测试技术研复习201105.ppt

,主线不失真测试 测试系统分析与参数选择 典型参数测试工作原理与特性 重在应用 问题、影响因素、对策,1 测试系统及对其基本要求,测试系统的组成与功能 对测试系统的基本要求 为什么要重视测试系统本身的传递特性 不失真测试的条件和要求 稳态、瞬态,2 系统动态特性及参数选择,一阶：基本参数：时间常数 二阶：基本参数：固有频率、阻尼比,3 频率响应函数测试的功率谱法,理想线性系统的频率响应函数 有噪声干扰时的频率响应函数 为什么在频率响应函数测试时利用互谱可在一定程度上有效地排除噪声的干扰？ 不同情况下的估计方法及评价,基于数字信号处理的谱分析,基本过程、问题、对策,激励方法、依据及特点,稳态正弦激励 脉冲激励,4 典型机械参数测试,掌握典型机械参数的动态测试原理、方法 了解测试过程中的问题和对策,应变效应,金属材料受载变形，轴向伸长，截面缩小，使其电阻值发生变化,金属材料,压阻效应,材料受载变形的同时，应力引起晶格变化使电阻率变化，从而使其电阻值发生变化 半导体材料 半导体材料的电阻值变化主要由受载产生的应力引起的电阻率变化引起,工作特性,电压桥输出 和差特性：邻臂相减、对臂相加 用于： 温度补偿 复杂应力状态下测取某一因素产生应变 提高灵敏度，消除非线性 在试件上布片和接桥的基本准则,压电效应,压电材料如石英、钛酸钡等，受力变形，表面上有电荷出现，形成电场 压电晶体是机电转换元件，利用它可测量最终能变换为力的非电物理量，如力、压力和加速度等,压电效应在垂直于压电轴的面上产生 压电效应产生的电荷与作用力成正比 压电效应产生的电荷与作用力方向和作用面积有关,工作特性,压电传感器测量低频（准静态）力时，通过负载（接口电路）产生电荷泄漏，要求接口电路有较高的输入阻抗 考虑负载（接口电路）的系统等效电路,涡流效应,金属板置于线圈的附近，相互间距为 当线圈中有一高频交变电流通过时便产生磁通；此交变磁通通过邻近的金属板，金属板上便产生感应电流（这种电流在金属体内是闭合的，称之为“涡电流”或“涡流”） 涡流也将产生交变磁场，它与线圈的磁场变化方向相反抵抗其变化 由于涡流磁场的作用使原线圈的等效阻抗（自感）发生变化，变化程度与距离等因素有关,涡流效应引起线圈等效阻抗与距离、电阻率、磁导率、激励频率等因素有关 利用涡流效应可测试位移、材质、温度、探伤及厚度检测等,磁电感应,利用电磁感应原理将被测量的变化转换为感应电动势 线圈（导体）与磁场发生相对运动，使线圈切割磁力线，而在线圈（导体）两端输出感应电动势 特点：只适于动态测试（ 需相对运动）,力的测试,基于弹性元件受力变形的测力系统本质上是一个二阶系统，为保证不失真测试，测力系统的固有频率应远大于被测力参数的变化频率,应变式测力传感器,通过弹性元件在力的作用下产生应变实现测试 特点：灵敏度与固有频率（刚度）相互制约 适于静态或低频测试,压电式力传感器,灵敏度主要由材料特性决定，压电元件本身刚度的提高不受灵敏度的限制 压电元件本身作为弹性元件构成的测力传感器的刚度高，因而其固有频率高，可以有较宽的工作频率范围 适合动态测试,压阻式测力传感器,灵敏度主要由材料特性决定，压阻元件本身刚度的提高不受灵敏度的限制 压阻材料基体本身作为弹性元件可以具有较高刚度，因而其固有频率高，有较宽的工作频率范围 适合动态测试,动态压力测试,压力传感器由弹性敏感元件和机电转换元件两部分组成 弹性敏感元件“感受”被测压力而产生微小的变形或位移 由机电转换元件将此变形或位移转换为电信号输出,瞬态压力的频率范围较宽，宜选用动态特性好（固有频率高）的传感器,惯性式振动位移传感器的特性,高通：惯性系统的固有频率远低于被测对象的下限频率 选择适当的阻尼比，可使幅频特性曲线的平坦部分得到扩展，进而可扩大惯性式位移传感器的测量下限频率（通频带） 测量低频振动（通频带低端）时，只能保证幅值精度，而无法保证相位精度,惯性式振动速度传感器的特性,惯性式速度传感器和惯性式位移传感器具有相同的频率响应函数、幅频特性和相频特性,惯性式振动加速度传感器的特性,低通 ：惯性系统的固有频率远高于被测对象的振动频率 选择适当的阻尼比，可扩大惯性式加速度传感器的测量上限频率（通频带） 在适当的阻尼比下相频特性曲线接近于一条直线。因此可保证在测量含有多种频率成分的信号波形时（相位）不产生失真,压电式加速度传感器,二次转换 惯性式振动加速度传感器特性 通频带宽 可测下限频率可以很低（理论上它为零） 可测上限频率也很高（固有频率足够高） 既可用于测量冲击、瞬态振动和随机振动等具有宽带频谱的振动，也可用来测量如地震等很低频率