華僑大學機械工程測試復習提綱

1、華僑大學機械工程測試復習提綱1、 測試技術，有時也成為檢測技術，它包含著測量和試驗兩個內容。測量，就是把被測對象中的某種信息檢測出來，并加以量度；試驗，就是通過某種人為的方法，把被測系統(tǒng)所存在的某種信息，通過專門的裝置，人為地把它激發(fā)出來并加以測量。2、 測量的本質：采集和表達被測物理量 ；與標準作比較。 3、 測量的前提：被測的量必須有明確的定義；測量標準必須事先通過協(xié)議確定。4、 測試系統(tǒng)的基本構成：（1）信號檢出部分（2）信號變換部分：（3）分析處理部分（4） 5、 通信接口與總線部分（管理不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換）。6、 測量誤差的概念（p8）；誤差的分類與來源（

2、p89）7、 實驗數(shù)據(jù)回歸處理的方法（自己瞎扯吧）.8、 信號的分類：8、周期函數(shù)頻譜特點：頻譜是離散的 每條譜線出現(xiàn)在基頻的整數(shù)倍頻上 各分量的幅度隨頻率提高而減小9、靜態(tài)特性輸入：x不隨時間變化 輸出：y反映測試系統(tǒng)靜態(tài)響應 動態(tài)特性輸入： x（t）隨時間變化 輸出： y（t）反映測試系統(tǒng)的動態(tài)能力測試裝置的靜態(tài)特性：1.量程2.精度表征測量裝置的測量結果y與被測真值的一致程 度。通常有三種 表示方法：（1）測量誤差（2）相對誤差（3）引用誤差3、靈敏度輸出的變化量與輸入變化量的比值。靈敏度可以定義為標定曲線的斜率。從檢測被測量微小變化角度考慮，測量裝置靈敏度應該盡可能高，同時，測量裝置的

3、信噪比越大越好。4、分辨率單位響應對應的系統(tǒng)輸入量。5、線性度是指測量裝置輸出與輸入之間保持常值比例關系的程度。6、回程誤差在全測量范圍內，兩輸出量之差的最大值hmax稱為回程誤差或滯后誤差。7、漂移是指測試裝置在輸入不變的條件下，輸出隨時間變化的趨勢。零點漂移和靈敏度漂移。動態(tài)特性就是測試裝置在動態(tài)信號x(t)激勵下，其輸出函數(shù)fx(t)的特性。對代數(shù)系統(tǒng)：輸出y(t)時時刻刻都和x(t)保持確定的比例關系即 y(t)以確定的比例在時域再現(xiàn)了x(t)的變化歷程。對線性系統(tǒng)：描述其輸出與輸入關系的是微分方程，求解微分方程繁瑣、復雜且困難?？蓪r域微分方程描述的關系轉化到頻域中，用穩(wěn)態(tài)輸出頻譜與

4、輸入頻譜之間的簡單代數(shù)關系來考察。10、實現(xiàn)頻域不失真測試的條件：幅值失真和相位失真11、 測量系統(tǒng)的抗干擾電磁干擾、信道干擾、電源干擾。一般說來，良好的屏蔽及正確的接地可去除大部分的電磁波干擾。使用交流穩(wěn)壓器、隔離穩(wěn)壓器可減小供電電源波動的影響。信道干擾是測量裝置內部的干擾，可以在設計時選用低噪聲的元器件，印刷電路板設計時元件合理排放等方式來增強信道的抗干擾性。 12、 傳感器的分類：1)按被測物理量分類 2)按工作的物理基礎分類:機械式,電氣式,光學式,流體式等 3)按信號變換特征:能量轉換型和能量控制型 4)按敏感元件與被測對象之間的能量關系物性型:依靠敏感元件材料本身物理性質的變化來實

5、現(xiàn)信號變換 結構型:依靠傳感器結構參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉變. 5）按傳感器輸出信號的性質分類開關型傳感器：輸出為開關量 模擬型傳感器：輸出模擬量 數(shù)字型傳感器：輸出為脈沖或代碼13、壓電式傳感器工作原理：壓電效應某些物質，如石英，當受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內部也會被極化，表面會產(chǎn)生電荷；當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。  壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量

6、中。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。14、 熱電溫度計(熱電偶) 熱電效應：將兩種不同材料的導體a和b串接成一個閉合回路，當兩個接點溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成電流，此現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶測溫基本定律：1)均質導體定律：由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的橫截 面積、長度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動勢。 2)中間導體定律：在熱電偶回路中接入第三種材料的導體，只要其兩端的溫度相等，該導體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。 3)參考電極定律：兩種導體a,b分別與參考電極c組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動勢為已知，a和b兩極配對后的熱電

7、動勢可用下式求得：15、 傳感器選用原則選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測量方式等六個方面的問題。 1、靈敏度一般說來，傳感器靈敏度越高越好，但，在確定靈敏度時，要考慮以下幾個問題。a)靈敏度過高引起的干擾問題；b)量程范圍；c)交叉靈敏度問題。2、響應特性 傳感器的響應特性是指在所測頻率范圍內，保持不失真的測量條件。 實際上傳感器的響應總不可避免地有一定延遲，但總希望延遲的時間越短越好。 3、 線性范圍 任何傳感器都有一定線性工作范圍。在線性范圍內輸出與輸入成比例關系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內，是保證測量精度的基本條件。4

8、、 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間與環(huán)境。5、精確度傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測量的對應程度。 6、 測量方式傳感器工作方式，也是選擇傳感器時應考慮的重要因素。例如，接觸與非接觸測量、破壞與非破壞性測量、在線與非在線測量等。16、進行信號調理的目的和方法：1.傳感器輸出的微弱電信號，需要進一步放大，或阻抗變換。 2.對混雜有干擾噪聲的傳感器輸出信號，需要濾除噪聲，提高信噪比。3.對于遠距離傳輸?shù)男盘枺枰M行調制、解調處理。 17、電橋內容見課本p127.18、調制與解調：目的解決微弱緩變信號的放大以及信號

9、的傳輸問題。 先將微弱的緩變信號加載到高頻交流信號中去，然后利用交流放大器進行放大，最后再從放大器的輸出信號中取出放大了的緩變信號。 信號調制：就是使一個信號的某些參數(shù)在另一信號的作用下發(fā)生變化的過程。前一信號稱為載波信號，一般為較高頻率的交變信號；后一信號稱為調制信號，一般為被測信號。調制目的：就是將一些傳感器輸出的緩變電信號變?yōu)楸阌诜糯蠛蛡鬏數(shù)男盘枴Ｐ盘柦庹{：就是指從已調制信號中恢復原有用信號的過程。調制分類：調幅、調頻和調相。一、調幅是將一個高頻簡諧信號（載波）與測試信號在時域相乘，使高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化。信號的調幅有兩種常見的方法：使用乘法器使微弱電信號與高頻載波信號相

10、乘；將電參數(shù)直接調制，它又有兩種方法，即（1）交流電橋調幅作用。（2）分壓調幅諧振電路。1、 同步解調原理：把調幅波再次與原載波信號相乘的過程稱為同步解調。當用一低通濾波器濾去頻率大于fm的成分時，則可以復現(xiàn)原信號的頻譜。同步：指解調時所乘的信號與調制時的載波信號具有相同的頻率和相位。2、 頻率調制調頻是利用信號電壓的幅值控制另一個信號的頻率。調頻波是指隨信號幅值而變化的疏密不等的等幅波。調頻可以通過電參數(shù)的直接調頻實現(xiàn)，其基本原理是將待測的電容或電感作為自激振蕩器的諧振回路中的一個調諧參數(shù)。調頻波的解調調頻波的解調又稱為鑒頻，它是將調頻波頻率的變化恢復成電壓信號的過程，常用諧振回路鑒頻法。1

11、9、 濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。20、a/d轉換 采樣利用采樣脈沖序列，從信號中抽取一系列離散值，使之成為采樣信號x(nts)的過程。量化把采樣信號經(jīng)過舍入變?yōu)橹挥杏邢迋€有效數(shù)字的數(shù)，這一過程稱為量化。編碼將經(jīng)過量化的值變?yōu)槎M制數(shù)字的過程。時域采樣只是把連續(xù)信號的時間離散化了。而對于幅值如果用二進制數(shù)碼組來表示，就是離散信號變成數(shù)字信號。這一過程稱為量化。量化一般是由a/d轉換器來實現(xiàn)的。減小量化誤差措施1、提高a/d轉換的位數(shù)，即增大b ，但a/d轉換的位數(shù)選擇應視信號的具體情況和量化的精度

12、要求而定，位數(shù)增多后，成本顯著增加，轉換速率下降。實際上，和信號獲取、處理的其他誤差相比，量化誤差通常不大，所以一般可忽略其影響。2、a/d轉換器盡量選擇與經(jīng)調理后的模擬輸入信號幅值相匹配的量程，即減小d。（設a/d轉換器的位數(shù)為b,允許的動態(tài)工作范圍為d）。d/a轉換過程和原理d/a轉換器是把數(shù)字信號轉換為電壓或電流信號的裝置。 21、采樣定理：為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理。fs 2 fmax 22、用計算機進行測試信號處理時是取其有限的時間片段進行分析這個過程稱信號截斷。截斷相當于原信號x(

13、t)與一矩形窗函數(shù)w(t)相乘。原來集中在f0處的能量被分散到較寬的頻帶中去了，這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏。截斷引起的能量泄漏效應表現(xiàn)：一部分能量以主瓣加寬的形式向原有頻率 近旁分散另一部分能量則分散到整個頻域。影響：泄漏將造成頻譜分析時的誤差。減小或抑制泄漏的措施窗處理：采用時域窗函數(shù)來對截斷的時域信號進行加權處理，以改善時域截斷處的不連續(xù)狀況。對于窗函數(shù)的要求(頻域)：主瓣寬度窄些，以提高分辨力；旁瓣幅度小些：減小泄漏，窗無尖銳拐角。23、窗的優(yōu)劣判斷（三個方面評價）1）最大旁瓣峰值與主瓣峰值之比2）最大旁瓣10倍頻程衰減3）主瓣寬度24、柵欄效應：由于頻譜的離散取樣造成頻譜分析誤差；譜峰越尖銳，產(chǎn)生誤差的可能性就越大。能量泄漏分主瓣泄漏和旁瓣泄漏，主瓣泄漏可以減小因柵欄效應帶來的譜峰幅值估計誤差，有其好的一面，而旁瓣泄漏則是完全有害的。實