動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)_測(cè)試系統(tǒng)組成

1、動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù) 南京航空航天大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 吳義鵬 測(cè)試系統(tǒng)的組成 與設(shè)計(jì)原則 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.0 3.0 測(cè)試系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)原則概述測(cè)試系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)原則概述 對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)，選擇與確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)（傳感器、調(diào) 理電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）。 如果確定的環(huán)節(jié)性能過(guò)高，雖然能滿足系統(tǒng)性能的要 求，但會(huì)使成本費(fèi)用過(guò)高； 如果確定的環(huán)節(jié)性能過(guò)低，將導(dǎo)致系統(tǒng)性能達(dá)不到規(guī) 定的要求，甚至?xí)斐筛蟮睦速M(fèi)。 設(shè)計(jì)原則：根據(jù)測(cè)試任務(wù)選擇組成測(cè)試系統(tǒng)的基本硬 件模塊。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與

2、設(shè)計(jì)原則 3.0 3.0 測(cè)試系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)原則概述測(cè)試系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)原則概述 （2）NI數(shù)字萬(wàn)用表：2.5萬(wàn)元 （3）NI熱電偶溫度測(cè)量接口：1萬(wàn)元 (1) (2) (3) （1）SICK公司激光雷達(dá)：20萬(wàn) 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 信息的獲得：傳感器獲得被測(cè)量的信息，并轉(zhuǎn)換成電量。 信息的轉(zhuǎn)換：即信號(hào)調(diào)理。放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換等， 使被測(cè)信號(hào)便于后級(jí)的處理與傳輸。 信息的處理：數(shù)據(jù)分析儀、計(jì)算機(jī)。 信息的顯示：指示儀、記錄儀、報(bào)警器。 信息轉(zhuǎn)換信息獲取信息處理、顯示 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)

3、家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室5 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 信息獲取主要依靠傳感器，傳感器是一個(gè)把被測(cè)的 非電量變換成電量的裝置，是獲得信息的一種手段。 傳感器獲得信息的正確與否，關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng) 的精度，如果傳感器的誤差很大，后續(xù)電路精度再高， 也將難以提高測(cè)量系統(tǒng)的精度。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室6 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 傳感器又稱(chēng)為敏感元件、檢測(cè)器、轉(zhuǎn)換器等。 在電子技術(shù)領(lǐng)域：熱敏元件、磁敏元件、光敏元件等。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室7 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成

4、與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 傳感器又稱(chēng)為敏感元件、檢測(cè)器、轉(zhuǎn)換器等。 在超聲波檢測(cè)中：壓電式換能器（強(qiáng)調(diào)能量的轉(zhuǎn)換） 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室8 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 傳感器定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換 成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。 傳感器的輸入端：一個(gè)指定的傳感器只能感受規(guī)定 的被測(cè)量 傳感器的輸出端：輸出信號(hào)為“可用信號(hào)” 輸入與輸出關(guān)系：具有“一定規(guī)律” 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室9 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成

5、 傳感器的性能指標(biāo) 輸入量的性能指標(biāo)：量程、測(cè)量范圍、過(guò)載能力 靜態(tài)特性指標(biāo)：線性度、遲滯、重復(fù)性、精度、靈 敏度、分辨率、穩(wěn)定性、漂移等 動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)：固有頻率、阻尼比、頻率特性、時(shí) 間常數(shù)、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、超 調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室10 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 傳感器的性能指標(biāo) 可靠性指標(biāo)：工作壽命、平均無(wú)故障時(shí)間、故障率、 疲勞性能、絕緣、耐壓、耐溫等 環(huán)境要求指標(biāo)：工作溫度范圍、溫度、靈敏度漂移、 抗介質(zhì)腐蝕、抗電磁場(chǎng)干擾能力等 使用及配接指標(biāo)：供電方式、功耗、安裝方式 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家

6、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室11 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 信息轉(zhuǎn)換一般包括：信號(hào)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換 信號(hào)放大：放大傳感器出來(lái)的微弱電信號(hào) 濾波：消除各種噪聲、干擾，得到感興趣的頻率信號(hào) A/D轉(zhuǎn)換：數(shù)字信號(hào)更方便傳輸、處理、存儲(chǔ) 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室12 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 運(yùn)算放大器 對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大的最基本處理。 反相放大器同相放大器 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室13 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 運(yùn)算放

7、大器 對(duì)開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)無(wú)窮大； 差模輸入電阻無(wú)窮大； 開(kāi)環(huán)輸出電阻為0； 共模抑制比無(wú)窮大。 反相放大器同相放大器 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室14 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 儀表放大器 對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大的更精密處理。 典型儀表放大器 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室15 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 程控測(cè)量放大器 對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大的增益可調(diào)節(jié)。 典型程控測(cè)量放大器 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室16 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)

8、的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 動(dòng)態(tài)測(cè)試所獲取的信號(hào)往往是具有多種頻率成分的復(fù)雜 信號(hào)，需要濾波器將信號(hào)中人們感興趣的頻率成分提取 出來(lái)，以便對(duì)信號(hào)的某一方面特征有更深的認(rèn)識(shí)以及做 進(jìn)一步處理。 濾波器根據(jù)其通過(guò)對(duì)頻率范圍，可分為： 低通濾波器高通濾波器 帶通濾波器帶阻濾波器 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室17 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室18 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 實(shí)際濾波器的基本參數(shù)： （1）紋波幅度d （2）截止頻率 （3）帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q

9、（4）選擇性 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室19 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 典型無(wú)源一階低通濾波器 y yx de RCee dt 拉氏變換得： 或 1 ( ) 1 H s RCs 1 ( ) 21 H f jfRC 幅頻： 相頻： 2 1 ( )( ) 1(2) A fH f fRC ( )arctan(2)ffRC 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室20 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 典型無(wú)源一階低通濾波器 幅頻： 相頻： 2 1 ( )( ) 1(2) A fH f fRC

10、 ( )arctan(2)ffRC 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室21 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 典型有源一階低通濾波器（一階無(wú)源+電壓跟隨器） 12 RR （1）隔離負(fù)載 （2）可改變?cè)鲆?（3）提高帶負(fù)載能力 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室22 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 （1）簡(jiǎn)述測(cè)試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分別由哪幾部分組成？ （2）運(yùn)算放大器適用于什么環(huán)境的信號(hào)放大？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一 個(gè)放大倍速為10倍的放大電路。 （4）請(qǐng)計(jì)算右圖濾波器 的截止頻率和通帶增益。 （3）設(shè)某信號(hào)分別

11、由50Hz，150Hz，400Hz三種幅值相等 的正弦信號(hào)疊加而成?，F(xiàn)利用手中1k電阻和2uF電容搭建 一濾波器，試畫(huà)出該濾波器電路圖并描述該信號(hào)通過(guò)濾 波器后的輸出信號(hào)形式。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室23 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 （1）簡(jiǎn)述測(cè)試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分別由哪幾部分組成？ （2）運(yùn)算放大器適用于什么環(huán)境的信號(hào)放大？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一 個(gè)放大倍速為10倍的放大電路。 信息轉(zhuǎn)換信息獲取信息處理、顯示 主要用于對(duì)微弱信號(hào)進(jìn) 行放大，且信號(hào)回路不 受干擾或干擾很小。 （圖中注意標(biāo)注兩電阻 之間的關(guān)系） 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

12、24 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 （3）設(shè)某信號(hào)分別由50Hz，150Hz，400Hz三種幅值相等 的正弦信號(hào)疊加而成?，F(xiàn)利用手中1k電阻和2uF電容搭建 一濾波器，試畫(huà)出該濾波器電路圖并描述該信號(hào)通過(guò)濾 波器后的輸出信號(hào)形式。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室25 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，使信號(hào)便于傳輸、 處理、存儲(chǔ)等。 采樣采樣保持保持量化量化編碼編碼 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室26 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1

13、 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 典型的采樣保持器（原理圖） 采樣器是一種開(kāi)關(guān)電路或裝置， 它在固定時(shí)間點(diǎn)上取出被處理信 號(hào)的值。把這個(gè)信號(hào)值存儲(chǔ)起來(lái) 保持一段時(shí)間，以供AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換，直到下一個(gè)采樣時(shí)間再取出 一個(gè)模擬信號(hào)值來(lái)代替原來(lái)的值。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室27 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 A/D轉(zhuǎn)換器根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，主要可以分為以下幾類(lèi)： （1）逐次逼近式 （2）雙積分式 （3）并行式等其它類(lèi)型轉(zhuǎn)換 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室28 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試

14、系統(tǒng)的組成 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室29 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 例題：假設(shè)VR=10.24V，被轉(zhuǎn)換模擬電壓Vi=8.30V，要求 將Vi轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制碼。列表寫(xiě)出逐次逼近式轉(zhuǎn)換過(guò)程。 步號(hào)步號(hào)寄存器數(shù)碼寄存器數(shù)碼對(duì)應(yīng)輸出對(duì)應(yīng)輸出去去/留碼留碼本步完成后實(shí)際數(shù)碼本步完成后實(shí)際數(shù)碼 1100000005.12留10000000 2110000007.65留11000000 3111000008.96去11000000 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室30 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.

15、1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室31 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 例題：雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器如下圖所示。其中fc=20kHz, 基準(zhǔn)電壓VR=2V，采樣時(shí)間為T(mén)1?，F(xiàn)要求電路每秒顯示 2.5次，最大顯示數(shù)為1999（Vi= 1.999V），試求： (1) 若T1=100ms，V2max=? (2) T2與Vi之間的關(guān)系？ (3) 計(jì)數(shù)值N2與Vi之間的關(guān)系？ (4) 若T2=20ms，Vi=? (5) 若計(jì)數(shù)值N2=1000，Vi=？ (6) 若要求A2的最大輸出電壓為

16、10V，最大輸入電壓 Vmax=2V，求R、C的值。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室32 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 例題：雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器如下圖所示。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室33 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 kf k0 11 . )(t T t 0TT . )(tf t0 TT . s )(tf )(tfs )(t T 信號(hào)理想抽樣模型 沖激串 -序列 kf )()()(ttftf Ts 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室34 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組

17、成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 )(tf )(tfs )(t T 信號(hào)理想抽樣模型 沖激串 -序列 kf )()()(ttftf Ts )(t T 為周期為T(mén)的周期開(kāi)關(guān)函數(shù) 則采樣信號(hào)： 角頻率： 1 s fT22 ss fT ( ) s jnt Tn n te 周期開(kāi)關(guān)函數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)： 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室35 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 ( ) s jnt Tn n te 周期開(kāi)關(guān)函數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)： 傅立葉變換： ()( ) 2() s s jnt Tn n jnt nn

18、s nn jFtFe F ejn 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室36 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 根據(jù)卷積定理求采樣信號(hào)fs(t)的頻譜： 1 ( )()()() 2 ss f tFjF jj 1 ()() 2()() 2 snsns nn FjF jjnF jn 時(shí)域采樣信號(hào)頻譜是原信號(hào)頻譜以采樣角頻率 為間隔的周期重復(fù)。 s 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室37 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 對(duì)于理想采樣， 為沖擊函數(shù)： /2 /2 11 ( ) s T

19、jnt nT T t edt TT ( ) T t 1 ( ) s jnt T n te T 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室38 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 1 ( ) s jnt T n te T 2 ()() s n jn T 1 ()()() 1 snss nn ss FjF jnF jn T F jjF jF jj T 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室39 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 T 1 )j (F )( j s F )( j s F )j (

20、s F mssm s /2 0 . )j ( s F T 1 )( j s F )( j s F )j (F mssm0 . 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室40 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 采樣定理 )j ( s F T 1 )j (F mssmss0 . . )( j s F)( j s F 抽樣信號(hào)抽樣信號(hào)fs(t)頻譜包含有頻譜包含有F(jw)的完整信息的條件的完整信息的條件: ms 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室41 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 信息顯示 （1）儀

21、器自帶屏幕進(jìn)行顯示 （2）通過(guò)接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，在專(zhuān)用界面 進(jìn)行顯示（利用matlab的畫(huà)圖功能） 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室42 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 信息處理一般針對(duì)數(shù)字信號(hào)，具有以下特點(diǎn)： （1）精度高 （2）靈活性高 （3）可靠性高 （4）容易集成，規(guī)范性高，電路參數(shù)要求不高 （5）可獲得高性能指標(biāo) 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室43 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.1 3.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成測(cè)試系統(tǒng)的組成 實(shí)例： （1）利用matlab對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波； （2）利用matlab分析采集信號(hào)

22、的幅頻特性。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室44 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.2 3.2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法 設(shè)計(jì)原則：結(jié)合使用要求使用要求和測(cè)試任務(wù)測(cè)試任務(wù)設(shè)計(jì)。 （1）根據(jù)專(zhuān)門(mén)用戶的需要，針對(duì)特定的測(cè)控對(duì) 象、被測(cè)參數(shù)及工作特性設(shè)計(jì)專(zhuān)用測(cè)控統(tǒng)； （2）根據(jù)市場(chǎng)需要，設(shè)計(jì)通用產(chǎn)品和系列產(chǎn)品； （3）根據(jù)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)需求的預(yù)測(cè)，推出性 能好、功能全、技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室45 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.2 3.2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法 設(shè)計(jì)原則：結(jié)合使用要求使用要求和測(cè)試

23、任務(wù)測(cè)試任務(wù)設(shè)計(jì)。 （1）了解被測(cè)參數(shù)的特點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間，幅值范 圍等； （2）測(cè)試要求的精度； （3）安裝條件，安裝方法及要求； （4）測(cè)試環(huán)境； （5）了解國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的類(lèi)型、原理、技術(shù) 水平等； （6）了解系統(tǒng)有關(guān)方面的加工工藝及關(guān)鍵元器 件的銷(xiāo)售情況。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室46 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.2 3.2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法 （1）靈敏度分配和誤差分配原則 測(cè)試系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)一般均屬于串聯(lián)的形式，各環(huán) 節(jié)的靈敏度對(duì)系統(tǒng)總的靈敏度影響都是一樣的。 在滿足總靈敏度的要求下，提高易于提高靈敏度 的環(huán)節(jié)，降低較難提高靈敏度的環(huán)節(jié)。 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室47 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原則 3.2 3.2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法測(cè)試