華僑大學(xué)機(jī)械工程測試復(fù)習(xí)提綱

華僑大學(xué)機(jī)械工程測試復(fù)習(xí)提綱華僑大學(xué)機(jī)械工程測試復(fù)習(xí)提綱華僑大學(xué)機(jī)械工程測試復(fù)習(xí)提綱V:1.0精細(xì)整理，僅供參考華僑大學(xué)機(jī)械工程測試復(fù)習(xí)提綱日期：20xx年X月測試技術(shù)，有時也成為檢測技術(shù)，它包含著測量和試驗兩個內(nèi)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。測量的本質(zhì)：采集和表達(dá)被測物理量；與標(biāo)準(zhǔn)作比較。測量的前提：被測的量必須有明確的定義；測量標(biāo)準(zhǔn)必須事先通過協(xié)議確定。測試系統(tǒng)的基本構(gòu)成：（1）信號檢出部分（2）信號變換部分：（3）分析處理部分（4）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）。測量誤差的概念（P8）；誤差的分類與來源（P8—9）實(shí)驗數(shù)據(jù)回歸處理的方法（自己瞎扯吧）.信號的分類：8、周期函數(shù)頻譜特點(diǎn)：①頻譜是離散的②每條譜線出現(xiàn)在基頻的整數(shù)倍頻上③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(yīng)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(jié)果y與被測真值μ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(biāo)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(yīng)該盡可能高，同時，測量裝置的信噪比越大越好。4、分辨率——單位響應(yīng)對應(yīng)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(guān)系的程度。6、回程誤差——在全測量范圍內(nèi)，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(diǎn)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)f[x(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(guān)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(guān)系的是微分方程，求解微分方程繁瑣、復(fù)雜且困難?？蓪r域微分方程描述的關(guān)系轉(zhuǎn)化到頻域中，用穩(wěn)態(tài)輸出頻譜與輸入頻譜之間的簡單代數(shù)關(guān)系來考察。10、實(shí)現(xiàn)頻域不失真測試的條件：幅值失真和相位失真測量系統(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(nèi)部的干擾，可以在設(shè)計時選用低噪聲的元器件，印刷電路板設(shè)計時元件合理排放等方式來增強(qiáng)信道的抗干擾性。傳感器的分類：1)按被測物理量分類2)按工作的物理基礎(chǔ)分類:機(jī)械式,電氣式,光學(xué)式,流體式等3)按信號變換特征:能量轉(zhuǎn)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(guān)系——物性型:依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號變換結(jié)構(gòu)型:依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變.5）按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類—開關(guān)型傳感器：輸出為開關(guān)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(yīng)——某些物質(zhì)，如石英，當(dāng)受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部也會被極化，表面會產(chǎn)生電荷；當(dāng)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(yīng)。壓電效應(yīng)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(yīng)力。

壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。熱電溫度計(熱電偶)——熱電效應(yīng)：將兩種不同材料的導(dǎo)體A和B串接成一個閉合回路，當(dāng)兩個接點(diǎn)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(yīng)。熱電偶測溫基本定律：1)均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)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(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)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(dǎo)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兩極配對后的熱電動勢可用下式求得：傳感器選用原則選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)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(yīng)特性傳感器的響應(yīng)特性是指在所測頻率范圍內(nèi)，保持不失真的測量條件。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，但總希望延遲的時間越短越好。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(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)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(nèi)，是保證測量精度的基本條件。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(yīng)程度。測量方式傳感器工作方式，也是選擇傳感器時應(yīng)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(jìn)行信號調(diào)理的目的和方法：1.傳感器輸出的微弱電信號，需要進(jìn)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(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?，需要進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)處理。17、電橋內(nèi)容見課本P127.18、調(diào)制與解調(diào)：目的——解決微弱緩變信號的放大以及信號的傳輸問題。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(jìn)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(diào)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(diào)制信號，一般為被測信號。調(diào)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{(diào)：就是指從已調(diào)制信號中恢復(fù)原有用信號的過程。調(diào)制分類：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。一、調(diào)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(diào)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乘；將電參數(shù)直接調(diào)制，它又有兩種方法，即（1）交流電橋調(diào)幅作用。（2）分壓調(diào)幅諧振電路。同步解調(diào)原理：把調(diào)幅波再次與原載波信號相乘的過程稱為同步解調(diào)。當(dāng)用一低通濾波器濾去頻率大于fm的成分時，則可以復(fù)現(xiàn)原信號的頻譜。同步：指解調(diào)時所乘的信號與調(diào)制時的載波信號具有相同的頻率和相位。頻率調(diào)制調(diào)頻是利用信號電壓的幅值控制另一個信號的頻率。調(diào)頻波是指隨信號幅值而變化的疏密不等的等幅波。調(diào)頻可以通過電參數(shù)的直接調(diào)頻實(shí)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(diào)諧參數(shù)。調(diào)頻波的解調(diào)——調(diào)頻波的解調(diào)又稱為鑒頻，它是將調(diào)頻波頻率的變化恢復(fù)成電壓信號的過程，常用諧振回路鑒頻法。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?！屯V波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。20、A/D轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)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(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的。減小量化誤差措施——1、提高A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，即增大b，但A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)選擇應(yīng)視信號的具體情況和量化的精度要求而定，位數(shù)增多后，成本顯著增加，轉(zhuǎn)換速率下降。實(shí)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(zhuǎn)換器盡量選擇與經(jīng)調(diào)理后的模擬輸入信號幅值相匹配的量程，即減小D。（設(shè)A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為b,允許的動態(tài)工作范圍為D）。D/A轉(zhuǎn)換過程和原理——D/A轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)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(shí)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＞2Fmax22、用計算機(jī)進(jìn)行測試信號處理時是取其有限的時間片段進(jìn)行分析這個過程稱信號截斷。截斷相當(dāng)于原信號x(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(yīng)——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(jìn)行加權(quán)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(yīng)：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(yīng)帶來的譜峰幅值估計誤