機械工程測試技術(shù)總結(jié)

1、測試技術(shù)與信號處理課程小結(jié)測試是人們認識客觀事物的方法，測試過程是從客觀事物中提取有關(guān)信息的認識過程。 測試包括測量和實驗，在測試過程中，需要借助專門設(shè)備，通過合適的實驗和必要的數(shù)據(jù)處 理，求得所研究對象的有關(guān)的信息量值。信息，一般可理解為消息、情報或知識。信息本身 不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量，一般說，傳輸信息的載體成為信 號，信息蘊含在信號之中。例如，古代烽火，人們觀察到的事光信號，它所蘊含的信息是“敵 人來進攻了”。信號具有能量，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學(xué)上可以表示為一個或幾 個獨立變量的函數(shù)，可以取為隨時間或空間變化之圖形。例如，噪聲信號可以表示為一個時 間

2、函數(shù)；機械零件的表面粗糙度，則可表示為一個二元空間變量的高度函數(shù)。信息信號的轉(zhuǎn)換、傳輸與處理過程按照信號變化的物理性質(zhì)，可分為非電信號和電信號。例如隨時間變化的力、位移、加 速度等，可稱為非電信號，而隨時間變化的電壓、電流、電荷、磁通等，則成為電信號。信 號的分析處理，是指從傳感器等一次敏感原件獲得初始信息，用一定的設(shè)備和手段進行分析 處理我們就所得的信號往往要經(jīng)過加工變換，例如，濾波、調(diào)制、變換、增強、估值等，其 目的是改變信號的形式，便于分析和識別：濾除干擾噪聲，提取有用的信息。信號分析的經(jīng) 典方法有時域分析法與頻域分析法，其中時域分析法是用信號的幅值隨時間變化的圖形或表 達式來分析的，頻

3、域分析法是把信號的幅值、相位或能量變換為以頻率坐標(biāo)軸表示，進而分 析其頻率特性的一種方法。測試工作的全過程包含著許多環(huán)節(jié)信號可分為確定性信號和非確定性信號，確定性信號是指可以用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的 信號；非確定性信號是指不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號。其中確定性信號又分為周期信號和 非周期信號。在所分析的區(qū)間（-8,8）,能量為有限值的信號為能量信號，能量不是有限 值，此時研究該信號的平均功率更為合適。對周期信號，時域到頻域的變換工具是三角傅里 葉級數(shù)或復(fù)數(shù)傅里葉級數(shù)。前者得到的是單邊譜，后者得到的是雙邊譜。當(dāng)用Fourier級數(shù) 的諧波分量之和來表達具有間斷點的波形時可以看到吉布斯現(xiàn)象，它是由于

4、展開式在間斷點領(lǐng)域不能均勻收斂引起的。對于非周期信號，其頻域分析的數(shù)學(xué)手段是傅里葉變換。信號的分類周期信號：經(jīng)過一定時間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號x ( t )=x ( t + nT )非周期信號：不會重復(fù)出現(xiàn)的信號鐘形脈沖等)，其面積為1。當(dāng)80時，Sg(t)的極限就稱為5函數(shù)，記作5(t)oS函數(shù)也稱為單位脈沖函數(shù)。倒2-8 脈博力與f S沔裁5函數(shù)的性質(zhì)采樣特性：如果5函數(shù)與某一連續(xù)函數(shù)f(t)相乘，顯然其乘積僅在t=0處為f(0)5(t),其余各 點(t/0)之乘積均為零。其中f(0) 5(t)是一個強度為f(0)的5函數(shù)。八 N )=f(0 N )八N T。)。N -0)篩選(積分)特性M

5、f (t N )dt = f(0 )3匕 f(t M r* = f(t0)卷積特性：任何函數(shù)和5函數(shù)卷積是一種最簡單的卷積積分x(t )* 展)=x GN-T)dt J 品果_ t )dt = x(t)sinc函數(shù)sinc (t)函數(shù)又稱為抽樣函數(shù)、濾波函數(shù)或內(nèi)插函數(shù)，在許多場合下頻繁出現(xiàn)，其定義 為./、 sin tsin 兀t /、sin c(t) =, or, (-3 t 3)復(fù)指數(shù)函數(shù) 戒e st = e t - e j 饑-3 t 2 fh滿足采樣定理，只保證不發(fā)生頻率混疊，而不能保證此時的采樣信號能真實地反映原信 號x（t）。工程實際中采樣頻率通常大于信號中最高頻率成分的3到5倍。

6、量化則是對幅值坐標(biāo)的離散化，使離散信號變成了數(shù)字信號。信號的加窗截斷會引起能 量的泄漏，采用傍瓣小的窗函數(shù)以及加大窗寬能有效的減少能量的泄漏。離散傅里葉變換并 非泛指對任意離散信號取傅里葉積分或傅里葉級數(shù)，而是為了適應(yīng)計算機計算傅里葉變換而 引出的一個專用名詞。若在計算機上實現(xiàn)這一運算，則必須做到（1）把連續(xù)信號改造為離 散數(shù)據(jù)；（2）把計算范圍收縮到一個有限區(qū)間；（3）實現(xiàn)正、逆傅里葉變換運算。在這種條 件下所構(gòu)成的變換對稱為離散傅里葉變換對。其特點是，在時域和頻域中都只取有限個離散 數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分別構(gòu)成周期性的離散時間函數(shù)和頻率函數(shù)。數(shù)字濾波器是利用離散時間系統(tǒng)的特性對輸入信號波形進行加工處理，或者說利用數(shù)字 方法按預(yù)定要求對信號進行變換，把輸入序列x(n)變換成一定的輸出序列y(n)，從而達 到改變信號頻譜的目的。數(shù)字濾波器的濾波系統(tǒng)一般包括了采樣、數(shù)字濾波、數(shù)模轉(zhuǎn)換以及 模擬濾波等。維納濾波是利用最小平方濾波原理實現(xiàn)剔除噪聲的一種濾波方法。設(shè)濾波器輸入為 x(n)=s(n)+n(n)，其中s(n)為源信號，n(n)為干擾噪聲，且s(n)與 n(n)不相關(guān)，維納濾波器的期 望輸出為源信號本身，即z(n)=s(n)。若以濾波器實際輸出y(n)與理想輸出z(n)的均方誤差Q最小為原則，則可推導(dǎo)