù)不變，而僅改變另一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化。就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化。a) a) 極距變化型極距變化型+ + + c) c) 介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型b)b)面積變化型面積變化型: :平面線位移型平面線位移型, ,角位移型角位移型, , 柱面線位移型柱面線位移型AC思考：電容式傳感器的分類？2.5 壓電傳感器壓電傳感器 1. 變換原理變換原理 某些物質(zhì)（如石英），某些

20、物質(zhì)（如石英），當(dāng)受到外力作用時，幾何尺當(dāng)受到外力作用時，幾何尺寸發(fā)生變化，內(nèi)部被極化，寸發(fā)生變化，內(nèi)部被極化，表面會產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去表面會產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時，又重新回到原來的狀掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)式中，式中，q q 電荷電荷 量量 ； D D 壓電常數(shù)，與材質(zhì)及切片方向有關(guān)；壓電常數(shù)，與材質(zhì)及切片方向有關(guān)； F F 作用力。作用力。 q=DF最簡單的壓電式傳感器的工作原理最簡單的壓電式傳感器的工作原理 在壓電晶片的兩個工作面上進(jìn)行金屬蒸鍍，構(gòu)成兩在壓電晶片的兩個工作面上進(jìn)行金屬蒸鍍，構(gòu)成兩個電極。當(dāng)壓電晶片受到壓力個

21、電極。當(dāng)壓電晶片受到壓力F作用時，分別在兩個極作用時，分別在兩個極板上積聚數(shù)量相等而極性相反的電荷，形成電場。板上積聚數(shù)量相等而極性相反的電荷，形成電場。 如果施加于壓電晶片的外如果施加于壓電晶片的外力不變，積聚在極板上的電荷力不變，積聚在極板上的電荷又無泄漏，那么在外力繼續(xù)作又無泄漏，那么在外力繼續(xù)作用時，電荷量將保持不變。這用時，電荷量將保持不變。這時在極板上積聚的電荷與力的時在極板上積聚的電荷與力的關(guān)系為：關(guān)系為： 單片晶片的輸出電荷很小，常常將兩片或兩片以上的單片晶片的輸出電荷很小，常常將兩片或兩片以上的晶片粘結(jié)在一起。粘結(jié)的方法有兩種，即并聯(lián)和串聯(lián)。晶片粘結(jié)在一起。粘結(jié)的方法有兩種，

22、即并聯(lián)和串聯(lián)。 并接時，負(fù)電荷集中在中間電極上，正電荷集中在兩側(cè)電極上。并接時，負(fù)電荷集中在中間電極上，正電荷集中在兩側(cè)電極上。傳感器的電容量大，輸出電荷量大，時間常數(shù)大，故這種傳感器適用傳感器的電容量大，輸出電荷量大，時間常數(shù)大，故這種傳感器適用于測量緩變信號及電荷量輸出情況。于測量緩變信號及電荷量輸出情況。 串聯(lián)時，正電荷集中于上極板，負(fù)電荷集中于下極板，傳感器本串聯(lián)時，正電荷集中于上極板，負(fù)電荷集中于下極板，傳感器本身的電容量小，響應(yīng)較快，輸出電壓大，故這種傳感器適用于測量以身的電容量小，響應(yīng)較快，輸出電壓大，故這種傳感器適用于測量以電壓作輸出的信號和頻率較高的信號。電壓作輸出的信號和頻

23、率較高的信號。 由于壓電式傳感器的輸出電信號很微弱，通常應(yīng)把傳感由于壓電式傳感器的輸出電信號很微弱，通常應(yīng)把傳感器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大器后，再用一般的器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大器后，再用一般的放大檢波電路將信號輸入到指示儀。放大檢波電路將信號輸入到指示儀。 前置放大器有兩個作用：前置放大器有兩個作用：其一是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出，其一是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出，其二是放大傳感器輸出的微弱電信號。其二是放大傳感器輸出的微弱電信號。2. 前置放大器前置放大器 前置放大器電路有前置放大器電路有兩種形式兩種形式: 一種是用電阻反饋的一種是用電阻反饋的電壓放

24、大器電壓放大器，其輸出電壓與輸入電，其輸出電壓與輸入電壓成正比壓成正比; 另一種是用帶電容板反饋的另一種是用帶電容板反饋的電荷放大器電荷放大器，其輸出電壓與，其輸出電壓與輸入電荷成正比。輸入電荷成正比。由于電荷放大器電路的電纜長度變化的由于電荷放大器電路的電纜長度變化的影響不大，幾乎可以忽略不計，故而電荷放大器應(yīng)用日益影響不大，幾乎可以忽略不計，故而電荷放大器應(yīng)用日益廣泛。廣泛。思考：思考：壓電傳感器是否動態(tài)測量和靜態(tài)測量都適用？壓電傳感器是否動態(tài)測量和靜態(tài)測量都適用？n壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因?yàn)榻?jīng)過外力作壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻

25、抗用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這時才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。2.6 磁電傳感器磁電傳感器 一、一、 變換原理變換原理 磁電式傳感器是把被測量的磁電式傳感器是把被測量的物理量物理量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動感應(yīng)電動勢勢的一種轉(zhuǎn)換器。的一種轉(zhuǎn)換器。),(,cos,mdtddtdRBSBNU感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢e e為為 磁通變化率與磁場強(qiáng)度、磁阻、線圈運(yùn)動速度有關(guān)，磁通變化率與磁場強(qiáng)度、磁阻、線圈運(yùn)動速度有關(guān)，改變其中一個因素，都會改變線圈的

26、感應(yīng)電動勢。改變其中一個因素，都會改變線圈的感應(yīng)電動勢。 ddeWt 二、二、 分類分類 磁電式 動圈式 磁阻式 線速度型角速度型 N ),(,cos,mdtddtdRBSBNUddeWt 動圈式傳感器對照動圈式傳感器對照kNBAeNBlvesinl:l:每匝線圈的平均長度；每匝線圈的平均長度；B:B:線圈所在磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；線圈所在磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度； A:A:每匝線圈的截面積；每匝線圈的截面積； :線圈運(yùn)動方向與磁場方向的夾角；線圈運(yùn)動方向與磁場方向的夾角； k:k:傳感器的結(jié)構(gòu)系數(shù)。傳感器的結(jié)構(gòu)系數(shù)。 磁阻式傳感器磁阻式傳感器n用導(dǎo)磁材料制成的物體運(yùn)動時，改變磁路的磁阻，因而改用導(dǎo)磁材料

27、制成的物體運(yùn)動時，改變磁路的磁阻，因而改變貫穿線圈的磁通量，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。變貫穿線圈的磁通量，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。n磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器有兩種：磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器有兩種： 1.開磁路開磁路 開磁路結(jié)構(gòu)簡單，空氣磁阻大，輸出信號小。若被開磁路結(jié)構(gòu)簡單，空氣磁阻大，輸出信號小。若被測振動較大時，輸出波形失真較大。測振動較大時，輸出波形失真較大。 2.閉磁路閉磁路 磁路磁阻小，輸出信號大，受被測軸振動干擾小。磁路磁阻小，輸出信號大，受被測軸振動干擾小。 一、磁敏傳感器一、磁敏傳感器（一）霍爾元件（一）霍爾元件 2.7 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器 1變換原理變換原理霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的磁

28、電轉(zhuǎn)換元件，利用霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的磁電轉(zhuǎn)換元件，利用電磁效應(yīng)把磁學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成電信號。電磁效應(yīng)把磁學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成電信號。流經(jīng)霍爾元件的電流為流經(jīng)霍爾元件的電流為 I ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ，霍爾元件在磁場作用下產(chǎn)生的霍爾電勢為霍爾元件在磁場作用下產(chǎn)生的霍爾電勢為UH ?；魻栃?yīng)原理圖霍爾效應(yīng)原理圖 2霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)半導(dǎo)體霍爾元件的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體霍爾元件的結(jié)構(gòu) 組成測試系統(tǒng)應(yīng)考慮的因素組成測試系統(tǒng)應(yīng)考慮的因素 1.技術(shù)性能指標(biāo)技術(shù)性能指標(biāo)精度：精度：測量系統(tǒng)的示值和被測量的測量系統(tǒng)的示值和被測量的真值真值相符合的程度。相符合的程度。 精密度（精密度（precisionpre

29、cision）：示值重復(fù)性（）：示值重復(fù)性（ 隨機(jī)誤差）隨機(jī)誤差） 準(zhǔn)確度（準(zhǔn)確度（accuracyaccuracy）：系統(tǒng)誤差）：系統(tǒng)誤差 絕對誤差絕對誤差 = = 測量結(jié)果測量結(jié)果( (示值示值) )被測真值被測真值 相對誤差相對誤差 = = 絕對誤差絕對誤差/ /被測真值被測真值 x x 100% 100% 引用誤差引用誤差 = = 絕對誤差絕對誤差/ /滿量程值滿量程值 x x 100100 儀器的精度等級一般用儀器的精度等級一般用最大引用誤差最大引用誤差來標(biāo)稱。來標(biāo)稱。 是與評價測試裝置產(chǎn)生的測量誤差大小有關(guān)的指標(biāo)。是與評價測試裝置產(chǎn)生的測量誤差大小有關(guān)的指標(biāo)。測試技術(shù)基礎(chǔ)測試技術(shù)基

30、礎(chǔ) 第四章第四章 測試系統(tǒng)的基本特性測試系統(tǒng)的基本特性 分辨力：分辨力：指能引起輸出量發(fā)生變化時指能引起輸出量發(fā)生變化時輸入量輸入量的的最小變量最小變量， 表明測試裝置分辨輸入量微小變化的能力。表明測試裝置分辨輸入量微小變化的能力。 測量范圍：測量范圍：是指測試裝置能正常測量最小輸入量和最大是指測試裝置能正常測量最小輸入量和最大 輸入量之間的范圍。輸入量之間的范圍。 靜態(tài)測量：幅值靜態(tài)測量：幅值 動態(tài)測量：幅值和頻率動態(tài)測量：幅值和頻率穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：是指在一定工作條件下，當(dāng)輸入量不變時，輸是指在一定工作條件下，當(dāng)輸入量不變時，輸 出量隨時間變化的程度。出量隨時間變化的程度。 溫漂溫漂 零漂零

31、漂 可靠性：可靠性：是與測試裝置無故障工作時間長短有關(guān)的一種是與測試裝置無故障工作時間長短有關(guān)的一種 描述。描述。 測試技術(shù)基礎(chǔ)測試技術(shù)基礎(chǔ) 第四章第四章 測試系統(tǒng)的基本特性測試系統(tǒng)的基本特性 2.測試系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測試系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 3.測試系統(tǒng)的使用環(huán)境條件測試系統(tǒng)的使用環(huán)境條件0 xyix零點(diǎn)漂移總誤差靈敏度漂移測試裝置的漂移 測試技術(shù)基礎(chǔ)測試技術(shù)基礎(chǔ) 第四章第四章 測試系統(tǒng)的基本特性測試系統(tǒng)的基本特性 n3.1 電橋電橋 n3.2 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) n3.3 濾波器濾波器第三章第三章 信號的預(yù)處理信號的預(yù)處理變換與調(diào)理的目的變換與調(diào)理的目的 便于信號的傳輸與處理。便于信號的傳輸與處

32、理。 1.1.傳感器輸出的電信號很微弱，傳感器輸出的電信號很微弱，大多數(shù)不能直接輸送到顯示、大多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換變換。 3.3.某些場合，為便于信號的遠(yuǎn)距某些場合，為便于信號的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對傳感器測量信進(jìn)離傳輸，需要對傳感器測量信進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。行調(diào)制解調(diào)處理。 2.2.有些傳感器輸出的是電信號中混雜有干擾噪聲，需要去掉有些傳感器輸出的是電信號中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。噪聲，提高信噪比。3.1 電電 橋橋 電橋電橋a 、c兩端接電源兩端接電源Ui，稱，稱供橋

33、端供橋端；b、d兩端接輸出電壓兩端接輸出電壓Uo，稱，稱輸出端輸出端。 將電阻將電阻R(應(yīng)變片應(yīng)變片)、電感、電感L、電容、電容C等電參數(shù)變?yōu)殡妷旱入妳?shù)變?yōu)殡妷篣或或電流電流I信號后輸出的一種測量電路。信號后輸出的一種測量電路。 電橋電橋 根據(jù)橋臂阻抗性質(zhì)的不同為根據(jù)橋臂阻抗性質(zhì)的不同為 : 電阻電橋電阻電橋 電容電橋電容電橋 電感電橋電感電橋 根據(jù)供橋電源分為根據(jù)供橋電源分為 : 直流電橋直流電橋: 采用直流電源采用直流電源只用于只用于測量電阻測量電阻R的變化的變化 交流電橋：采用交流電源交流電橋：采用交流電源測量電阻測量電阻R 、電容、電容C 、電感電感L的變化的變化1. 電橋的分類電橋

34、的分類2. 直流電橋直流電橋 四個橋臂由電阻四個橋臂由電阻R1、R2、R3和和R4組成。組成。1R3R4R2I2R1IoUiUabdc采用采用直流電源直流電源的電橋稱為直流電橋的電橋稱為直流電橋 直流電橋直流電橋VR1R2R3R4單臂單臂半橋半橋R1R3R2R4 雙臂雙臂 半橋半橋R1R3R2R4 全橋全橋R1R3R2R4 半橋、單臂輸出半橋、單臂輸出 全橋、四臂輸出全橋、四臂輸出 半橋、雙臂輸出半橋、雙臂輸出 ioURRU022iU00/RRUSoioURRU0iU00/RRUSo00/RRUSo4iUioURRU04ioURRKU0ioKURRUS00/電橋測量的誤差電橋測量的誤差非線性誤

35、差非線性誤差溫度誤差溫度誤差 直流電源的電壓穩(wěn)定性造成的誤差直流電源的電壓穩(wěn)定性造成的誤差1R3R4R2I2R1IoUiUabdc直流電橋直流電橋減少溫度誤差的辦法減少溫度誤差的辦法貼應(yīng)變片時盡量使各應(yīng)變片的溫度一致。貼應(yīng)變片時盡量使各應(yīng)變片的溫度一致。為了抑制干擾，可采用屏蔽電纜作信號線，為了抑制干擾，可采用屏蔽電纜作信號線，并可靠接地。并可靠接地。減少非線性誤差的辦法減少非線性誤差的辦法采用半橋雙臂和全橋接法。采用半橋雙臂和全橋接法。平衡條件平衡條件3.交流電橋交流電橋交流電橋交流電橋4231ZZZZ而而 111jeZZ 222jeZZ 333jeZZ 444jeZZ 其中，其中，Z1、Z

36、2、Z3、Z4為為阻抗的模阻抗的模，而，而1、2、3、4為為阻抗角阻抗角，是各橋臂電流與電壓之間，是各橋臂電流與電壓之間的相位差。的相位差。 Z1Z3ej(1+3)=Z2Z4ej(2+4) 42314231ZZZZ(*)平衡條件平衡條件電容電橋電容電橋1R3R4R2I2R1IoUiUadc1C4C電容電橋電容電橋 42134231CRCRRRRR平衡條件：平衡條件：電感電橋電感電橋1R3R4R2I2R1IoUiUabdc1L4L電感電橋電感電橋 24314231RLRLRRRR平衡條件：平衡條件： 聲音信號聲音信號 廣播電臺廣播電臺的發(fā)射塔的發(fā)射塔 接收接收調(diào)制調(diào)制 Modulation解調(diào)解

37、調(diào) Demodulation3.2 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)聲音信號聲音信號廣播電臺廣播電臺的發(fā)射塔的發(fā)射塔 利用緩變信號控制高頻信號的某個參數(shù)利用緩變信號控制高頻信號的某個參數(shù)(幅值、頻率或相位幅值、頻率或相位)變化的過程。變化的過程。 調(diào)制調(diào)制 Modulation已調(diào)波已調(diào)波1）實(shí)現(xiàn)緩變信號的傳輸，特別是遠(yuǎn)距離傳輸）實(shí)現(xiàn)緩變信號的傳輸，特別是遠(yuǎn)距離傳輸 2）提高信號傳輸中的抗干擾能力和信噪比）提高信號傳輸中的抗干擾能力和信噪比 調(diào)制的目的調(diào)制的目的音頻信號音頻信號調(diào)制的種類調(diào)制的種類調(diào)制信號調(diào)制信號 載波信號載波信號)2cos()(000tfAtya) 幅值調(diào)制幅值調(diào)制(簡稱調(diào)幅，簡稱調(diào)幅，

38、AM，Amplitude Modulation)b) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(簡稱調(diào)頻，簡稱調(diào)頻，F(xiàn)M，F(xiàn)requency Modulation)c) 相位調(diào)制相位調(diào)制(簡稱調(diào)相，簡稱調(diào)相，PM，Phase Modulation)緩變信號緩變信號x(t)高頻簡諧信號高頻簡諧信號幅度調(diào)制與解調(diào)過程（波形分析）幅度調(diào)制與解調(diào)過程（波形分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器濾波器濾波器z(t)x(t)例：例： 動態(tài)應(yīng)變儀動態(tài)應(yīng)變儀 濾波器是一種選頻裝置，可以使濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定頻率成分通過，而極大地信號中特定頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分衰減其他

39、頻率成分3.3 濾波器濾波器 (a)低通濾波器低通濾波器 (Low pass filter)(b)高通濾波器高通濾波器 (High pass filter)(c) 帶通濾波器帶通濾波器 (band pass filter) (d) 帶阻濾波器帶阻濾波器 (band stop filter) 濾波器分類濾波器分類2稱為稱為低通濾波器低通濾波器的的上截止頻率上截止頻率 1、2分別稱為分別稱為帶通濾波器帶通濾波器的的下、上截止頻率下、上截止頻率 通帶通帶通帶通帶通帶通帶通帶通帶通帶通帶阻帶阻帶阻帶阻帶阻帶阻帶阻帶阻帶阻帶阻帶1 1稱為稱為高通濾波器高通濾波器的的下截止頻率下截止頻率 一一 信號描述信

40、號描述5.1、信號分類與描述、信號分類與描述 5.2、周期信號、周期信號5.3、非周期信號、非周期信號5.4、隨機(jī)信號、隨機(jī)信號 第第5章章 信號描述與處理信號描述與處理 為深入了解信號的物理實(shí)質(zhì)，研究信號的分類是非常必為深入了解信號的物理實(shí)質(zhì)，研究信號的分類是非常必要的，從不同角度觀察信號：要的，從不同角度觀察信號： 1 按信號隨時間的變化特征分類按信號隨時間的變化特征分類確定性信號與非確定性信號；確定性信號與非確定性信號；3 按信號的能量特征分類按信號的能量特征分類能量信號與功率信號；能量信號與功率信號；2 按信號幅值隨時間變化的連續(xù)性分類按信號幅值隨時間變化的連續(xù)性分類連續(xù)信號與離散信號

41、；連續(xù)信號與離散信號；5.1 信號的分類與描述信號的分類與描述 5.1.1 信號的分類信號的分類1. 確定性信號與非確定性信號確定性信號與非確定性信號 確定性信號確定性信號：可用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號。：可用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號。 非確定性信號非確定性信號：不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號。：不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號。信號信號確定性確定性信號信號非確定非確定性信號性信號周期信號周期信號非周期信號非周期信號簡單周期信號簡單周期信號 一般周期信號一般周期信號準(zhǔn)周期信號準(zhǔn)周期信號瞬態(tài)信號瞬態(tài)信號平穩(wěn)隨機(jī)信號平穩(wěn)隨機(jī)信號非平穩(wěn)隨機(jī)信號非平穩(wěn)隨機(jī)信號 )3102sin(10)2sin()sin()(0

42、000tftAtAtx信號信號“域域”的不同，是指信號的的不同，是指信號的獨(dú)立變量獨(dú)立變量不同，或描述不同，或描述信號的橫坐標(biāo)物理量不同。信號的橫坐標(biāo)物理量不同。 信號的時域描述：以信號的時域描述：以時間時間為獨(dú)立變量，其強(qiáng)調(diào)信號的為獨(dú)立變量，其強(qiáng)調(diào)信號的幅幅值隨時間變化值隨時間變化的特征。的特征。信號的頻域描述：以信號的頻域描述：以角頻率或頻率角頻率或頻率為獨(dú)立變量，其強(qiáng)調(diào)為獨(dú)立變量，其強(qiáng)調(diào)信號的信號的幅值和相位隨頻率變化幅值和相位隨頻率變化的特征。的特征。信號的信號的“域域” 時域時域頻域頻域5.1.2 信號的時域描述和頻域描述信號的時域描述和頻域描述 對周期信號的頻域分析是采用對周期信號

43、的頻域分析是采用傅立葉變換傅立葉變換將時域信號將時域信號x(t)變換為頻域信號變換為頻域信號X(f)，從另一個角度來了解信號的特征。，從另一個角度來了解信號的特征。 5.2 周期信號周期信號 傅里葉變換傅里葉變換 一般周期信號，可以利用傅里葉級數(shù)展開成多個不同頻一般周期信號，可以利用傅里葉級數(shù)展開成多個不同頻率的諧波信號的線性疊加。率的諧波信號的線性疊加。)sincos()(0100tnbtnaatxnnn x ( t ) = x ( t + nT ) 任何周期函數(shù)，只要滿足任何周期函數(shù)，只要滿足狄利克雷狄利克雷條件，都可以展開成傅條件，都可以展開成傅里葉級數(shù)，其三角函數(shù)表達(dá)式為：里葉級數(shù)，其

44、三角函數(shù)表達(dá)式為：;sin)(;cos)(;)(2/2/022/2/022/2/10000000000TTTnTTTnTTTtdtntxbtdtntxadttxa5.2.1 傅立葉級數(shù)的三角函數(shù)展開傅立葉級數(shù)的三角函數(shù)展開a0：常值分量：常值分量an：余弦分量幅值：余弦分量幅值bn：正弦分量幅值：正弦分量幅值T0周期周期0基頻基頻T0=2/01000100)sin()sincos()(nnnnnntnAatnbtnaatx合并同頻項(xiàng)：合并同頻項(xiàng)：An：信號幅值：信號幅值 n：初相位：初相位;22nnbannnnarctgbaAnA幅值頻譜圖 n相位頻譜圖 以角頻率(或頻率 f)為橫坐標(biāo)，幅值

45、nA或n為縱坐標(biāo)所作的圖形稱為三角頻譜圖。)sincos()(0100tnbtnaatxnnn,.)3 , ,2, 1(n)(2)sin()(21)cos()sin()cos(000000000tjntjntjntjntjneejtneetntnjtne歐拉公式歐拉公式10)(21)(21)(00ntjnnntjnnnejbaejbaatx5.2.3傅立葉級數(shù)的復(fù)指數(shù)展開傅立葉級數(shù)的復(fù)指數(shù)展開改為復(fù)指數(shù)函數(shù)表達(dá)式改為復(fù)指數(shù)函數(shù)表達(dá)式：10)(21)(21)(00ntjnnntjnnnejbaejbaatx10)()(00ntjnntjnneCeCCtx可得：可得：00aC )(21nnnjba

46、C)(21nnnjbaC令令2/2/0000)(1TTtjnndtetxTC其中：其中：.2, 1, 0)(0neCtxntjnn在一般情況下，在一般情況下，Cn是復(fù)數(shù)是復(fù)數(shù)njnnInRneCjCCC| 22nInRnCCCnRnInCCarctgCn與與C-n共軛共軛 把把周期函數(shù)周期函數(shù)x(t)展開為展開為傅立葉級數(shù)以后，作關(guān)系圖傅立葉級數(shù)以后，作關(guān)系圖 CnR稱為實(shí)頻圖稱為實(shí)頻圖 CnI稱為虛頻圖稱為虛頻圖 |Cn|稱為雙邊幅頻圖，稱為雙邊幅頻圖，n=-+，n=-+， n稱為雙邊相頻圖稱為雙邊相頻圖)(21)(21nnnnnnjbaCjbaC5.3 非周期信號非周期信號 , 2, 1,

47、 0)(0neCtxtjnnn)(A00020300203周期信號周期信號x(t)，周期為，周期為T0，則其頻譜是離散譜，而相鄰諧波，則其頻譜是離散譜，而相鄰諧波之間的頻率間隔為之間的頻率間隔為=0=2/T0。 當(dāng)當(dāng)T0，則，則0=0， 信號頻譜譜線間隔信號頻譜譜線間隔=00，無限縮小，無限縮小， 相鄰諧波分量無限接近，相鄰諧波分量無限接近， 離散參數(shù)離散參數(shù)n0可用連續(xù)變量可用連續(xù)變量來代替，來代替， 離散頻譜變成了連續(xù)頻譜，離散頻譜變成了連續(xù)頻譜， 求和運(yùn)算可用積分運(yùn)算來取得求和運(yùn)算可用積分運(yùn)算來取得.所以非周期信號的頻譜是連續(xù)的。所以非周期信號的頻譜是連續(xù)的。 非周期信號：非周期信號：

48、周期周期T0 周期信號周期信號x(t)，在，在-T0/2, T0/2區(qū)間內(nèi)區(qū)間內(nèi), 2, 1, 0)(0neCtxtjnnn2/2/0000)(1TTtjnndtetxTC式中，式中，當(dāng)當(dāng)T0時，時， 積分區(qū)間由積分區(qū)間由-T0/2,T0/2變?yōu)樽優(yōu)?-,)； dtetxTCtjnT)(lim00 0=2/T0 0， 離散頻率離散頻率n0連續(xù)變量連續(xù)變量。 5.3.1傅立葉變換傅立葉變換一般為復(fù)數(shù)，用一般為復(fù)數(shù)，用X(j)表示表示為：為：X(j)稱為信號稱為信號x(t)的的傅立葉變換。傅立葉變換。 dtetxjXtj)()(dtetxTCtjnT)(lim00)()()(jfjejfXjfX)

49、(Re)(Im)()(Im)(Re)(22jfXjfXarctgjfjfXjfXjfX- -f 連續(xù)幅值譜連續(xù)幅值譜 -f 連續(xù)相位譜連續(xù)相位譜 fX fdtetxjfXftj2)()(矩形窗函數(shù)fTfTTeefjfTjfTjsin)(21dtetxjfXftj2)()() )2(0)22(1)2(0)(TtTtTTttWR矩形窗函數(shù)矩形窗函數(shù) dtetWjfWftjRR2)()(-10 -9-8-7-6-5-4-3-2-1012345678910-0.500.51tmm窗 函 數(shù) 頻 譜 圖 (T=1)222222211TTftjTTftjefjdte)(sinfTCT例例5-6:矩形窗函數(shù)

50、矩形窗函數(shù)WR(t)的頻譜的頻譜 隨機(jī)信號是不能用確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述的不能預(yù)隨機(jī)信號是不能用確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述的不能預(yù)測其未來任何瞬時值，任何一次觀測值只代表在其變動范測其未來任何瞬時值，任何一次觀測值只代表在其變動范圍中可能產(chǎn)生的結(jié)果之一，但其值的變動服從統(tǒng)計規(guī)律。圍中可能產(chǎn)生的結(jié)果之一，但其值的變動服從統(tǒng)計規(guī)律。隨機(jī)過程隨機(jī)過程平穩(wěn)過程平穩(wěn)過程非平穩(wěn)過程非平穩(wěn)過程各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程5.4 隨機(jī)隨機(jī)信號信號5.4.1 概述概述5.4.2 隨機(jī)信號幅值描述隨機(jī)信號幅值描述（一）（一）均值、方差和均方值均值、方差和均方值1、均值為均值表示信號的常值分量。、均值為均值表示信號

51、的常值分量。2、方差描述隨機(jī)信號的波動分量，是偏離均值的平方的均值、方差描述隨機(jī)信號的波動分量，是偏離均值的平方的均值3、均方差描述隨機(jī)信號的強(qiáng)度，它是平方的均值，、均方差描述隨機(jī)信號的強(qiáng)度，它是平方的均值， 以幅值大小為橫坐標(biāo)，以每個幅值間隔內(nèi)出現(xiàn)的概以幅值大小為橫坐標(biāo)，以每個幅值間隔內(nèi)出現(xiàn)的概率為縱坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法。它反映了率為縱坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法。它反映了信號落在不信號落在不同幅值強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)的概率情況同幅值強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)的概率情況。 （二）概率密度函數(shù)（二）概率密度函數(shù)n1.信號自相關(guān)函數(shù)信號自相關(guān)函數(shù) 5.4.3 隨機(jī)信號時域描述隨機(jī)信號時域描述TTxdttxtxTR0)()(1

52、lim)(設(shè)設(shè)x(t)是隨機(jī)過程的一個是隨機(jī)過程的一個記錄樣本記錄樣本，而，而x(t+)是是x(t)時時移移后的樣本。后的樣本。自相關(guān)函數(shù)描述隨機(jī)過程一個時刻的幅值與另一個時自相關(guān)函數(shù)描述隨機(jī)過程一個時刻的幅值與另一個時刻刻幅值之間幅值之間的的相關(guān)程度相關(guān)程度。自相關(guān)函數(shù)的圖形自相關(guān)函數(shù)的圖形如果在做自相關(guān)分析前，剔除直流分量，則在時延如果在做自相關(guān)分析前，剔除直流分量，則在時延不斷增大時，自相關(guān)函數(shù)很快衰減到不斷增大時，自相關(guān)函數(shù)很快衰減到0.1）當(dāng)當(dāng)=0時，時，Rx()達(dá)到最大值。達(dá)到最大值。2） 當(dāng)當(dāng)時，時，x(t)和和x(t+)之間不存在內(nèi)在聯(lián)系。之間不存在內(nèi)在聯(lián)系。3）當(dāng)信號當(dāng)信號x

53、(t)為周期函數(shù)時，自相關(guān)函數(shù)為周期函數(shù)時，自相關(guān)函數(shù)Rx()也是周期的也是周期的，且，且周期相同周期相同 。被測工件被測工件相關(guān)分析相關(guān)分析例：例：機(jī)械加工表面粗糙度自相關(guān)分析，提取機(jī)械加工表面粗糙度自相關(guān)分析，提取回轉(zhuǎn)誤差等周期性的故障。回轉(zhuǎn)誤差等周期性的故障?；剞D(zhuǎn)誤差是主軸在回轉(zhuǎn)過程中實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相回轉(zhuǎn)誤差是主軸在回轉(zhuǎn)過程中實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對于理論回轉(zhuǎn)軸線的漂移。對于理論回轉(zhuǎn)軸線的漂移。 利用自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的故障診斷利用自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的故障診斷 自相關(guān)分析的主要應(yīng)用：自相關(guān)分析的主要應(yīng)用：用來檢測混在隨機(jī)信號中用來檢測混在隨機(jī)信號中的確定性周期信號成分。的確定性周期信號成分。n2.信號互相關(guān)函數(shù)信號互相關(guān)函數(shù)TTxydttytxR0)()(lim)(互相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù)Rxy()表示兩個隨機(jī)信號表示兩個隨機(jī)信號