機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)知識點整合

第一章緒論1、測試的概念目的：獲取被測對象的有用信息。測試是測量和試驗的綜合。測試技術(shù)是測量和試驗技術(shù)的統(tǒng)稱。2、靜態(tài)測量與動態(tài)測量靜態(tài)測量：是指不隨時間變化的物理量的測量。動態(tài)測量：是指隨時間變化的物理量的測量。3、課程的主要研究對象研究機械工程中動態(tài)參數(shù)的測量測試系統(tǒng)的組成5、量綱及量值的傳遞6、測量誤差系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差7、測量精度和不確定度8、測量結(jié)果的表達第二章信號分析與處理一、信號的分類及其描述1、分類2、描述時域描述：幅值隨時間的變化頻域描述：頻率組成及幅值、相位大小求信號頻譜的方法及頻譜的特點1、周期信號數(shù)學(xué)工具：傅里葉級數(shù)方法：求信號傅里葉級數(shù)的系數(shù)頻譜特點：離散性諧波性收斂性〔見表1-2〕周期確實定：各諧波周期的最小公倍數(shù)基頻確實定：各諧波頻率的最大公約數(shù)2、瞬變信號〔不含準(zhǔn)周期信號〕數(shù)學(xué)工具：傅里葉變換方法：求信號傅里葉變換頻譜特點：連續(xù)性、收斂性3、隨機信號數(shù)學(xué)工具：傅里葉變換方法：求信號自相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換頻譜特點：連續(xù)性典型信號的頻譜1、δ(t)函數(shù)的頻譜及性質(zhì)△(f)=1頻率無限，強度相等，稱為“均勻譜〞采樣性質(zhì)：積分特性：卷積特性：2、正、余弦信號的頻譜〔雙邊譜〕歐拉公式把正、余弦實變量轉(zhuǎn)變成復(fù)指數(shù)形式，即一對反向旋轉(zhuǎn)失量的合成。解決了周期信號的傅里葉變換問題，得到了周期信號的雙邊譜，使信號的頻譜分析得到了統(tǒng)一。3、截斷后信號的頻譜頻譜連續(xù)、頻帶變寬〔無限〕信號的特征參數(shù)1、均值：靜態(tài)分量〔常值分量〕正弦、余弦信號的均值？2、均方值：強度〔平均功率〕均方根值：有效值方差：波動分量4、概率密度函數(shù)：在幅值域描述信號幅值分布規(guī)律自相關(guān)函數(shù)的定義及其特點1、定義：2、特點自相關(guān)圖互相關(guān)函數(shù)的定義及其特點1、定義2、特點互相關(guān)圖七、相關(guān)分析的應(yīng)用八、相關(guān)系數(shù)與相干函數(shù)相關(guān)系數(shù)、相關(guān)函數(shù)在時域描述兩變量之間的相關(guān)關(guān)系；相干函數(shù)在頻域描述兩變量之間的相關(guān)關(guān)系。自功率譜密度函數(shù)定義及其特點1、定義2、意義就是信號的功率密度沿頻率軸的分布。反映信號的頻域結(jié)構(gòu)。特點互功率譜密度函數(shù)定義及其應(yīng)用數(shù)字信號處理1、時域采樣定理：fs>2fhfs>(3-4)fc2、混疊：原因：Ts↑(fs↓)、信號頻率太寬混疊部位：fs/2----折疊頻率處理方法：抗混疊濾波，提高采樣頻率fs↑↑→N↑3、量化及量化誤差：△x↓→誤差↓4、泄漏：原因加窗截斷處理處理方法：合理選擇窗函數(shù)周期信號—整周期截斷5、頻域采樣與柵欄效應(yīng)傅里葉變換的幾個性質(zhì)k>1時間軸壓縮，頻帶加寬，幅值降低k<1時間軸擴展，頻譜變窄，幅值增高測量裝置的根本特征測量裝置的根本特征：靜態(tài)特性和動態(tài)特性一、測量裝置的靜態(tài)特征及主要參數(shù)1、靜態(tài)特性：2、主要靜態(tài)參數(shù)1〕線性度：線性度越好→線性范圍(量程)越寬2〕靈敏度：S↑→△x↓→測量范圍↓S=△y/△x〔輸出的量綱/輸入的量綱〕3〕回程誤差：與輸入變化方向有關(guān)的輸出特性。4〕分辨力〔分辨率〕：能測量到輸入量最小變化的能力。二、線性系統(tǒng)的主要特性疊加性、比例性、微分性、積分性、頻率保持性頻率響應(yīng)函數(shù)(頻率特性)定義及物理意義1、頻率響應(yīng)函數(shù)定義2、頻率響應(yīng)函數(shù)物理意義：系統(tǒng)在簡諧信號鼓勵下，其穩(wěn)態(tài)輸出對輸入的幅值比、相位差隨鼓勵頻率ω變化的特性。五、頻率響應(yīng)函數(shù)的求取方法1、微分方程→H(ω)2、H(S)―→H(ω)3、h(t)→H(ω)4、實驗法六、系統(tǒng)不失真的條件1、時域不失真條件：y(t)=A0x(t-t0)2、頻域不失真條件：其中：幅頻特性A(ω)=A0相頻特性φ(ω)=-ωt0即：系統(tǒng)對不同頻率的信號具有相同的增益；系統(tǒng)對不同頻率的信號具有相同的滯后時間。一、二階系統(tǒng)的動態(tài)特性1、一階系統(tǒng)〔如：RC低通濾波器〕2、二階系統(tǒng)不失真工作頻率范圍：八、系統(tǒng)的串并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與響應(yīng)誤差十、測量裝置動態(tài)特征參數(shù)的測量方法頻率響應(yīng)法階躍響應(yīng)法頻率響應(yīng)法：階躍響應(yīng)法：第四章測量系統(tǒng)一、傳感器的定義及分類定義：p68二、常用傳感器種類、工作原理、特點及應(yīng)用1、電阻式傳感器變阻器式：應(yīng)變片：金屬應(yīng)變片：Sg≈1+2υ形變半導(dǎo)體應(yīng)變片：Sg≈λE導(dǎo)電性能ρ變化特點：應(yīng)用：1〕測應(yīng)力、應(yīng)變；2〕組成各種應(yīng)變式傳感器2、電容式傳感器極距變化型：s↑線性差，微小位移、非接觸測量面積變化型：s↓線性好，較大線、角位移測量介質(zhì)變化型：s↓線性好，介質(zhì)參數(shù)測量3、電感式傳感器精確度高、線性范圍大、穩(wěn)定性好、使用方便應(yīng)用：p87圖3-28磁電式傳感器應(yīng)用：速度、頻數(shù)、轉(zhuǎn)速、偏心量、振動主要特點：1°固有頻率高〔〕，動態(tài)范圍寬；2°尺寸小，質(zhì)量輕〔0.14g〕,負載效應(yīng)小；3°精確度和靈敏度高；4°線性好，壽命長，使用方便；5°不宜作靜態(tài)參數(shù)測量；6°輸出阻抗高〔〕，輸出能量小，需采用高輸入阻抗的前置放大器。應(yīng)用：力、壓力、加速度、聲和聲發(fā)射熱電式傳感器光電式傳感器光電管----外光電效應(yīng)光電池----光生伏特效應(yīng)光敏電阻----內(nèi)光電效應(yīng)應(yīng)用：三、差動式傳感器的優(yōu)點1、靈敏度擴大近一倍；2、改善了傳感器線性，線性工作范圍擴大近一倍；3、提高了傳感器工作的穩(wěn)定性。四、傳感器選用原則3、交流電橋的調(diào)幅功能。4、電橋的輸出及靈敏度六、濾波器1、分類及其功能功能：讓有用的頻率成分成分通過，抑制或衰減不需要的頻率成分。分類：低通~、高通~、帯通~、帶阻~2、特征參數(shù)1〕截止頻率fc：2〕帶寬B：3〕中心頻率f0：4〕倍頻程選擇性：衰減快→dB↑→選擇性↑5〕品質(zhì)因數(shù)(子)Q:Q=f0/BQ↑→選擇性↑6〕濾波器因數(shù)λ：λ↓→選擇性↑3、倍頻程濾波器：恒帶寬比4、理想濾波器是不可能實現(xiàn)七、調(diào)制與解調(diào)1、調(diào)制：利用某種低頻信號來控制或改變高頻振蕩的某個參數(shù)的過程。2、解調(diào)：從已調(diào)制信號中恢復(fù)原低頻調(diào)制信號的過程。3、載波、調(diào)制信號、已調(diào)制信號〔調(diào)幅波….4、調(diào)制與解調(diào)的作用1〕不失真的傳輸信號；2〕不失真的放大信號；3〕可實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換。5、調(diào)幅與解調(diào)調(diào)幅：高頻信號與測試〔調(diào)制〕信號相乘,使高頻信號幅值隨被測信號的變化而變化。解調(diào)：同步解調(diào)、整流檢波、相敏檢波圖解法：調(diào)幅同步解調(diào)調(diào)幅裝置實際上是一乘法器。交流電橋----調(diào)幅裝置6、調(diào)頻與解調(diào)調(diào)頻：利用調(diào)制信號控制高頻載波信號頻率變化過程，使載波的頻率隨調(diào)制信號的幅值成比例變化。鑒頻單位階躍信號頻譜分析單位階躍信號在時域上可表示為:由于單位階躍信號不滿足絕對可積條件，不能直接由定義給出其頻譜，可把它看成當(dāng)時的指數(shù)信號在時域上的極限。其傅立葉變換為：其幅度譜、相位譜分別為將單邊指數(shù)信號的頻譜分解為實頻與虛頻兩局部階