测试技术课堂笔记(共15页)

1、测试技术(jsh)课堂笔记实验(shyn)：为了验证某个(mu )假设或概念的存在性和合理性而进行的测量和数据分析过程。试验：为了检验某个功效的程度或特定参量的大小而进行的测量和数据分析过程。测量：使用一定的装置，通过实验来测定某个物理数据的过程；数据处理：利用特定的技术和设备，为了获得某种信息而对数据进行分析运算过程。包括：数据的传输、存储、检索、比较、变换和代数运算等等。信息量：作用于的受体的不确定性 (uncertainty )消除的程度不确定性：事件结果的不可预测程度。信号：是信息的载体，其物理形态可以转换、传输和记录，而承载的信息不变。导出量：以基本量为基础，为表示物质属性或运动状态

2、而导出的量。量：现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性。基本量：确定单位制时选定的相互独立的量。测试：测量 + 实验/试验，以获取被测对象的某个物理参数或物理性能而进行的实验或试验设计、数据测量和数据处理过程。测试的一般解释：借助一定的测量或测定手段和试验方法，获得被观测对象的某个参量或特征的过程。计量：为实现测量准确和单位统一而进行的测量过程计量基准：用来保存和复现计量单位的计量器具计量标准：按照国家计量检定系统规定的准确度等级制作的计量器具，用于检定低一级的计量标准或计量器具。量值传递：通过自上而下逐级检定或校准，将国家基准所复现的单位量值逐级传递到测量用的器具上，以保证测量量值的

3、准确和一致。直接测量和间接测量：用测量器具直接测得被测值称为直接测量；先测得相关值，然后经计算得到被测值的测量方法称为间接测量。直接比较和间接比较测量：将被测值与已知值进行比较的测量方法称为直接比较测量，利用仪器将原始被测量转换成与之保持固定关系的另一种量，然后再进行比较测量的方法称为间接比较测量。接触测量和非接触测量，等精度测量和不等精度测量粗大误差：明显超出合理预期的测量结果，连续测量中称之为“飞点”。通常是由于某种意外因素而造成的不合理测量结果，在数据处理时应予以剔除。系统误差（偏差）：对同一对象进行多次测量，如果测量误差按一定规律变化或保持为一个常数，这种误差称为“系统误差”或称“偏差

4、”。偏差可以通过标定和补偿等技术手段予以减小或消除。随机误差：对同一对象进行多次测量，如果测量误差的大小和符号以不可知的方式变化，这种误差称为“随机误差”。误差产生原因：器具误差、方法误差、调整误差、观测误差、环境误差、电测噪声。误差的表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差、分贝误差。测量(cling)结果的可信程度：测量(cling)的精密度、测量的正确度、测量的准确度、测量的不确定度。消除系统偏差(pinch)的方法标定：反复多次用待标定的测量系统或传感器对已知的、大小不同的已知量进行测量，记录相应的测量数据。运用适当的统计方法对所得到的数据进行处理，建立被测量与 读数值之间的函数关系。步

5、骤：标定实验，确定模型，数据处理，确定模型参数。测试系统：是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。静态测量：如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。静态响应特性：灵敏度是输出量与被测量之比，反映了测试系统或测量装置对被测量的敏感程度、线性度是标定曲线与拟合直线的偏差程度、回程误差是测量上升过程和下降过程读数的不重复程度、重复性是条件和环境不变，按同一方向对同一对象做多次全程测量，结果的不一致误差、灵敏阀又称为死区，用来衡量测量起始点不灵敏的程度、分辨力（灵敏度阈）、分辨率是测试系统能感知到的被测量的最小变化程度

6、、漂移是工作条件和被测量不变，测试输出随时间或温度变化的程度。系统分析中的三类问题：当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。(系统辨识)2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。 (反求)3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测) 线性系统：系统输入x(t)和输出y(t)间的关系可以用常系数线性微分方程来描述的系统。线性系统性质：叠加性、比例性、微分性、积分性、频率保持性、频响函数的测定(正弦信号激励)：依据：频率保持性。优点：简单；缺点：效率低。脉冲信号激励：优点：直观；缺点：简单系统识别。阶跃信号激励：一阶系统特征：

7、测量滞后。二阶系统特征：震荡系统不失真测量条件：设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0 x(t-t0)该系统的输出波形与输入信号的波形精确地一致，只是幅值放大了A0倍，在时间上延迟了t0而已。这种情况下，认为测试系统具有不失真的特性。不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应分别满足 A()=A0=常数，()= - t0。负载效应：实际测量工作中，测量系统和被测对象会产生相互作用。测量装置构成被测对象的负载。彼此间存在能量交换和相互影响，以致系统的传递函数不再是各组成环节传递函数的叠加或连乘。系统干扰：电磁干扰:干扰以电磁波辐射方式经空间串入测量系统。信道干扰：信号在传输过

8、程中，通道中各元件产生的噪声或非线性畸变所造成的干扰。电源干扰：这是由于供电电源波动对测量电路引起的干扰。良好的屏蔽及正确的接地可去除大部分的电磁波干扰。使用交流稳压器、隔离稳压器可减小供电电源波动的影响。信道干扰是测量装置内部的干扰，可以在设计时选用低噪声的元器件，印刷电路板设计时元件合理排放等方式来增强信道的抗干扰性。传感器：是借助检测元件(yunjin)将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。传感器的构成(guchng)：敏感元件，转换(zhunhun)元件。传感器的分类：按被测物理量分类：长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量，按工作的物理基础分类：机械式,电气式,光学式,

9、流体式等。按信号变换特征：能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作。能量控制型：从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化。按敏感元件与被测对象之间的能量关系：物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.电阻式传感器：电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器,按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.变阻器式传感器的分类：单圈电位器，多圈电位器，直线滑动式电位器。变阻器式传感器的性能参数：线性、分辨率、整个电阻值的偏差、移动或旋转角度范围、电阻温度系数、寿命。电阻应变式传感器-应变片：电阻应变片工

10、作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。半导体应变计：优点：灵敏度大;体积小;缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。应变片的主要参数：几何参数：表距L和丝栅宽度b，制造厂常用 bL表示，电阻值：应变计的原始电阻值。灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。应变片测量电路：相邻桥臂极性一致，输出为二者之差，反之为二者之和，相对桥臂极性一致，输出为二者之和，反之为二者之差。电阻应变片的选择、粘贴技术：目测电阻应变片有无折痕.断丝

11、等缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴，用数字万用表测量应变片电阻值大小。同一电桥中各应变片之间阻值相差不得大于0.5欧姆，试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水，轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应大于500M欧。应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止受潮。电容式传感器：将被测量的变化转化为电容量变化。分类：极距变化型，面积变化型，介质变化型。测量电路：电桥电路，调频测量电路，运算放大器电路。电容式传感器特点：优点：温度

12、稳定性好，结构简单，动态响应好，灵敏度高。缺点：输出阻抗高，负载能力差，寄生电容影响大。电感式传感器：电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。分类：自感型，互感型。自感型又分为可变磁阻型（原理电磁感应），涡流式（原理涡流效应）。无损探伤：原理：裂纹检测，缺陷造成涡流变化。自感(z n)式传感器测量电路：电桥电路(dinl)，调频测量电路，运算放大器电路。互感(hgn)型-差动变压器：磁电式传感器：是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。分类：动圈式，磁阻式。动圈式又分为线速度型，角速度型。压电式传感器：变换原理:压电效应：某些物质，受到外力作用时，不仅几何尺

13、寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。测量电路：压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。信号波形：被测信号的幅度随时间的变化历程称为信号的波形。信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。信号的分类：从信号描述上分：确定性信号与非确定性信号；从信号的幅值和能量上：能量信号与功率信号；从分析域上：时域与频域；从连续性：连续时间信号与离散时间信号；从可实现性：物理可实现信号与物理不可实现信号。模拟信号：随

14、时间变化的物理量，用时间函数表示。信噪比：有用信号与无用信号功率之比。噪声密度：单位带宽上噪声功率的开方值。数字信号：定义在不连续的时间点上并且其取值为有限分辨率编码数字。时间离散：只在一些离散的时间点上有定义的信号称为“离散信号”数值离散：只有限精度编码的数值称为“离散数字”。时间和数字都离散的信号叫做“数字信号”；时间序列：存储在计算机中的数字信号是一串数字，称为“时间序列”确定性信号与非确定性信号：可用数学表达式准确表示的信号称为确定性信号，是实际信号的理想形式或抽象。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号，非周期信号：再不会重复出现的信号。

15、能量信号：在所分析的区间（-，），能量为有限值的信号称为能量信号。一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。功率信号：在所分析的区间（-，），能量不是有限值此时，研究信号的平均功率更为合适。一般持续时间无限的信号都属于功率信号。时域有限信号：在时间段 (t1，t2)内有定义，其外恒等于零。频域有限信号：在频率区间(f1，f2 )内有定义，其外恒等于。连续时间信号：在所有时间点上有定义。离散时间信号：在若干时间点上有定义。随机信号：不能用精确的数学表达式表示、不能预知未来时刻信号值、任意两时刻 t1 和 t2 的取值 x(t1) 与 x(t2) 之间没有确定关系的信号。随机信号的基本统计量可由随机序

16、列进行估计：均值，均方差。平稳随机序列：均值和方差均不随时间而变化的随机序列称为“平稳序列”，否则，称为“非平稳序列”。频限信号：若一信号可以(ky)分解为一系列正弦波的叠加，并且，所有正弦波中最高频率为K，则称该信号(xnho)为频限信号，K称为(chn wi)带宽。函数: 是一个理想函数，是物理不可实现的信号。性质：乘积特性（抽样），积分特性（筛选），卷积特性，拉氏变换，傅氏变换。复指数函数：性质：实际中遇到的任何时间函数总可以表示为复指数函数的离散和与连续和。复指数函数的微分、积分和通过线性系统时总会存在于所分析的函数中。信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段信号波形图：周期T，频率f

17、=1/T，峰值P，峰-峰值Pp-p均值：表示集合平均值或数学期望值。反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量。均方值：表达了信号的强度；其正平方根值，又称为有效值(RMS)，也是信号平均能量的一种表达。方差：反映了信号绕均值的波动程度。概率密度函数：提供了信号幅值分布信息，是随机信号的主要特征参数之一，不同的随机信号又不同的概率密度函数图形，可以借此来识别信号的性质。直方图：以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的频次为纵坐标进行统计分析的一种方法概率分布函数：是信号幅值小于或等于某值R的概率，又称之为累积概率，表示了落在某一区间的概率。变量相关：统计学中用相关系数来描述变量x，y之间的相

18、关性。是两随机变量之积的数学期望，称为相关性，表征了x、y之间的关联程度。相关函数：如果所研究的变量x, y是与时间有关的函数，即x(t)与y(t)，这时可以引入一个与时间有关的量，称为函数的相关系数，简称相关函数。相关函数反映了二个信号在时移中的相关性。当x(t)=y(t)时，称为自相关函数。算法：令x(t)、y(t)二个信号之间产生时差，再相乘和积分，就可以得到时刻二个信号的相关性。相关函数的性质：自相关函数是的偶函数，RX()=Rx(- )，当=0 时，自相关函数具有最大值，周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息。随机噪声信号的自相关函数将随的增大快速衰减。

19、两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，且保留原了信号的相位信息。两个非同频率的周期信号互不相关。周期信号频谱（单边谱）的特点：单边谱：频率非负，所以谱图只有横轴的正半边，离散谱：只在可列个频率点上取值，每两条谱线之间有间隔。信号周期增大、谱线密度增加、谱线高度下降，但频谱的包络形状，即谱线的分布关系不变。Fourier变换的基本性质和Fourier反变换：叠加性（线性），对称性，尺度变换特性，时移特性，频移特性，微分特性和积分特性。时域分析与频域分析的关系：信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。时域分析只能反映信号的幅值随时间的变

20、化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。频域参数对应于设备转速、固有频率等参数，物理意义更明确。任何周期函数(zhu q hn sh)，都可以展开成正交函数线性组合的无穷级数。频谱图：工程上习惯将计算结果用图形(txng)方式表示，以fn (0)为横坐标，bn、an为纵坐标画图(hu t)，称为实频虚频谱图。以fn为横坐标，An、n为纵坐标画图，则称为幅值相位谱；以fn为横坐标，An2为纵坐标画图，则称为功率谱。系统的幅频特性：物理意义：系统增益随信号频率的变化规律，即，系统对不同频率正弦波的增益。系统的相频特性：物理意义：输出信号相对于输入信号的相移随信号

21、频率的变化情况。系统频率响应包括：幅频特性，相频特性。不同系统可以有相同或相近的系统频率响应。系统动态特性的测试方法：扫频法：逐一输入不同频率的信号并记录输入输出的幅度和相位，描绘出幅频和相频特性。特点：精确、可靠。但，费时、费工，设备投入大。冲激法：输入一个包含有各种频率分量的宽带信号，计算输出响应和输入信号的Fourier变换之比，即可得到频响函数。在自动控制理论中也叫“传递函数”。特点：省工、省时。但，输入信号必须具有足够宽的频带和带内平坦性。动态系统的瞬态响应(阶跃响应)：当被测量为阶跃信号时，测量系统的响应称为测量系统的“阶跃响应”。性质：响应速度：从零到满量程的90%所需要的时间；

22、稳定时间：从零到被测信号波动小于满量程的5%所需要的时间；相位失真：各个正弦分量滞后时间不一致、相互位置错乱而导致的波形改变。相位失真可通过一定的网络进行补偿。卷积积分：是一种数学方法，在信号与系统的理论研究中占有重要的地位。特别是关于信号的时间域与变换域分析，它是沟通时域频域的一个桥梁。卷积的物理意义：对于线性系统而言，系统的输出y(t)是任意输入x(t)与系统脉冲响应函数h(t)的卷积。卷积积分的几何图形表示：反折；平移；相乘；积分。时域卷积定理：时间函数卷积的频谱等于各个时间函数频谱的乘积，既在时间域中两信号的卷积，等效于在频域中频谱中相乘。频域卷积定理：两时间函数的频谱的卷积等效于时域

23、中两时间函数的乘积。信号预处理的目的：是便于信号的传输与处理。信号放大，放大器的分类：直流电桥，交流电桥，直流放大器，交流放大器（高频保留,低频截止），电荷放大器。常用交流电桥：电容电桥，电感电桥。直流放大电路：反相放大器，同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点。交流放大电路：不会将漂移等缓变干扰信号放大到下一级。滤波器：是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分分类：低通，高通，带通，带阻。低通与高通串联为带通，并联为带阻。理想滤波器：是指能使通带内信号的幅值和相位(xingwi)都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。理想滤波器的物理(wl)不可

24、实现：理想滤波器在时域内的脉冲响应函数 h（t）为 sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸(ynshn)。给理想滤波器一个脉冲激励，在t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。实际滤波器：幅频特性中通带和阻带间没有严格界限,，存在过渡带。截止频率fc：0.707A0所对应的频率；纹波幅度d：绕幅频特性均值A0波动值；带宽B和品质因数Q：下两截频间的频率范围称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数。倍频程选择性W：倍频程衰减量以dB/oct表示。衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性越好。滤波器因素：用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值表

25、示。若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。一阶低通滤波器对频率的选择性无改善，但提高了灵敏度。调制与解调：目的：信号远距离传输，缓变信号放大。调制：利用缓变信号来控制、调节高频振荡信号的某个参数（幅值、频率、相位），使其按缓变信号规律变化。分类：幅度凋制(AM)，频率调制(FM)，相位调制(PM)。调相和调频有密切的关系。调相时，同时有调频伴随发生；调频时，也同时有调相伴随发生，不过两者的变化规律不同。实际使用时很少采用调相制，它主要是用来作为得到调频的一种方法。调幅：是将一个高频余弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试

26、信号的变化而变化幅度调制过程：测试信号通过乘法器与载波信号相乘，在通过放大器放大。重叠失真：调幅波是由一对每边为fm的双边带信号组成当载波频率fz较低时，正频端的下边带将与负频端的下边带相重叠要求: fzfm。解调：同步解调：所乘信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。同步解调的信号幅值为原调制信号的一半，不会产生过调失真。整流检波：对调幅波作整流和低通滤波处理，复现原调制信号。过调失真：当偏置电压不够大时，会产生过调失真。非抑制调幅：若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量D，使偏置后的信号都具有正电压。相敏检波：可以鉴别调制信号相位，不会产生过调失真，幅值没有衰减。调频是利用信号x(

27、t)的幅值调制载波的频率，或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波.调频方法：直接调频：原理：利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号变化规律，实际应用中，是用调制信号去控制决定振荡器振荡频率的振荡回路的可变电抗值。从而使振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性改变。间接调频原理：将调制信号先通过积分电路，然后进行相位调制，输出电压对原信号是调频波，称其为间接调频。间接调频电路的载波振荡器可采用频率稳定度很高的晶体振荡器，其载波频率稳定变高。鉴频：调频波解调电路的功能是从调频波中取出原调制信号，也称鉴频器。特点：优点：抗干扰能力强。缺点：占频带

28、宽度大，复杂。霍尔效应(xioyng)：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流(dinli)流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为“霍尔效应(xioyng)”。信号放大器的性能指标：增益；共模抑制比；输入阻抗；失调电压；温度漂移；时间漂移；输出噪声；通带平坦性。集成运放的特点：高增益；高输入阻抗；低输出阻抗。低失调；低漂移；高共模抑制比。程控增益放大器：可变增益：使信号动态范围接近A/D转换的量程范围，充分利用其分辨率。技术指标：程控增益；建立时间；线性度。低通滤波器：抑制高频噪声。常用参数：幅频特性，相频特性，截止频率，通带，倍频程衰减率，阻带，纹波幅度，过渡带。冲激

29、函数：用于描述效果不可忽略而时间可以忽略的物理现象。定义：短促而不可忽略。重要性质：筛选特性。A/D转换常用技术指标：输入量程；分辨率；采样率或转换时间；精度；线性度。非同步多通道数据采集系统特点：同样精度和采样率情况下，价格较低；通道增益不同时，必须考虑程控增益的建立时间；通道滤波带宽不同时，必须考虑滤波参数选择后的滤波器建立时间；不能同步采集，多通道信号输入时只能逐个通道巡回采样；当各个通道程控增益和滤波带宽均不同时，实际可用的采样率将远低于通常作为标称参数给出的单通道输入且增益、滤波带宽都不变情况下的采样率。多采样保持同步数据采集系统特点：完全同步采样；各通道增益、滤波带宽独立设置；低速

30、、同步采样时，采样保持电路的泄漏将造成采样电压衰减误差。各通道独立采样的多通道同步数据采集系统特点：完全同步采样；各通道增益、滤波带宽独立设置；成本高。数据采集产品的选择参数：采样速率；输入量程；分辨率(量化分辨率)；动态范围；输入端口形式；同步性；总线形式；D/A及数字量输入输出功能。多通道数据采集系统接地：电压参考点：每个独立的电路系统，都有一个公共参考点，即“地”。没有正确接地：电源耦合、引起干扰。甚至，烧毁设备、伤及人员。屏蔽接地：为了避免周围电场、磁场在机箱上形成感应电压从而干扰内部电路，通常将机箱与大地连接，即，机箱“接地”。多信号源可共地时的接入方法：多通道、单端信号数据采集。所

31、有信源设备输出的信号为“单端信号”，并且可以“共地”；采集设备的模拟输入通道“共享接地”。多信号源、彼此不可共地时的接入方法：多通道、差分信号数据采集。不同源差分信号之间仍有参考点，即公共“地”。两信号端与公共“地”之间的压差均值，就是“共模”信号：轻则形成干扰，重则烧毁仪器。常见数据采集设备模拟输入的接线方式：单端输入，双端输入。专业总线型信号调理及数据采集系统架构：特点：高可靠性、高精度、低噪声、大规模，信号调理与模拟电压电压输入兼而有之；价格较高，适合电磁兼容性要求高、测量精度、稳定性、同步性等技术指标均要求严格的场合。支持各种网络架构，容易实现网络化分布式测试。USB总线、有线和无线网

32、络型信号调理及数据采集(cij)系统架构：特点：方便灵活、低价格，支持有线和无线网络，可构建网络化分布式大规模信号调理(tio l)系统。采样(ci yn)数据：连续变化的电压信号，通过数据采集卡进入计算机后成为相应的数字序列。采样数据在处理软件中的存在形式：矩阵或数组形式，表格形式，A/D转换的直接数据格式，浮点数据格式，多通道数据的二进制存盘格式，存盘数据文件中的数据格式及其特点：整形格式，文件小，但计算时需换算成实际量纲；浮点格式，文件比较小，可以以实际量纲形式存在，但格式不统一；文本格式，文件大，直观简单，容易跨软件平台读取。测试数据处理的软件的分类：与采集系统配合的专用软件，通用数据

33、处理专用软件，数据处理编程语言，通用高级语言。采样数据的显示方法：波形表示，散点图，均值的统计意义：均值是真值的估计。峰值：规定时间段内，时变信号的最大值，即信号波动的最大值；峰峰值：规定时间段内，时变信号最大、最小值之差；方差：采样数据与均值之差的平方的平均数，是二阶矩的估计。标准差：也称作均方差，是方差的算数平方根统计意义：方差和标准差均用于描述信号相对于均值的集中程度。相同均值和峰值的信号，方差大小反映了信号波动的离散程度。信号幅度的直方图：处理方法：将信号的动态范围（最小到最大）之间划分为若干等宽区间，统计信号落入每个区间的次数，即，频数，然后将频数用直方图示出。统计意义：近似具有概率

34、分布的意义。信号的偏度：是统计数据分布偏斜方向和程度的度量，是数据幅度分布非对称性的数字特征。可用于检测随机信号中是否存在偏态的冲击现象。信号的峭度：是统计数据分布集中程度的度量。可用作评价某一随机信号与标准正态分布之间差距的度量。峭度对信号中的冲击现象非常敏感，因此常用于检测随机信号中是否存在冲击现象。可用于监测机械尤其是回转机械工作状态中的冲激现象。数据的拟合：一元线性回归，多元线性回归，最小二乘法，径向基函数拟合数据中的周期分量提取方法：时域平均法，奇异值分解法，信号中包含多个周期分量时的分离方法SVD谱随机信号的相关性：为信号波形的“相似程度”，判断不同位置测试得到的信号，是否从同一信

35、号源发出，判断某一复杂信号中，是否含有某个已知信源的成分。相关函数的计算：按定义计算，循环算法。特征参数：用于测量和表征某物理现象程度的物理量。特征空间：用特征参数构成的空间称为“特征空间”。特征空间降维：当特征参数之间存在相关性时，有可能通过对特征参数进行某种组合运算而得到一组新特征。在保证能够表达和分辨原来系统状态的前提下，新特征参数参数的个数有可能比原特征参数少，即，降低了特征空间的维数。新特征参数是原特征参数的线性组合特征空间降维的计算步骤：采样数据，计算协方差矩阵，特征值分解，构成变换矩阵，数据降维(简化)。提高频谱频率分辨率的方法只有一个：增加数据时间长度。频谱细化：实际采样时间(

36、shjin)不能增加时，可通过在数据后面补0的方法加大T、减小谱线间隔，这种方法可以使频谱曲线更加光滑、细节更加清晰，起到“细化”的作用(zuyng)，但是分辨率能力并没有得到实质性的提高。相位(xingwi)谱：各个分量之间的相位关系。周期信号的频谱：只在基频及其各次谐波处有值。数字滤波器的实现方法和作用：在频域用一个适当的函数与被滤波信号的Fourier变换相乘，使得指定频段内的信号保持不变、之外的信号发生变化。滤波器的幅度函数必须满足时域因果性条件：时域：“有始信号”；频域：Paley-Wiener准则。滤波器相关的名词和参数：通带，通带增益，阻带，阻带衰减，过渡带，截止频率，常见类型：

37、低通、高通、带通、带阻等。Butterworth滤波器：通带、阻带最平坦，相频特性比较平坦。Chebyshev滤波器：过渡带比较陡，但通带和阻带有波动，相频特性平坦性一般。相位函数的斜率(群时延)：就是两传感器之间的时差。Hilbert变换可以对多个线性叠加的调幅信号同时进行90相移，但不能对多个调幅信号同时解调。原因是，求取包络的运算时不能对相互叠加的多个分量同时进行。测试技术作业论述测试、测量和计量的意义与差别答：测量就是借助专用的技术工具，通过实验和计算，对被测对象收集信息的过程；测试：是指采用专门的技术手段和仪器设备，设计合理的实验方法并进行必要的数据处理，从而找到被测量量的量值和性质

38、的过程。通常人们将具有研究性、探讨性、论证行的测量叫做测试，测试过程通常需要对测量结果进行分析处理，以获得更为明确的星系，从而打到试验的目的；计量：实现测量准确和单位统一而进行的测量过程，它属于测量，但比测量严格，对测量起着指导、监督、保证的作用。测试：是指采用专门的技术手段和仪器设备，设计合理的实验方法并进行必要的数据处理，从而找到被测量量的量值和性质的过程。测量：使用一定的装置，通过实验来获取“数据”的过程。计量：为实现测量准确和单位统一而进行的测量过程；测试、测量和计量的差别：测试是要用仪器仪表测量，并含有测试、对比、调整、在测试，这样循环的一个过程。计量是以确定量值为目的的一组操作，唯

39、有计量部门从事的测量。计量不仅要获取量值的信息，而且要实现量值信息的传递或溯源。测量就是为获取量值信息的活动；测量作为一类操作其对象就是测量仪器。测量可以是孤立的；计量则存在于量值传递或溯源的系统中。论述系统的幅频特性的物理意义及二阶系统的特点答：线性系统在谐波输入作用下，其稳态输出与输入的幅值比是输入信号的频率的函数，称其为系统的频率特性。它描述了在稳态情况下，当系统输入不同频率的谐波信号时，其幅值的衰减或增大的特性。二阶系统的特点：二阶系统是一个(y )低通环节，阻尼比和固有频率( yu pn l)n是影响二阶系统动态特性的重要参数，欠阻尼系统的单位脉冲响应曲线是减幅的正弦振荡曲线，且阻尼

40、比越小，衰减越慢，振荡频率越大。所以欠阻尼系统又称为二阶振荡系统，其幅值衰减的快慢取决于阻尼比。二阶单位阶跃响应的特点：当阻尼比小宇一时，二阶系统的单位阶跃响应函数的过度过程为衰减振荡，并且随着阻尼的减小，其振荡特性表现得愈加强烈，当阻尼比等于零时达到等幅振荡。在阻尼比大于等于一是，二阶系统的过度过程具有单调上升的特性；当二阶系统的阻尼比不变时，系统的固有频率越大，保持(boch)动态误差在一定范围内的工作频率方位越宽，反之。工作频率范围越窄。二阶系统的bode图可以用一条折现来近似描述。简述 A/D 转换的主要技术指标及其意义分辨率：A/D对输入模拟信号的分辨能力，A/D转换器的分辨力可用输

41、入的二进制数码的位数来表示，位数越多，则分辨力也就越高。转换误差：通常以输出误差的最大值形式给出，它表示A/D实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别，常用最低有效位的倍数表示。转换精度：实际输出与期望输出之比，以全程的百分比或最大输出电压的百分比表示。转换速度：转换速度是指完成一次转换所用的时间，即从发出转换控制信号开始，直到输出端得到稳定的数字输出为止所用的时间。转换时间越长，转换速度就越低。转换速度与转换原理、转换器的位数有关。采样率（转换时间）：每秒钟采样次数（完成一次转换所需时间），通常用每秒钟的转换次数表示。精度：输出数据与输入电压之间的误差，常用二进制位数表示。线性度：输出

42、数据与输入电压之间的线性关系，通常用二进位数表示。输入量程：由参考电压决定。举例简述应变测量时温度补偿的基本原理答：电阻应变片对温度变化十分敏感。当环境温度变化时，因应变片的线膨胀系数与被测构件的线膨胀系数不用，且敏感栅的电阻值随温度的变化而变化，所以测得应变将包含温度变化的影响。消除温度影响的措施是温度补偿。在常温应变测量中温度补偿的方法是采用桥路补偿法。它是利用电桥特性进行温度补偿的。补偿块补偿法：把粘贴在构件被测点出的应变片称为工作片，接入电桥的AB桥臂；另外以相同规格的应变片粘贴在被测工件相同材料但不参与变形的一块材料商，并与被测构件处于相同温度条件下，称为温度补偿片，将它接入电桥与工

43、作片组成测量电桥的半桥，电桥的另外两桥臂为应变仪内部固定无感标准电阻，组成等臂电桥。由电桥特性可知，只要将补偿片正确的接在桥路中即可消除温度变化所产生的影响。工作片补偿法：这种方法不需要补偿片和补偿块，而是在同一被测构件上粘贴几个工作应变片，根据电桥的基本特性及构件的受力情况，将工作片正确地接入电桥中，即可消除温度变化所引起的应变，得到所需测量的应变。例子：悬臂梁氏力传感器的测量原理是在灵敏系数和回路输入电压一定时，与其桥式回路的电压输出值与两组应变片在悬臂梁受力后产生的应变差值成正比，而与力的作用点无关。在保证两组应变片水平方向的距离后，当梁的受力点发生不明显的变化时，其输出值基本保持不变。

44、论述(lnsh)测试系统静态特性及其对测试结果的影响答：测试系统的静态德行是指测量恒定不变或者非常缓慢变化的情况下，测试装置输出量与出入(chr)量之间的关系。非线性：测试系统在进行静态测量时，其实际的输出量与输入量之间呈非线性关系。非线性是对静态测量偏离线性的度量(dling)，非线性是造成测试系统静态误差的因素之一迟滞性：测试系统在同样的测试条件下，输入量从小到大改变时测得的值与输入量从大到小改变时测得的值不同的现象叫做迟滞性。迟滞性也叫做回程误差，是造成系统静态测量误差的因素之一。灵敏度：测试系统的灵敏度是反映系统输入量的变化引起输出量的变化的大小。负载作用：测试装置接入被测对象后，从被

45、测对象吸取了一部分能量，从而改变了被测参数原真实值，测试装置的输入阻抗越大，从被测对象吸取的能量就越小，对测量结果的影响也就越小。重复性：测试系统在条件和环境不变，按同一方向对同一对象做多次全程测量，结果的不一致的误差。重复性越小，测量结果越准确。分辨率：测试系统能感知到的被测量的最小变化程度。分辨率越高，测量结果越准确。漂移：工作条件和被测量不变，测试输出随时间或温度变化的程度。漂移越小，测量结果越准确。简述压电式加速度传感器的工作原理压电式加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的。某些晶体在一定方向上受力变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去除后，

46、又重新恢复到不带点状态，这种现象称为“压电效应”，具有“压电效应”的晶体称为压电晶体。常用的压电晶体有石英、压电陶瓷等。简述用霍尔传感器测试电机转速的原理和方法方法一：把一个非磁性圆盘固定在被测轴上，圆盘的边上，等距离嵌有一些永磁体，相邻两块铁氧体极性相反，由导磁体和置于两导磁体缝隙中的霍尔元件组成测量探头，测量探头两导磁体外端的间距与圆盘上相邻铁氧体之间的距离相等。圆盘转动时，霍尔元件输出正负交变的周期电动势。方法二：在被测转速的轴上装有一齿轮状的导磁体。对着齿轮固定的一马蹄形的永磁体，霍尔元件粘贴在磁铁磁极的端面上，当被测轴旋转时，带动齿轮状导磁体转动，于是霍尔元件磁路中的磁阻发生周期性的

47、变化，其变化周期是被测轴转速的函数，而磁路磁阻的周期性变化引起作用于霍尔元件的磁感应强度也发生周期性的变化，使霍尔元件输出一系列频率与转速成比例的单向电脉冲。当霍尔传感器靠近导磁体时，霍尔传感器内部的磁场发生变化，由于霍尔效应，产生不用的霍尔电动势，以此可以判断是否有导磁物品接近。霍尔传感器用于测量电机转速时，一般是霍尔传感器固定安装，而在电机的旋转部位安装一个导磁性好的磁钢，旋转过程中，磁钢每接近霍尔传感器一次，霍尔传感器认为电机旋转了一圈，以此计算电机转速。论述线性回归的应用意义及它在标定中的作用答：线性回归是利用称为线性回归方程的最小平方函数对一个或多个自变量和因变量之间关系进行建模的一

48、种回归分析。线性回归是回归分析中第一种经过严格研究并在实际应用中广泛使用的类型。这是因为线性依赖于其未知参数的模型(mxng)比非线性依赖于其位置参数的模型更容易拟合，而且产生的估计的统计特性也更容易确定。而标定，则是反复多次用待标定的测量系统或传感器对已知的、大小不同的已知量进行测量，记录相应的测量数据。运用适当的统计方法对所得到的数据进行处理，建立被测量与读数值之间的函数关系。线性回归在标定中对数据处理和确定模型参数有着重要作用，一般都是使用线性回归方法对标定所得的数据进行处理并得出被测量值与读数值之间的函数关系。简述均值、方差和峭度估计的计算方法并举例说明其工程(gngchng)应用意义

49、答：均值(jn zh)：将获得的一系列数据求平均，即为均值。应用意义在与粗略地估计真值。表示信号大小的中心位置。比如测量120907班每个人的身高，并求均值，可得120907班的平均身高。方差：各个数据分别与其和的平均数之差的平方的和的平均数，即为方差。应用意义在于表征了信号的离散程度。将信号的集中程度量化。例如测量120907班身高的方差，其大小可反映907班48个人中身高差距的程度，方差越大，说明身高参差不齐，方差越小，说明大家身高都差不多。峭度：是统计数据分布集中程度的度量。可用作评价某一随机信号与标准正态分布之间差距的度量。应用意义在于评价数据分布集中程度，与标准正态分布的接近程度，工

50、程上应用与检测信号中是否存在异常现象，常有的现象是检测是否存在冲击现象，若有冲击现象，K值很大。简述采样定理的实际意义答：采样定理：A/D转换的采样频率必须大于信号最高频率的2倍。当采频率低于信号最高频率的2倍时，就会引起“频率混淆”现象，使得原信号中的频率成分出现在数字信号中完全不同的频率处，造成信号的失真。说明径向基函数拟合的基本原理答：径向基拟合常借助高斯函数来拟合数据。高斯函数G（X,Y），将实际测得的数据F1，F2.Fn x1，x2.xn构造函数，将两者的关系表达为一系列高斯函数的和f（x）=ng（x，t），T为高斯函数的中心，当x=t时，G取最大值。现要确定T和系数W。T可根据具体

51、数据的情况选区，可直接选用测到的数据做为中心。确定W的方法，首先由取得数据确定T，在构造2个矩阵。G和G2系数矩阵可由W=（GTG-Gm）GTYT解得，最后确定拟合函数。简述采集设备单端和差分信号接入时的接地方式答：单端接入时的接地方式：所有设备屏蔽地接大地；系统中高频最多的设备的电源地作为系统公共“接地点”，所有接地线均单独引至该点；若电源与屏蔽共地，以上原则不变。差分信号接入时的接地方式：通常数据采集设备，每两个单端输入端口合并成一个差分输入端口；电源地和屏蔽地照常连接；注意每个设备输出信号的共模电压，不能超过要求。简述采样频率、时间长度、频率分辨率之间的关系采样频率，也称为采样速度或者采

52、样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。时间长度：是指能够分析到信号中的最低频率所需要的时间记录长度。频率分辨率：对模拟信号频谱的采样间隔。在采样过程中合理确定时间长度，是保证采样得到的数字信号能够真实反映原信号的基本条件。时间长度与频率分辨率成正比，采样频率只与所分析信号的最高频率有关。简述信号相关系数和相关函数的应用(yngyng)意义和计算流程答：如果所研究的变量x, y是与时间有关的函数(hnsh)，这时可以引入一个与时间有关的量，称为函数的相关系数，简称相关函数。相关函数反映(fnyng)了二个信号在时移中的相关性。算法：令x(t)、y(t)二个信号之间产生时差，再相乘和积分，就可以得到时刻二个信号的相关性。当x(t)=y(t)时，得到的函数为自相关函数。相关函数的性质：自相关函数是的偶函数，RX()=Rx(-)；当=0时，自相关