1、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ),總復(fù)習(xí),一、緒論,1、測(cè)試的概念 目的：獲取被測(cè)對(duì)象的有用信息。 測(cè)試是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。 測(cè)試技術(shù)是測(cè)量和試驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)稱。 2、靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量 3、課程的主要研究對(duì)象 研究機(jī)械工程中動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量,4、測(cè)試系統(tǒng)的組成 5、量綱及量值的傳遞 6、測(cè)量誤差 系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差 7、測(cè)量精度和不確定度 8、測(cè)量結(jié)果的表達(dá),二、信號(hào)分析與處理,一、信號(hào)的分類及其描述 1、分類 正弦型信號(hào) 復(fù)雜周期信號(hào) 準(zhǔn)周期信號(hào) 瞬變信號(hào) 各態(tài)歷經(jīng)信號(hào) 非各態(tài)歷經(jīng)信號(hào) 非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),周 期 信 號(hào),非周期信號(hào),平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),隨機(jī)信號(hào),確定性信號(hào),連續(xù)信號(hào) 模擬信號(hào) 能量信號(hào) 離

2、散信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 功率信號(hào) 2、描述 時(shí)域描述：幅值隨時(shí)間的變化 頻域描述：頻率組成及幅值、相位大小 二、求信號(hào)頻譜的方法及頻譜的特點(diǎn) 1、周期信號(hào) 數(shù)學(xué)工具：傅里葉級(jí)數(shù) 方 法：求信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù) 頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、收斂性,周期的確定：各諧波周期的最小公倍數(shù) 基頻的確定：各諧波頻率的最大公約數(shù) 2、瞬變信號(hào)（不含準(zhǔn)周期信號(hào)） 數(shù)學(xué)工具：傅里葉變換 方 法：求信號(hào)傅里葉變換 頻譜特點(diǎn)：連續(xù)性、收斂性 3、隨機(jī)信號(hào) 數(shù)學(xué)工具：傅里葉變換 方 法：求信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換 頻譜特點(diǎn)：連續(xù)性,三、典型信號(hào)的頻譜 1、(t)函數(shù)的頻譜及性質(zhì) (f)=1 頻率無限，強(qiáng)度相等，稱為“均勻譜

3、” 采樣性質(zhì)： 積分特性： 卷積特性：,2、正、余弦信號(hào)的頻譜 實(shí)頻譜 虛頻譜 3、截?cái)嗪笮盘?hào)的頻譜 頻譜連續(xù)、變寬,四、信號(hào)的特征參數(shù) 1、均值 ：靜態(tài)分量（常值分量） 正弦、余弦信號(hào)的均值？ 2、均方值 ：強(qiáng)度（平均功率） 均方根值 ：有效值 3、方差 ：波動(dòng)分量 4、概率密度函數(shù) ：在幅值域描述信號(hào) 幅值分布規(guī)律,五、自相關(guān)函數(shù)的定義及其特點(diǎn) 1、定義： 2、特點(diǎn),4）自相關(guān)圖 六、互相關(guān)函數(shù)的定義及其特點(diǎn) 1、定義 2、特點(diǎn),七、相關(guān)分析的應(yīng)用 八、相關(guān)系數(shù)與相干函數(shù),九、自功率譜密度函數(shù)定義及其特點(diǎn) 1、定義,十、互功率譜密度函數(shù)定義及其應(yīng)用 十一、數(shù)字信號(hào)處理 1、時(shí)域采樣定理：f

4、s 2fh fs (3-4)fc 2、混疊：原因 Ts( fs),3、量化及量化誤差：x誤差 4、泄漏：原因 加窗截?cái)嗵幚?5、頻域采樣與柵欄效應(yīng) 十二、傅里葉變換的幾個(gè)性質(zhì),k1 時(shí)間軸壓縮，頻帶加寬，幅值降低 k1 時(shí)間軸擴(kuò)展，頻譜變窄，幅值增高,三、測(cè)量裝置的基本特征,測(cè)量裝置的基本特征：靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 一、測(cè)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：Sx測(cè)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(cè)量到輸入量最 小變化的能力。

5、 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 三、測(cè)量裝置動(dòng)態(tài)特性的描述 時(shí) 域：h(t) y(t)=x(t)*h(t) 復(fù)數(shù)域：H(S) Y(S)=X(S)H(S) h(t)H(S) 頻 域：H() Y()=X()H() H(),L,F,系統(tǒng),(t),h(t),四、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 系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出對(duì)輸入的幅值比、相位差隨激勵(lì)頻率變化的特性。,五、頻率響應(yīng)函數(shù)的求取方法 1、方程微分H() 2、H(S)H() 3、h(t)H() 4、實(shí)驗(yàn)法 六、系統(tǒng)不失真的條件 1、時(shí)域不失真條件：y(t)= A0 x(t

6、-t0) 2、頻域不失真條件： 其中：幅頻特性 A()=A0 相頻特性 ()=-t0 即：系統(tǒng)對(duì)不同頻率的信號(hào)具有相同的增益； 系統(tǒng)對(duì)不同頻率的信號(hào)具有相同的滯后時(shí)間。,F,F,S=j,七、一、二階系統(tǒng)的動(dòng)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),九、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與響應(yīng)誤差 十、測(cè)量裝置動(dòng)態(tài)特征參數(shù)的測(cè)量方法 頻率響應(yīng)法 階躍響應(yīng)法,四、測(cè)量系統(tǒng),一、傳感器的分類 位移傳感器 按被測(cè)物理量分 速度傳感器 加速度傳感器 物性型傳感器 結(jié)構(gòu)型傳感器 能量轉(zhuǎn)換型 能量控制型,按工作原理分,按能量關(guān)系分,接觸式傳感器 非接觸式傳感器 二、常用傳

7、感器種類、工作原理、特點(diǎn)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：Sg1+2 形變 半導(dǎo)體應(yīng)變片：SgE 變 特點(diǎn)： 應(yīng)用：1）測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變； 2）組成各種應(yīng)變式傳感器,按安裝方式分,2、電容式傳感器 極距變化型：s線性差，微小位移、非接觸測(cè)量 面積變化型：s線性好，較大線、角位移測(cè)量 介質(zhì)變化型：s線性好，介質(zhì)參數(shù)測(cè)量 3、電感式傳感器 可變氣隙長(zhǎng)度 可變氣隙面積 渦流式：利用金屬導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)中渦電流效應(yīng) 非接觸測(cè)量、簡(jiǎn)單、方便、不受油污等介質(zhì)影響 互感型差動(dòng)變壓器式：互感原理 精確度高、線性范圍大、穩(wěn)定性好、使用方便,可變磁阻式,4、磁電式傳感器 被測(cè)物理量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 線

8、速度型 角速度型 磁阻式 5、壓電式傳感器 被測(cè)物理量電荷量 特點(diǎn)： 應(yīng)用：力、壓力、加速度、聲和聲發(fā)射,電磁感應(yīng)原理,動(dòng)圈式,壓電效應(yīng),電壓放大器 電荷放大器：線性好，與電纜電容無關(guān) 6、熱電式傳感器 熱電偶 熱電阻 1）熱電偶 溫度熱電勢(shì) 2）熱電阻 溫度電阻（金屬正溫度系數(shù)）,前置放大器,熱電效應(yīng),接觸電勢(shì),溫差電勢(shì),7、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(dòng)式傳感器的優(yōu)點(diǎn) 1、靈敏度擴(kuò)大近一倍； 2、改善了傳感器線性，線性工作范圍擴(kuò)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 五、電橋 1、電橋的分類 2、電橋

9、平衡及平衡條件 Uy= 0,則電橋平衡。 直流電橋：R1R3=R2R4 z1z3=z2z4 1+3=2+4,直流電橋,交流電橋,Z1Z3=Z2Z4,交流電橋：,3、交流電橋的調(diào)幅功能。 4、電橋的輸出 六、濾波器 1、分類及其功能 低通濾波器、高通濾波器、帯通濾波器、 帶阻濾波器,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/B Q選擇性 6）濾波器因數(shù)： 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(shí)現(xiàn),七、調(diào)制與解調(diào) 1、調(diào)制：利用某種低頻信號(hào)來控制或改變 高頻振蕩的某個(gè)參數(shù)的過程。 2、解調(diào)：從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)原低頻調(diào)制 信號(hào)的過程。 3、載波、調(diào)制信號(hào)、已調(diào)制信號(hào)（調(diào)幅波. 4、調(diào)制與解調(diào)的作用 1）不失真的傳輸信號(hào)； 2）不失真的放大信號(hào)； 3）可