吉林大學(xué)機械工程測試技術(shù)復(fù)習(xí)資料

機械工程測試技術(shù)緒論1、測試基本任務(wù)：—獲得實用信號。2、偏差定義：丈量偏差=丈量結(jié)果-真值3、偏差分類：系統(tǒng)偏差、隨機偏差、粗大偏差4、偏差表示：絕對偏差，相對偏差=絕對偏差÷真值第一章信號及其描繪1、信號分類：2、傅里葉級數(shù)三角函數(shù)睜開式3、歐拉公式4、傅里葉級數(shù)復(fù)數(shù)函數(shù)睜開式5、周期信號頻譜擁有三個特色：1）周期信號的頻譜是失散的。2）每條譜線只出此刻基波頻次的整數(shù)倍上，基波頻次是諸重量頻次的條約數(shù)。3）各頻次重量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。6、周期信號強度表示：7、傅里葉變換對：8、傅里葉變換的主要性質(zhì)1）奇偶虛實性：奇偶性不變，偶函數(shù)虛實性不變，奇函數(shù)虛實性相反。2）對稱性：3）時間尺度改變特征：當(dāng)時間尺度壓縮(k>1)時，圖c其頻譜的頻帶加寬，幅值降低。當(dāng)時間尺度擴展(k<1)時，圖a其頻譜的頻帶邊窄，幅值增高。壓縮時間尺度,提升辦理信號效率,后續(xù)辦理頻帶加寬,簡單失真。(4)擴展時間尺度，辦理后續(xù)信號簡單，但效率太低。4）時移和頻移特征：5）卷積特征：6)微分和積分特征：9、幾種典型信號頻譜：（一）矩形窗函數(shù)的頻譜：（二）δ函數(shù)及其頻譜δ函數(shù)的采樣性質(zhì)：（1）隨意函數(shù)f(t)與δ(t-t0)的乘積是一個強度為f(t0)的δ函數(shù)δ(t-t0)。（2）該乘積在有限區(qū)間的積分是f(t)在t=t0的值f(t0)（3）此性質(zhì)對連續(xù)信號的失散采樣是十分重要的。δ函數(shù)與其余函數(shù)的卷積：x(t)(tt0)x(tt0)（三）正、余弦函數(shù)的頻譜密度函數(shù)：（四）周期單位脈沖序列的頻譜：第二章測試裝置的基本特征一、對丈量裝置的基本要求：輸入量、輸出量，系統(tǒng)的傳輸特征，知道此中兩個能夠推出第三個。二、線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)：dy(t)t0t0dx(t)x(t)dty(t)dt疊加原理、比率特征、dtdt、00、頻次保持性三、丈量裝置的特征靜態(tài)特征、動向特征、負(fù)載特征、抗擾亂性四、丈量裝置的靜態(tài)特征：五、丈量裝置的動向特征的數(shù)學(xué)描繪1、傳達(dá)函數(shù)（復(fù)數(shù)域H（s））2、頻次響應(yīng)函數(shù)（頻域H（w））3、脈沖響應(yīng)函數(shù)（時域h（t））六、環(huán)節(jié)的串連和并聯(lián)1、環(huán)節(jié)串連：2、環(huán)節(jié)并聯(lián)：七、一階二階系統(tǒng)的特征八、丈量裝置對隨意輸入的響應(yīng)：系統(tǒng)的輸出就是輸入與系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。九、實現(xiàn)不失真測試的條件：十、測試裝置動向特征的測試：采納方法：頻次響應(yīng)法、階躍響應(yīng)法十一、丈量裝置的抗擾亂：丈量裝置的擾亂源：電磁場擾亂、電源擾亂、信道擾亂。第三章常用傳感器一、傳感器的分類按被丈量分類：①位移傳感器②力傳感器③溫度傳感器按工作原理分類：①機械式②電氣式③光學(xué)式④流體式按信號變換特色：①物性型②構(gòu)造型按敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系分:①能量變換型②能量控制型按輸出信號分類：①模擬式②數(shù)字式二、機械式傳感器以彈性體為敏感元件，將被丈量變換為彈性變形（或應(yīng)變）的傳感器長處：構(gòu)造簡單、靠譜、使用方便、價錢便宜、讀數(shù)直觀等。弊端：彈性變形不可以過大；受構(gòu)造空隙影響大，慣性大，固有頻次低，只宜用于檢測緩變或靜態(tài)被丈量。三、電阻式傳感器電阻式傳感器—是一種把被丈量變換為電阻變化的傳感器。分類：（1）變阻器式（2）電阻應(yīng)變式1、變阻器式傳感器（電位差計式）分類：（1）直線位移型（2）角位移型（3）非線性型2、電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用范圍：丈量力、應(yīng)變、位移、加快度、扭矩等分類：（1）金屬應(yīng)變片式（2）半導(dǎo)體應(yīng)變式特色：（1）體積?。唬?）動向響應(yīng)快；3）丈量正確度高；（4）使用方便（一）金屬電阻應(yīng)變片種類：常用的有絲式和箔式，其工作原理同樣（二）半導(dǎo)體應(yīng)變片長處：敏捷度高。弊端：（1）溫度穩(wěn)固性差2）敏捷度分別度大(因為晶向雜質(zhì)等因數(shù)）3）非線性大小結(jié)：（1）金屬絲電阻應(yīng)變片利用導(dǎo)體形變?nèi)瞧痣娮枳兓?）半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體電阻率變化而惹起電阻的變化。電阻應(yīng)變片傳感器應(yīng)用注意事項標(biāo)定、貼片工藝、動向特征、溫度賠償四、電感式傳感器自感型可變磁阻式敏捷度S與氣隙長度平方成反比，δ越小，S越高。渦流式利用金屬導(dǎo)體在溝通磁場中的渦電流效應(yīng)。渦流式傳感器的應(yīng)用方式：δ可作為位移、振動丈量；變化ρ和μ可作為材質(zhì)鑒識和探傷。渦電流式傳感器丈量電路：1）阻抗分壓式調(diào)幅電路2）調(diào)頻電路互感式—差動變壓器式電感傳感器長處：精度高（0.1μm級）線性范圍大（±100mm），穩(wěn)固度好，使用方便，寬泛用于直線位移丈量。五、電容式傳感器依據(jù)電容器變化的參數(shù)可分為（1）極距變化型2）面積變化型3）介質(zhì)變化型特色：（1）面積變化型長處是輸出與輸入成線性關(guān)系。2）敏捷度較低。3）合用較大直線及角位移丈量。丈量電路（一）電橋型電路（二）直流極化電路（三）諧振電路（四）調(diào)頻電路（五）運算放大器電路六、壓電式傳感器壓電式傳感器是一種可逆型換能器（機械能?電能），寬泛應(yīng)用于力、壓力、加快度丈量。也用于超聲波發(fā)射和接受裝置。1.壓電效應(yīng)2.晶體構(gòu)造面的軸線

y-y

縱軸線z-z稱為光軸，過六角棱線垂直于光軸的軸線稱為機械軸

x-x

稱為電軸，垂直于棱3.縱橫向效應(yīng)4.壓電資料七、磁電式傳感器（一）動圈式（恒磁通式）1．線速度型e=NBlvsin當(dāng)B、W、l均為常數(shù)時，感覺電動勢大小與線圈運動線速度成正比。這也是一般常有慣性式速度計的工作原理。2．角速度型(二)磁阻式（變磁通式）八、熱電式傳感器（一）熱電偶傳感器熱電偶回路的特色1）均質(zhì)導(dǎo)體定律：若回路的兩種導(dǎo)體同樣，則不論兩節(jié)點溫度怎樣，熱電偶回路中的總熱電動勢為零；2）若兩接點溫度同樣，則只管導(dǎo)體資料不一樣，熱電偶回路中的總熱電動勢也為零；3）熱電偶的熱電動勢與導(dǎo)體資料的中間溫度沒關(guān)，而只與接點溫度有關(guān)；4）中間溫度定律：熱電偶在接點溫度T1、T3時的熱電動勢，等于熱電偶在接點溫度為T1、T2和T2、T3時的熱電動勢總和；5）中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種資料的導(dǎo)線，只需第三種導(dǎo)線的兩頭溫度同樣，第三種導(dǎo)線的引入不會影響熱電偶的熱電動勢。6）標(biāo)準(zhǔn)電極定律：當(dāng)溫度為T1、T2電偶和CB熱電偶的熱電動勢的和

時，用導(dǎo)體

A、B

構(gòu)成的熱電偶的熱電動勢等于

AC

熱（二）熱電阻傳感器1、熱電阻傳感器——利用電阻隨溫度變化的特色制成的傳感器。主要用于對溫度和與溫度有關(guān)的參數(shù)測定。2、按熱電阻的性質(zhì)分類：金屬熱電阻（熱電阻）半導(dǎo)體熱電阻（熱敏電阻）3、熱電阻的構(gòu)成：電阻體、絕緣套管、接線盒等。九、半導(dǎo)體傳感器（一）磁敏傳感器分類：（1）霍爾元件（2）磁阻元件（3）磁敏管（二）光敏傳感器十、光纖傳感器十一、傳感器采納原則1．敏捷度（1）適合（2）多維丈量交錯敏捷度小（3）與丈量范圍協(xié)調(diào)2．響應(yīng)特征（1）不失真（2）響應(yīng)時間短（動向丈量尤其重要）3．線性（1）線性度好（2）線性范圍寬4．靠譜性靠譜性高，考慮設(shè)計、制造、環(huán)境（油、粉塵、磁場、濕度）5．精準(zhǔn)度原則上精準(zhǔn)度↑↑，考慮經(jīng)濟性。6．丈量方式（1）接觸式-非接觸式（2）在線-非在線7．其余體積，構(gòu)造，價錢，維修，采買和改換。第四章信號調(diào)治、辦理和記錄一、電橋1、分類：按激勵電壓（1）直流電橋2）溝通電橋按輸出方式（1）不均衡橋式電路2）均衡橋式電路2、直流電橋：傳感器能夠三種形式接入電橋：半橋單臂連結(jié)：半橋雙臂連結(jié)：全橋連結(jié)：明顯，電橋接法不一樣，輸出電壓也不一樣，三種接法電橋輸出之比為電橋的和差特征：

1：2：4，全橋最大。若相鄰兩橋臂電阻同向變化，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互抵消；若相鄰兩橋臂電阻反向變化，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互疊加。3、溝通電橋：溝通電橋均衡一定知足兩個條件：1）相對兩橋臂阻抗之模的乘積應(yīng)相等2）它們的阻抗角之和也一定相等電容電橋均衡條件

電感電橋均衡條件二、調(diào)制與調(diào)理：調(diào)制—一個信號的某些參數(shù)在另一個信號控制下而發(fā)生變化的過程。前一信號稱為載波(較高頻次交變信號)，后一信號(控制信號)稱為調(diào)制信號，最后輸出已調(diào)制波。已調(diào)制波一般都便于放大和傳輸。解調(diào)—從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程。載波調(diào)制分類：①調(diào)幅(AM)②調(diào)頻(FM)③調(diào)相(PM)它們的已調(diào)波分別被稱為①調(diào)幅波②調(diào)頻波③調(diào)相波1、調(diào)幅及其解調(diào)調(diào)幅過程就相當(dāng)于頻譜“搬移過程”。若把調(diào)幅波再次與原載波信號相乘，則頻域圖形將再一次進行“搬移”。若用一個低通濾波器濾去中心頻次為2f0的高頻成分，那么將能夠復(fù)現(xiàn)原信號的頻次（不過幅值減小一半，能夠放大辦理），這一過程叫做“同步解調(diào)”?！巴健笔侵附庹{(diào)時所乘的信號與調(diào)制時的載波信號擁有同樣的頻次和相位調(diào)幅條件：（1）載波頻次f0一定高于原信號中最高頻次fm，才能使已調(diào)波仍保持原信號的頻譜圖形。2）為了減小放大電路失真，信號頻寬2fm相對中心頻次（載波頻次）越小越好。整流檢波和相敏檢波2、調(diào)頻及其解調(diào)直接調(diào)頻丈量電路壓控振蕩器變壓器耦合的諧振回路鑒頻法三、濾波器1、濾波器分類（一般）1）低通濾波器；（2）高通濾波器；3）帶通濾波器；（4）帶阻濾波器；2、理想濾波器理想丈量系統(tǒng)的頻次響應(yīng)函數(shù)是3、濾波器單位階躍輸入響應(yīng)：4．響應(yīng)成即刻間：通帶越寬，阻衰的高頻重量越少，使信號能量更多，更快地經(jīng)過，因此成立的時間就短；反之，則長。5．成即刻間與帶寬關(guān)系：B*Te=常數(shù)=5~10實質(zhì)RC調(diào)諧式濾波器實質(zhì)濾波器的基本參數(shù)：紋波幅度d、截止頻次(fc1,fc2)、帶寬B和質(zhì)量因數(shù)Q值、倍頻程選擇性、濾波器因數(shù)（或矩形系數(shù)）λB—上下截止頻次之間的頻次范圍稱為濾波器帶寬，或-3dB帶寬，單位Hz。Q—往常把中心頻次f0和帶寬B之比稱為濾波器的質(zhì)量因數(shù)Q。恒帶寬比濾波器一種常用的恒帶寬比濾波器：恒帶寬濾波器（1）有關(guān)濾波；（2）變頻追蹤濾波第五章信號辦理初步信號辦理目的:1）分別信號和噪聲，提升信噪比。2）從信號中提取實用的特色信號。3）修正測試系統(tǒng)的某些偏差（如非線性偏差，溫度影響）.一、數(shù)字信號辦理的基本步驟模—數(shù)變換（A／D）指模擬信號經(jīng)采樣、量化并變換為二進制的過程。1）采樣：是將連續(xù)信號變成失散時間序列信號的過程。2）截斷：將采樣獲得的失散時間序列乘以窗函數(shù)，使之成為有限時間序列的過程。3）量化：是把采樣信號經(jīng)過舍入變成有限個有效數(shù)字的數(shù)的過程。4）編碼：將經(jīng)過度化的值變成二進制數(shù)字的過程。二、信號數(shù)字化出現(xiàn)的問題時域采樣、混疊和采樣定理若采樣頻次fs大于帶限信號最高頻次農(nóng)（Shannon）定理量化和量化偏差一般以為，量化偏差ε(n)為

fh

的

2倍，就不會發(fā)生混疊。

采樣定理，也稱香截斷、泄露和窗函數(shù)截斷就是將信號乘以時域的有限寬矩形窗函數(shù)。x(t)是帶限信號，截斷后成為無窮帶寬信號，信號能量在頻次軸散布擴展的現(xiàn)象稱為泄露。窗函數(shù)好壞評論：1、最大旁瓣峰值與主瓣峰值之比；2、最大旁瓣10倍頻程衰減率；3、主瓣寬度；頻域采樣、時域周期延拓和柵欄效應(yīng)頻域采樣—頻次失散化，無疑是將時域信號“改造”成周期信號。相當(dāng)于在時域中將窗內(nèi)的信號波形在窗外進行周期延拓。采樣就是“摘取”采樣點上對應(yīng)的函數(shù)值，如透過柵欄的空隙看景，不全面，此現(xiàn)象稱之為柵欄效應(yīng)頻次分辨率、整周期截斷只有截取的信號長度T正好等于信號周期的整數(shù)倍時，才能使剖析譜線落在簡諧信號的頻次上。信號時域、頻域的失散化致使頻域、時域的周期