机械工程测试技术基础知识点整合

1、第一章 绪论1、测试的概念 目的：获取被测对象的有用信息。 测试是测量和试验的综合。 测试技术是测量和试验技术的统称。2、静态测量与动态测量 静态测量：是指不随时间变化的物理量的测量。 动态测量：是指随时间变化的物理量的测量。 3、课程的主要研究对象 研究机械工程中动态参数的测量4、 测试系统的组成5、量纲及量值的传递6、测量误差 系统误差、随机误差、粗大误差7、测量精度和不确定度8、测量结果的表达第二章 信号分析与处理一、信号的分类及其描述 1、分类 2、描述 时域描述：幅值随时间的变化频域描述：频率组成及幅值、相位大小2、 求信号频谱的方法及频谱的特点 1、周期信号 数学工具：傅里叶级数

2、方 法：求信号傅里叶级数的系数频谱特点： 离散性 谐波性 收敛性（见表1-2）周期的确定：各谐波周期的最小公倍数基频的确定：各谐波频率的最大公约数2、瞬变信号（不含准周期信号） 数学工具：傅里叶变换 方 法：求信号傅里叶变换 频谱特点：连续性、收敛性 3、随机信号 数学工具：傅里叶变换 方 法：求信号自相关函数的傅里叶变换 频谱特点：连续性3、 典型信号的频谱 1、(t)函数的频谱及性质 (f)=1 频率无限，强度相等，称为“均匀谱” 采样性质： 积分特性： 卷积特性：2、正、余弦信号的频谱（双边谱）欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式，即一对反向旋转失量的合成。解决了周期信号的傅里叶变换

3、问题，得到了周期信号的双边谱，使信号的频谱分析得到了统一。3、截断后信号的频谱 频谱连续、频带变宽（无限）4、 信号的特征参数 1、均值 ：静态分量（常值分量） 正弦、余弦信号的均值？ 2、均方值 ：强度（平均功率） 均方根值 ：有效值3、 方差 ：波动分量4、概率密度函数 ：在幅值域描述信号幅值分布规律 5、 自相关函数的定义及其特点 1、定义： 2、特点3、 自相关图6、 互相关函数的定义及其特点 1、定义 2、特点3、 互相关图七、相关分析的应用八、相关系数与相干函数相关系数、相关函数在时域描述两变量之间的相关关系；相干函数在频域描述两变量之间的相关关系。9、 自功率谱密度函数定义及其特

4、点1、定义2、意义 就是信号的功率密度沿频率轴的分布。反映信号的频域结构。3、 特点10、 互功率谱密度函数定义及其应用11、 数字信号处理 1、时域采样定理：fs 2fh fs (3-4)fc 2、混叠： 原因： Ts( fs)、信号频率太宽 混叠部位：fs/2-折叠频率 处理方法：抗混叠滤波，提高采样频率 fs N 3、量化及量化误差：x误差 4、泄漏：原因 加窗截断处理 处理方法：合理选择窗函数 周期信号整周期截断 5、频域采样与栅栏效应12、 傅里叶变换的几个性质 k1 时间轴压缩，频带加宽，幅值降低 k1 时间轴扩展，频谱变窄，幅值增高第3章 测量装置的基本特征测量装置的基本特征：静

5、态特性和动态特性一、测量装置的静态特征及主要参数 1、静态特性： 2、主要静态参数 1）线性度：线性度越好线性范围(量程)越宽 2）灵敏度：Sx测量范围 S = y/x（输出的量纲/输入的量纲） 3）回程误差：与输入变化方向有关的输出特性。 4）分辨力（分辨率）：能测量到输入量最小变化的能力。二、线性系统的主要特性 叠加性、比例性、微分性、积分性、 频率保持性4、 频率响应函数(频率特性)定义及物理意义 1、频率响应函数定义 2、频率响应函数物理意义 ：系统在简谐信号激励下，其稳态输出对输入的幅值比、相位差随激励频率变化的特性。五、频率响应函数的求取方法1、微分方程H() 2、H(S)H()3

6、、h(t)H() 4、实验法六、系统不失真的条件 1、时域不失真条件：y(t)= A0x(t-t0) 2、频域不失真条件： 其中：幅频特性 A()=A0 相频特性 ()=-t0 即：系统对不同频率的信号具有相同的增益； 系统对不同频率的信号具有相同的滞后时间。7、 一、二阶系统的动态特性 1、一阶系统（如：RC低通滤波器）2、二阶系统不失真工作频率范围：八、系统的串并联9、 系统的稳态响应与响应误差十、测量装置动态特征参数的测量方法频率响应法 阶跃响应法1、 频率响应法：2、 阶跃响应法：第四章 测量系统一、传感器的定义及分类 定义：p68 二、常用传感器种类、工作原理、特点及应用 1、电阻式

7、传感器 变阻器式： 应变片：金属应变片：Sg1+2 形变 半导体应变片：SgE 导电性能变化 特点： 应用：1）测应力、应变； 2）组成各种应变式传感器 2、电容式传感器 极距变化型：s线性差，微小位移、非接触测量 面积变化型：s线性好，较大线、角位移测量 介质变化型：s线性好，介质参数测量 3、电感式传感器精确度高、线性范围大、稳定性好、使用方便应用：p87图3-284、 磁电式传感器应用：速度、频数、转速、偏心量、振动主要特点： 1固有频率高（ ），动态范围宽； 2尺寸小，质量轻（0.14g）,负载效应小； 3精确度和灵敏度高； 4线性好，寿命长，使用方便； 5不宜作静态参数测量； 6输出

8、阻抗高（ ），输出能量小，需采用高输入阻抗的前置放大器。应用：力、压力、加速度、声和声发射6、 热电式传感器7、 光电式传感器 光电管-外光电效应 光电池-光生伏特效应 光敏电阻-内光电效应应用：三、差动式传感器的优点 1、灵敏度扩大近一倍； 2、改善了传感器线性，线性工作范围扩大近一倍； 3、提高了传感器工作的稳定性。四、传感器选用原则 3、交流电桥的调幅功能。 4、电桥的输出及灵敏度六、滤波器 1、分类及其功能 功能：让有用的频率成分成分通过，抑制或衰减不需要的频率成分。 分类：低通、高通、帯通、带阻 2、特征参数 1）截止频率fc： 2）带宽 B： 3）中心频率f0： 4）倍频程选择性：

9、衰减快dB选择性 5）品质因数(子)Q: Q=f0/B Q选择性 6）滤波器因数： 选择性 3、倍频程滤波器： 恒带宽比 4、理想滤波器是不可能实现七、调制与解调 1、调制：利用某种低频信号来控制或改变高频振荡的某个参数的过程。 2、解调：从已调制信号中恢复原低频调制信号的过程。 3、载波、调制信号、已调制信号（调幅波. 4、调制与解调的作用 1）不失真的传输信号； 2）不失真的放大信号；3）可实现信号的转换。 5、调幅与解调 调幅：高频信号与测试（调制）信号相乘,使高频信号幅值随被测信号的变化而变化。 解调：同步解调、整流检波、相敏检波图解法：调幅同步解调 调幅装置实际上是一乘法器。 交流电桥-调幅装置 6、调频与解调 调频：利用调制信号控制高频载波信号频率变化过程，使载波的频率随调制信号的 幅值成比例变化。鉴频单位阶跃信号频谱分析 单位阶跃信号在时域上可表示为: 由于单位阶跃信号不满足绝对可积条件，不能直接由定义给出其频谱，可把它看成当 时的指数信号 在时域上的极限。 其傅立叶变换为： 其幅度谱、相位谱分别为 将单边指数信号的频谱分解为实频与虚频两部分阶跃信号的频谱为