機械工程測試技術基礎復習

機械工程測試技術基礎復習第一頁，共36頁。1、測試的概念目的：獲取被測對象的有用信息。測試是測量和試驗的綜合。測試技術是測量和試驗技術的統(tǒng)稱。2、靜態(tài)測量與動態(tài)測量3、課程的主要研究對象研究機械工程中動態(tài)參數(shù)的測量第二頁，共36頁。4、測試系統(tǒng)的組成5、量綱及量值的傳遞6、測量誤差系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差7、測量精度和不確定度8、測量結(jié)果的表達第三頁，共36頁。一、信號的分類及其描述

1、分類

正弦型信號復雜周期信號準周期信號瞬變信號各態(tài)歷經(jīng)信號非各態(tài)歷經(jīng)信號非平穩(wěn)隨機信號周期信號非周期信號平穩(wěn)隨機信號隨機信號確定性信號第四頁，共36頁。

連續(xù)信號模擬信號能量信號離散信號數(shù)字信號功率信號

2、描述

時域描述：幅值隨時間的變化頻域描述：頻率組成及幅值、相位大小二、求信號頻譜的方法及頻譜的特點

1、周期信號數(shù)學工具：傅里葉級數(shù)方法：求信號傅里葉級數(shù)的系數(shù)頻譜特點：離散性、諧波性、收斂性第五頁，共36頁。

周期的確定：各諧波周期的最小公倍數(shù)基頻的確定：各諧波頻率的最大公約數(shù)

2、瞬變信號（不含準周期信號）

數(shù)學工具：傅里葉變換方法：求信號傅里葉變換頻譜特點：連續(xù)性、收斂性

3、隨機信號數(shù)學工具：傅里葉變換方法：求信號自相關函數(shù)的傅里葉變換頻譜特點：連續(xù)性第六頁，共36頁。三、典型信號的頻譜

1、δ(t)函數(shù)的頻譜及性質(zhì)

△(f)=1頻率無限，強度相等，稱為“均勻譜”采樣性質(zhì)：

積分特性：

卷積特性：第七頁，共36頁。

2、正、余弦信號的頻譜→實頻譜→虛頻譜

3、截斷后信號的頻譜

頻譜連續(xù)、變寬第八頁，共36頁。四、信號的特征參數(shù)

1、均值：靜態(tài)分量（常值分量）

正弦、余弦信號的均值？

2、均方值

：強度（平均功率）

均方根值

：有效值

3、方差：波動分量

4、概率密度函數(shù)：在幅值域描述信號幅值分布規(guī)律第九頁，共36頁。五、自相關函數(shù)的定義及其特點

1、定義：

2、特點第十頁，共36頁。

4）自相關圖六、互相關函數(shù)的定義及其特點

1、定義

2、特點第十一頁，共36頁。七、相關分析的應用八、相關系數(shù)與相干函數(shù)第十二頁，共36頁。九、自功率譜密度函數(shù)定義及其特點

1、定義第十三頁，共36頁。十、互功率譜密度函數(shù)定義及其應用十一、數(shù)字信號處理

1、時域采樣定理：fs>2fhfs>(3-4)fc

2、混疊：原因Ts↑(fs↓)第十四頁，共36頁。

3、量化及量化誤差：△x↓→誤差↓

4、泄漏：原因加窗截斷處理

5、頻域采樣與柵欄效應十二、傅里葉變換的幾個性質(zhì)第十五頁，共36頁。

k>1時間軸壓縮，頻帶加寬，幅值降低

k<1時間軸擴展，頻譜變窄，幅值增高第十六頁，共36頁。

測量裝置的基本特征：靜態(tài)特性和動態(tài)特性一、測量裝置的靜態(tài)特征及主要參數(shù)

1、靜態(tài)特性：

2、主要靜態(tài)參數(shù)

1）線性度：線性度越好→線性范圍(量程)越寬

2）靈敏度：S↑→△x↓→測量范圍↓

S=△y/△x（輸出的量綱/輸入的量綱）第十七頁，共36頁。

3）回程誤差：與輸入變化方向有關的輸出特性。

4）分辨力（分辨率）：能測量到輸入量最小變化的能力。二、線性系統(tǒng)的主要特性

疊加性、比例性、微分性、積分性、頻率保持性三、測量裝置動態(tài)特性的描述時域：h(t)y(t)=x(t)*h(t)

復數(shù)域：H(S)Y(S)=X(S)H(S)h(t)→H(S)

頻域：H(ω)Y(ω)=X(ω)H(ω)H(ω)LF系統(tǒng)δ(t)h(t)第十八頁，共36頁。四、頻率響應函數(shù)(頻率特性)定義及物理意義

1、頻率響應函數(shù)定義

系統(tǒng)在簡諧信號激勵下，其穩(wěn)態(tài)輸出對輸入的幅值比、相位差隨激勵頻率ω變化的特性。

第十九頁，共36頁。五、頻率響應函數(shù)的求取方法

1、方程微分→H(ω)2、H(S)―→H(ω)3、h(t)→H(ω)4、實驗法六、系統(tǒng)不失真的條件

1、時域不失真條件：y(t)=A0x(t-t0)

2、頻域不失真條件：其中：幅頻特性A(ω)=A0

相頻特性φ(ω)=-ωt0

即：系統(tǒng)對不同頻率的信號具有相同的增益；系統(tǒng)對不同頻率的信號具有相同的滯后時間。FFS=jω第二十頁，共36頁。七、一、二階系統(tǒng)的動態(tài)特性

1、一階系統(tǒng)（如：RC低通濾波器）

第二十一頁，共36頁。

2、二階系統(tǒng)第二十二頁，共36頁。

不失真工作頻率范圍：八、系統(tǒng)的串并聯(lián)

第二十三頁，共36頁。九、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應與響應誤差十、測量裝置動態(tài)特征參數(shù)的測量方法

頻率響應法階躍響應法第二十四頁，共36頁。一、傳感器的分類

位移傳感器按被測物理量分速度傳感器加速度傳感器……

物性型傳感器結(jié)構(gòu)型傳感器能量轉(zhuǎn)換型能量控制型按工作原理分按能量關系分第二十五頁，共36頁。

接觸式傳感器非接觸式傳感器二、常用傳感器種類、工作原理、特點及應用

1、電阻式傳感器變阻器式：應變片：金屬應變片：Sg≈1+2υ形變半導體應變片：Sg≈λEρ變特點：應用：1）測應力、應變；

2）組成各種應變式傳感器按安裝方式分第二十六頁，共36頁。

2、電容式傳感器

極距變化型：s↑線性差，微小位移、非接觸測量面積變化型：s↓線性好，較大線、角位移測量介質(zhì)變化型：s↓線性好，介質(zhì)參數(shù)測量

3、電感式傳感器

可變氣隙長度可變氣隙面積渦流式：利用金屬導體在交變磁場中渦電流效應非接觸測量、簡單、方便、不受油污等介質(zhì)影響互感型—差動變壓器式：互感原理精確度高、線性范圍大、穩(wěn)定性好、使用方便可變磁阻式第二十七頁，共36頁。4、磁電式傳感器

被測物理量―――――→感應電動勢線速度型角速度型磁阻式

5、壓電式傳感器

被測物理量――――→電荷量特點：應用：力、壓力、加速度、聲和聲發(fā)射電磁感應原理動圈式壓電效應第二十八頁，共36頁。

電壓放大器

電荷放大器：線性好，與電纜電容無關

6、熱電式傳感器熱電偶熱電阻

1）熱電偶

溫度―――→熱電勢

2）熱電阻溫度→電阻（金屬正溫度系數(shù)）前置放大器熱電效應接觸電勢溫差電勢第二十九頁，共36頁。

7、光電式傳感器

光電管----外光電效應光電池----光生伏特效應光敏電阻----內(nèi)光電效應應用：三、差動式傳感器的優(yōu)點

1、靈敏度擴大近一倍；

2、改善了傳感器線性，線性工作范圍擴大近一倍；

3、提高了傳感器工作的穩(wěn)定性。第三十頁，共36頁。四、傳感器選用原則五、電橋

1、電橋的分類

2、電橋平衡及平衡條件

Uy=0,則電橋平衡。直流電橋：R1R3=R2R4z1z3=z2z4

φ1+φ3=φ2+φ4直流電橋交流電橋Z1Z3=Z2Z4交流電橋：第三十一頁，共36頁。

3、交流電橋的調(diào)幅功能。

4、電橋的輸出六、濾波器

1、分類及其功能

低通濾波器、高通濾波器、帯通濾波器、帶阻濾波器第三十二頁，共36頁。

2、特征參數(shù)

1）截止頻率fc：

2）帶寬B：

3）中心頻率f0：

4）倍頻程選擇性：衰減快→dB↑→選擇性↑

5）品質(zhì)因數(shù)(子)Q:Q=f0/BQ↑→選擇性↑

6）濾波器因數(shù)λ：

λ↓→選擇性↑

3、倍頻程濾波器：恒帶寬比

4、理想濾波器是不可能實現(xiàn)第三十三頁，共36頁。七、調(diào)制與解調(diào)

1、調(diào)制：利用某種低頻信號來控制或改變高頻振蕩的某個參數(shù)的過程。

2、解調(diào)：從已調(diào)制信號中恢復原低頻調(diào)制信號的過程。