機械工程測試技術復習.doc

第1章 ：1、 信號是信息的載體，信息是信號所載的內容。 諧波信號 周期信號 2、確定性信號 一般周期信號 準周期信號 仍是離散信號 非周期信號 一般非周期信號 模擬信號 數(shù)字信號3、連續(xù)信號 離散信號 一般連續(xù)信號 一般連續(xù)信號4、 一般周期信號可以利用傅里葉級數(shù)展開式計算5、 周期信號頻譜的性質：離散性、諧波性、收斂性第3章 ： 1、 非線性度：指測試系統(tǒng)的輸入、輸出關系保持常值線性比例關系的程度 線性程度=定度曲線/擬合直線的最大偏差100%2、 靈敏度：測試系統(tǒng)對輸入信號變化的一種反應能力3、 分辨力：指系統(tǒng)能測量到最小輸入量變化的能力4、 回程誤差：兩輸入量只差的最大值與標稱的輸出范圍比5、 漂移：指測試系統(tǒng)在輸入不變的情況下輸出隨時間而變化的趨勢。在規(guī)定的條件下當輸入不變時在規(guī)定時間內輸出的變化稱為點漂。在測試系統(tǒng)測試范圍最低值處的點漂，稱為零點漂移。第4章 ：1、 傳感器定義：狹義：把非電量轉化為電量。廣義：一種以一定的精度和規(guī)律把規(guī)定的被測量轉換為與之有確定關系的，便于應用的某種物理量的器件或裝置。 物理型：依靠敏感元件材料本身物理性質的變化來實現(xiàn)信號變換 按構成原理 結構型：依靠傳感器結構參數(shù)的變化而實現(xiàn)信號轉換2、 傳感器分類 能量轉換型：傳感器輸出量直接由被測對象能量轉換而得 按能量關系 能量控制型：傳感器是從外部供給輔助能量使其工作的，并由被測量來控制外 部供給能量的變化。3、 電阻式傳感器（電阻應變效應）應變片工作原理：金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著機械變形（伸長或縮短）而發(fā)生變化的現(xiàn)象。 S0：金屬絲的靈敏度為常數(shù) S0=1.73.64、 壓阻式傳感器（壓阻效應）：半導體材料受到應力作用時，其電阻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應。 優(yōu)點：靈敏度高，體積小，分辨率高。 半導體電阻材料的靈敏度比金屬絲的要高5070倍 可變磁阻式傳感器5、 電感傳感器 渦流式傳感器（1）可變磁阻式傳感器：靈敏度S與氣隙長度的平方成反比，愈小，靈敏度S愈高。為了減小非線性誤差，在實際應用中，一般取/0.1。這種傳感器適用于較小位移的測量，一般約為0.0011mm自感 差動型靈敏度比可變導磁面積型提高1倍。（2） 渦流傳感器 定義：渦流傳感器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的渦流效應。當金屬板置于變化著的磁場中時，或者在磁場運動時，在金屬板上可產(chǎn)生感應電流，這種電流在金屬體內是閉合的，所以稱渦流。 高頻反射式渦流傳感器：常用于位移測量 低頻透射式渦流傳感器：常用于材料厚度測量6、 互感式傳感器 工作原理（利用電磁感應中的互感現(xiàn)象）傳感器由一次線圈L和兩個參數(shù)完全相同的二次線圈、組成。線圈中心插入圓柱形鐵芯p，二次線圈、反極性串聯(lián)。當一次線圈L加上交流電壓時，如果，則輸出電壓；當鐵芯向上運動時，；當鐵芯向下運動時，。鐵芯偏離中心位置愈大，愈大。 差動變壓器式傳感器的優(yōu)點是：測量精度高，可達0.1;線性范圍大，可到；穩(wěn)定性好，使用方便。因而被廣泛應用于直線位移，或可能轉換為位移變化的壓力、重量等參數(shù)的測量。7、 極距變化型電容傳感器：適合測量小位移，輸入能量小而靈敏度高。一般取極距變化范圍： 缺點：非線性大電容傳感器 面積變化性電容傳感器：常用有角位移型和線位移型兩種 介電常數(shù)變化型電容傳感器：測量電介質的厚度、位移、位移8、 壓電傳感器 壓電效應：某些物質當沿著一定方向對其加力而使其變形時，在一定表面上將產(chǎn)生電荷，當外力去掉后，又重新回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。 逆壓電效應：如果在物質的極化方向施加電場，這些物質就在一定方向上產(chǎn)生機械變形或機械應力，當外電場撤去時，這些變形或應力也隨之小時，這種現(xiàn)象稱之為逆壓電效應，或稱之為電致伸縮效應。 石英（）晶體結晶形狀為六角形晶柱，兩端為一對稱的棱錐，六棱柱是它的基本組織，縱軸z-z稱做光軸，通過六角棱線而垂直于光軸的軸線x-x稱作電軸，垂直于棱面的軸線y-y稱做機械軸。 沿x軸方向加力產(chǎn)生縱向壓電效應，沿y軸加力產(chǎn)生橫向壓電效應，沿相對兩平面加力產(chǎn)生切向壓電效應。沿z軸方向加力不產(chǎn)生任何壓電效應。 問：為什么壓電傳感器通常用來測量動態(tài)信號？答：由于不可避免的存在電荷泄露，利用壓電傳感器測量靜態(tài)或準靜態(tài)量值時，必須采取措施使電荷從壓電元件經(jīng)測量電路的漏失減小到足夠小的程度；而做動態(tài)測量時，電荷可以不斷補充，從而供給測量電路一定的電流，所以壓電式傳感器適宜做動態(tài)測量。壓電元件： 串聯(lián)（適用于要求以電壓輸出的場合，并要求測量電路有高的輸入阻抗） 并聯(lián)（適用于測量緩變信號和以電荷為輸出的場合）9、 磁電感應傳感器 e：感應電動勢 ：磁通量10、 霍爾傳感器 霍爾效應：金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應。 外光電效應：在光線作用下物質內的電子溢出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象11、 光電傳感器 光電效應 內光電效應：受光照物體（通常為半導體材料）電導率發(fā)生變化或產(chǎn)生 光電動式的效應。 分為：光電導效應、光生伏特效應 光電導效應：半導體材料受到光照時電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。光電器件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管 光生伏特效應：半導體材料P-N結受到光照后產(chǎn)生一定方向的電動勢的效應12、 光電傳感器的應用：模擬光電傳感器：吸收式反射式遮光式輻射式（填空題）13、 光纖傳感器 物性型（功能型）和結構型（非功能型）第五章1、 電橋：電橋按其電源性質的不同分為直流電橋和交流電橋，直流電橋只能用于測量電阻的變化，而交流電橋可以用于測量電阻、電感和電容的變化。2、 采用直流電源的電橋稱為直流電橋，直流電橋其橋臂只能為電阻。3、 直流電橋的平衡條件：當時電橋輸出為“零”式子稱為直流電橋的平衡條件 4、 半橋單臂：電橋輸出為；靈敏度為 半橋雙臂：電橋輸出為；靈敏度為 全橋：電橋輸出為；靈敏度為5、 交流電橋 采用交流電源 橋臂為阻抗（計算題） 平衡條件：電容平衡條件： 電感電橋： 6、 調制與解調 P138問：為什么調制？答：由于信號傳輸過程中容易受到工頻及其他信號的干擾，若采用放大則在傳輸過程中必須采取一定的措施抑制干擾信號的影響。而在實際中，往往采用更有效的先調制而后交流放大，將信號從低頻區(qū)推移到高頻區(qū)，也可以提高電路的抗干擾能力，和信號的信噪比。調制：調制就是一個信號的某些參數(shù)在另一個信號的控制下而發(fā)生變化的過程，前一信號稱為載波，后一信號（控制信號）稱為調制信號。調制可分為：調幅，調頻，調相什么是同步解調？答：若把調幅波與原載信號相乘，這一過程稱為同步解調，同步解調是指解調時所乘的信號與調制時的載波信號具有相同的頻率和相位。用等式表示為：調幅：調幅是指調制信號去控制載波信號，其原理是將一個高頻簡諧信號（載波信號）與低頻測試信號（調制信號）相乘，使載波信號的幅值隨測試信號的變化而變化。常見的解調方法是：電流檢波、相敏檢波鑒別相位：相敏檢波能夠鑒別相位（P140） 特點：7、 濾波器濾波器是一種選頻裝置，它只允許一定頻帶范圍的信號通過，同時極大地衰減其他頻率成分。分類： 低通濾波器 高通濾波器根據(jù)濾波器 帶通濾波器的選頻作用 帶阻濾波器第六章1、 A/D轉換過程包括采樣、量化、編碼三個步驟。 優(yōu)：精度高，轉換速度快 2、 直接比較型 缺：抗干擾能力差 A/D轉換器可分為 優(yōu)：抗干擾能力強 間接比較型 如雙積分式 缺：轉換速度慢雙積分式A/D轉換器的原理：先對輸入模擬電壓進行固定時間的積分，然后通過控制邏輯轉為對標準電壓進行反向積分，直至積分輸出返回起始值，這樣對標準電壓積分的時間T將正比于，如圖所示。越大，反向積分時間越長。若用高頻標準時間T，既可得到與相應的數(shù)字量。第十章1、 熱電偶溫度計 測量范圍：5015002、 熱電偶的熱電效應： 兩種不同的導體或半導體A或B組成的閉合回路中，如果它們的兩個接點的溫度不同，則在回路中會產(chǎn)生電流，這表明了該回路中存在電動勢，這個物理現(xiàn)象稱為熱電效應。3、 熱電動勢由兩部分組成：溫差電動勢和接觸電動勢。4、 熱電偶測溫條件：5、 熱電偶的基本條件：均質導體定律、中間導體定律、中間