工程测试与信号处理测试总结

机械工程测试技术总复习绪论1、测试的基本任务：2、测试技术含义。3、静态测量与动态测量4、课程的主要研究对象研究机械工程中动态参数的测量5、测试系统的组成第1章、第5章内容提要一、信号的分类及其描述

1、分类

正弦型信号复杂周期信号准周期信号瞬变信号各态历经信号非各态历经信号非平稳随机信号周期信号非周期信号平稳随机信号随机信号确定性信号

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、相位大小时间幅值频率时域分析频域分析二、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、收敛性三角展开式指数函数形式

2、非周期信号数学工具：傅里叶变换方法：求信号傅里叶变换频谱特点：连续性

三、典型信号的频谱

1、δ(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→实频谱→虚频谱

3、窗函数的频谱

4、周期单位脉冲序列的频谱

1、均值：静态分量（常值分量）

2、均方值

：强度（平均功率）

四、信号的特征参数

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。五、自相关函数的定义及其特点

1、定义：

2、特点()()）msy01max222tRR()呈周期变化tRxxxxxx()()()()。信息，丢失了相位信息、频率信号的幅值了原函数为余弦信号，保留正、余弦信号的自相关为偶函数，即：）wttt)2()3220xRRRxxx=-含周期分量，时，当t¥®=+==六、互相关函数的定义及其特点

1、定义

2、特点()()()()相关，）两个不同频率信号不信息。和相位差频率、保留了原信号的幅值两个同频率信号相关，为非奇非偶函数，03)()()21()2)1xy00yxxyxy=-=tjwtttRyxRRR七、相关分析的应用八、相关系数与相干函数九、自功率谱密度函数定义及其特点

1、定义十、互功率谱密度函数定义及其应用

3、量化及量化误差：△x↓→误差↓

4、泄漏：原因加窗截断处理

1、时域采样定理：

fs>2fhfs>(3-5)fh

2、混叠：原因Ts↑(fs↓)十一、数字信号处理5、离散傅里叶变换

图解推演、栅栏效应十二、傅里叶变换的几个性质第2章内容提要

测量装置的基本特征：静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：S↑→△x↓→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、频率保持性三、测量装置动态特性的描述时域：h(t)

复数域：H(S)h(t)→H(S)

频域：H(ω)

LFh(t)→H(ω)系统δ(t)h(t)四、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

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ω变化的特性。

五、频率响应函数的求取方法

1、方程微分→H(ω)2、H(S)―→H(ω)3、h(t)→H(ω)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(ω)=A0

相频特性φ(ω)=-ωt0

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。FFS=jω七、一、二阶系统的动态特性

1、一阶系统（如：RC低通滤波器）

响应快，动特性好数动态特征参数：时间常­¯®xwtt

2、二阶系统二阶系统的特性：共振频率八、系统的串并联

九、系统的稳态响应与响应误差十、测试系统动态特性参数的测试第3章、第4章内容提要一、传感器的分类

位移传感器按被测物理量分速度传感器加速度传感器……

物性型传感器结构型传感器能量转换型能量控制型按工作原理分按能量关系分

接触式传感器非接触式传感器二、常用传感器种类、工作原理、特点及应用

1、电阻式传感器变阻器式：应变片：金属应变片：半导体应变片：特点：应用：1）测应力、应变；

2）组成各种应变式传感器按安装方式分

2、电容式传感器

极距变化型：微小位移、非接触测量面积变化型：较大线、角位移测量介质变化型：介质参数测量

3、电感式传感器

变气隙式；变面积式；螺管式涡流式：利用金属导体在交变磁场中涡电流效应非接触测量、简单、方便、不受油污等介质影响互感型——差动变压器式：互感原理精确度高、线性范围大、稳定性好、使用方便自感型——4、磁电式传感器

被测物理量―――――→感应电动势线速度型角速度型磁阻式

5、压电式传感器

被测物理量――――→电荷量特点：应用：力、压力、加速度、声和声发射电磁感应原理动圈式压电效应

6、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、传感器选用原则五、电桥

1、电桥的分类

2、电桥平衡及平衡条件

Uy=0,则电桥平衡。直流电桥：R1R3=R2R4z1z3=z2z4

φ1+φ3=φ2+φ4直流电桥交流电桥Z1Z3=Z2Z4交流电桥：

3、电桥的输出4、电桥的和差特性及应用半桥单臂、半桥双臂、全桥的输出电压及灵敏度。六、滤波器

1、分类及其功能

低通滤波器、高通滤波器、帯通滤波器、带阻滤波器。

2、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。功能：低频信号――→高频信号解调：同步解调、整流检波、相敏检波转移X(f)Z(f)Xm(f)