机械工程测试技术基础知识点整合

第一章绪论1、测试的概念目的：获得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、静态测量及动态测量静态测量：是指不随时间改变的物理量的测量。动态测量：是指随时间改变的物理量的测量。3、课程的主要探讨对象探讨机械工程中动态参数的测量测试系统的组成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及处理一、信号的分类及其描述1、分类2、描述时域描述：幅值随时间的改变频域描述：频率组成及幅值、相位大小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（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“匀称谱”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）信号的特征参数1、均值：静态重量（常值重量）正弦、余弦信号的均值？2、均方值：强度（平均功率）均方根值：有效值方差：波动重量4、概率密度函数：在幅值域描述信号幅值分布规律自相关函数的定义及其特点1、定义：2、特点自相关图相互关函数的定义及其特点1、定义2、特点相互关图七、相关分析的应用八、相关系数及相干函数相关系数、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。自功率谱密度函数定义及其特点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。特点互功率谱密度函数定义及其应用数字信号处理1、时域采样定理：fs>2fhfs>(3-4)fc2、混叠：缘由：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：缘由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、频域采样及栅栏效应傅里叶变换的几特性质k>1时间轴压缩，频带加宽，幅值降低k<1时间轴扩展，频谱变窄，幅值增高测量装置的基本特征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：及输入改变方向有关的输出特性。4）辨别力（辨别率）：能测量到输入量最小改变的实力。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ω改变的特性。五、频率响应函数的求取方法1、微分方程→H(ω)2、H(S)―→H(ω)3、h(t)→H(ω)4、试验法六、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。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、系统的串并联系统的稳态响应及响应误差十、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频率响应法：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、电阻式传感器变阻器式：应变片：金属应变片：Sg≈1+2υ形变半导体应变片：Sg≈λE导电性能ρ改变特点：应用：1）测应力、应变；2）组成各种应变式传感器2、电容式传感器极距改变型：s↑线性差，微小位移、非接触测量面积改变型：s↓线性好，较大线、角位移测量介质改变型：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、运用便利应用：p87图3-28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，运用便利；5°不宜作静态参数测量；6°输出阻抗高（），输出能量小，需采纳高输入阻抗的前置放大器。应用：力、压力、加速度、声和声放射热电式传感器光电式传感器光电管----外光电效应光电池----