測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)

1、機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)課程總結(jié)課程總結(jié)一、一、信號(hào)的分類信號(hào)的分類 1. 確定性信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)確定性信號(hào)與隨機(jī)信號(hào) 第一章第一章 信號(hào)分析基礎(chǔ)信號(hào)分析基礎(chǔ)2. 能量信號(hào)與功率信號(hào)能量信號(hào)與功率信號(hào) 1). 能量信號(hào)能量信號(hào) dttx)(22). 功率信號(hào)功率信號(hào) 21)(1212ttdttxtt dt)t (x2機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)), 2, 1, 0()(0 nectxntjnn , 2, 1, 0)(1,000220 ndtetxTcHeretjnTTn 二、周期信號(hào)與離散頻譜二、周期信號(hào)與離散頻譜 在有限區(qū)間上，滿足狄里赫利條件的在有限區(qū)間上

2、，滿足狄里赫利條件的任一周期函數(shù)任一周期函數(shù)x(t)都可以展開成傅里葉級(jí)數(shù)，即都可以展開成傅里葉級(jí)數(shù)，即)()(0nTtftx 100)sin()(nnntnAatx 1000)sincos()(nnntnbtnaatx 三角函數(shù)展開三角函數(shù)展開復(fù)指數(shù)展開復(fù)指數(shù)展開機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)周期函數(shù)兩種展開比較周期函數(shù)兩種展開比較比較內(nèi)容比較內(nèi)容三角函數(shù)展開三角函數(shù)展開復(fù)指數(shù)函數(shù)展開復(fù)指數(shù)函數(shù)展開展開表達(dá)式展開表達(dá)式幅頻圖幅頻圖An - - （cn的實(shí)部的實(shí)部或虛部與或虛部與 作圖，作圖，分別稱為：分別稱為：實(shí)頻譜實(shí)頻譜圖和虛頻譜圖圖和虛頻譜圖）相頻圖相頻圖 n - n

3、- 頻率頻率 范圍范圍單邊譜：單邊譜：0 雙邊譜：雙邊譜：- 兩種頻譜各兩種頻譜各諧波幅值諧波幅值關(guān)系：關(guān)系：雙邊幅頻譜為偶函數(shù)，雙邊相頻譜為奇函數(shù)。雙邊幅頻譜為偶函數(shù)，雙邊相頻譜為奇函數(shù)。 100)sin()(nnntnAatx ntjnnectx0)( nc0021ac,Acnn 機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)1. 周期函數(shù)的頻譜特點(diǎn)周期函數(shù)的頻譜特點(diǎn)2. 周期信號(hào)的強(qiáng)度表述周期信號(hào)的強(qiáng)度表述三、瞬變非周期信號(hào)與連續(xù)譜三、瞬變非周期信號(hào)與連續(xù)譜1. 傅里葉變換傅里葉變換dfefXtxdtetxfXftjftj 22)()()()( 非周期信號(hào)由無非周期信號(hào)由無限多個(gè)、頻率

4、無限限多個(gè)、頻率無限接近的頻率成分組接近的頻率成分組成，其頻譜是連續(xù)成，其頻譜是連續(xù)的。的。 dtetxXtj )(21)( deXtxtj )()(機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)2. 傅里葉變換的主要性質(zhì)傅里葉變換的主要性質(zhì)1). 奇偶虛實(shí)性奇偶虛實(shí)性2). 對(duì)稱性對(duì)稱性3). 時(shí)間尺度改變特性時(shí)間尺度改變特性4). 時(shí)移和頻移特性時(shí)移和頻移特性5). 卷積特性卷積特性6). 微分和積分特性微分和積分特性3. 幾種典型信號(hào)的頻譜幾種典型信號(hào)的頻譜1). 矩形窗函數(shù)的頻譜矩形窗函數(shù)的頻譜2). 函數(shù)的頻譜函數(shù)的頻譜a. 函數(shù)的采樣性質(zhì)函數(shù)的采樣性質(zhì)b. 函數(shù)與其他函數(shù)的卷積函

5、數(shù)與其他函數(shù)的卷積c. (t)函數(shù)的頻譜函數(shù)的頻譜3). 正、余弦函數(shù)的頻譜密度函數(shù)正、余弦函數(shù)的頻譜密度函數(shù)4). 周期單位脈沖序列的頻譜周期單位脈沖序列的頻譜7). 線性疊加性線性疊加性機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)1/2 0cnR0- 0 1/2實(shí)頻圖實(shí)頻圖cnI1/2 00- 0 -1/2虛頻圖虛頻圖1/2 00- 0 1/2nc1/2 00- 0 1/2nc雙邊幅頻圖雙邊幅頻圖 0An0 1 0An0 1單邊幅頻圖單邊幅頻圖ImX(f)1/2f00-f0f-1/21/2f0ReX(f)0-f01/2f頻譜密度函數(shù)頻譜密度函數(shù)時(shí)域波形時(shí)域波形cos2 f0 tsin2

6、 f0 t機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)四、隨機(jī)信號(hào)四、隨機(jī)信號(hào)1). 樣本函數(shù)樣本函數(shù)xi(t)2). 隨機(jī)過程隨機(jī)過程xi(t)3). 集合平均集合平均4). 時(shí)間平均時(shí)間平均5). 各態(tài)歷經(jīng)（遍歷性）隨機(jī)過程各態(tài)歷經(jīng)（遍歷性）隨機(jī)過程1. 隨機(jī)信號(hào)的主要特征參數(shù)隨機(jī)信號(hào)的主要特征參數(shù)1). 均值均值 、方差方差 和均方值和均方值2x 2x 2). 概率密度函數(shù)概率密度函數(shù) 4). 自相關(guān)、互相關(guān)函數(shù)自相關(guān)、互相關(guān)函數(shù) T0)()(1lim)(dttxtxTRTx TTxydttytxTlimR0)()(1)( 3). 相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)能量信號(hào)能量信號(hào): -)()()(d

7、ttxtxRx dttytxRxy)()()( 機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)比照相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)比照比較內(nèi)容比較內(nèi)容自相關(guān)自相關(guān)互相關(guān)互相關(guān)奇偶性奇偶性偶函數(shù)偶函數(shù)- x= 0時(shí)，時(shí)， Rx( )= 0 x= y= 0時(shí)，時(shí)，Rxy( )不一定等于不一定等于0最大值最大值 = 0 若若 = 0互相關(guān)取最大值，互相關(guān)取最大值， 0反映反映兩隨機(jī)變量的兩隨機(jī)變量的滯后時(shí)間滯后時(shí)間。周期信號(hào)周期信號(hào) 為同頻率為同頻率的周期信號(hào)，的周期信號(hào)，不保留原信不保留原信號(hào)的相位信號(hào)的相位信息。息。同頻率：同頻率：為同頻率的周期信號(hào)，為同頻率的周期信號(hào)，且保留原信號(hào)的相位信且保留

8、原信號(hào)的相位信息。息。不同頻率：不同頻率：互不相關(guān)互不相關(guān)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)5).自功率譜密度函數(shù)自功率譜密度函數(shù) deRfSfjxx2)()(實(shí)偶函實(shí)偶函數(shù)數(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)6).互功率譜密度函數(shù)互功率譜密度函數(shù) deRfSfjxyxy2)()()()()(fSfSfHxxy 五、數(shù)字信號(hào)處理的基本步驟五、數(shù)字信號(hào)處理的基本步驟由由0和和1組成的組成的二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)字編碼編碼時(shí)間截取時(shí)間截取時(shí)域采樣時(shí)域采樣x(t)時(shí)間截取時(shí)間截取量量 化化頻域離散頻域離散X(f)a. 采樣時(shí)間間隔采樣時(shí)間間隔Tsb. 采樣頻率采樣頻率d. 頻

9、率分辨率頻率分辨率c. 采樣時(shí)間采樣時(shí)間機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)1. A/D轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的問題轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的問題1). 采樣過程出現(xiàn)的問題采樣過程出現(xiàn)的問題2). 時(shí)域截?cái)噙^程出現(xiàn)的問題時(shí)域截?cái)噙^程出現(xiàn)的問題3). 量化過程出現(xiàn)的問題量化過程出現(xiàn)的問題4). 頻域采樣過程出現(xiàn)的問題頻域采樣過程出現(xiàn)的問題柵欄效應(yīng)柵欄效應(yīng)第二章第二章 測量裝置的基本特性測量裝置的基本特性一、一、測量裝置的靜態(tài)特性測量裝置的靜態(tài)特性 線性度、靈敏度、回程誤差、分辨力、零點(diǎn)漂移及靈敏度線性度、靈敏度、回程誤差、分辨力、零點(diǎn)漂移及靈敏度漂移漂移 頻率混疊現(xiàn)象（采樣定理）頻率混疊現(xiàn)象（采樣定理

10、）機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)1. 系統(tǒng)輸入與輸出的動(dòng)態(tài)關(guān)系系統(tǒng)輸入與輸出的動(dòng)態(tài)關(guān)系a. 脈沖響應(yīng)函數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)二、測量裝置的動(dòng)態(tài)特性二、測量裝置的動(dòng)態(tài)特性b. 頻響函數(shù)頻響函數(shù)H( )c. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H(s)()()( XYH )()()(sXsYsH )()()( jeAH 2. 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)H( )的確定的確定1) 階躍函數(shù)響應(yīng)法階躍函數(shù)響應(yīng)法 ； 2) 正弦波法正弦波法； 3) 脈沖響應(yīng)函數(shù)法脈沖響應(yīng)函數(shù)法； 性質(zhì)、含義性質(zhì)、含義3. 系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián)系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián); )()(1 niiHH niiHH1)()( 機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總

11、結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)4. 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性;11)( ssH ;11)( jH-3dB(0.707) /1)(teth th(t)0 2 3 4 1/ 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 越小，系統(tǒng)工越小，系統(tǒng)工作性能越好。作性能越好。機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)5. 二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 影響二階系統(tǒng)影響二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是是 n和和 。機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)三、三、測試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng)測試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng) 一階、二階系統(tǒng)在單位階躍激勵(lì)下的一階、二階系統(tǒng)在單位階躍激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)輸出誤差為穩(wěn)態(tài)輸出誤差

12、為0； 、 和和 n的影響。的影響。四、實(shí)現(xiàn)不失真測量條件四、實(shí)現(xiàn)不失真測量條件A ( ) = A0=常數(shù)常數(shù) ( ) = -t0 頻域條件頻域條件y(t) = A0 x (t - t0)時(shí)域條件時(shí)域條件五、五、測試裝置動(dòng)態(tài)特性的測量測試裝置動(dòng)態(tài)特性的測量1. 一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù) 測量測量2. 二階系統(tǒng)二階系統(tǒng) 和和 n測量測量 六、負(fù)六、負(fù) 載載 效效 應(yīng)應(yīng)負(fù)載效應(yīng)的定義負(fù)載效應(yīng)的定義七、測量裝置的抗干擾七、測量裝置的抗干擾電磁干擾、電源干擾、信道干擾電磁干擾、電源干擾、信道干擾機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)第三章第三章 常用傳感器與敏感元件常用傳感器與敏感元

13、件機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)名 稱變換原理用處接觸式變阻器式傳感器利用電阻自身特性，將電阻絲長度變化電阻變化測位移、力等金屬電阻應(yīng)變片利用導(dǎo)體形變，將應(yīng)變電阻相對(duì)變化測應(yīng)變、應(yīng)力、力半導(dǎo)體應(yīng)變片利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)，將應(yīng)變電阻相對(duì)變化測應(yīng)變、應(yīng)力、力電容式傳感器利用電容自身特性，將極板相對(duì)位置及其介質(zhì)變化電容變化測位移、材質(zhì)特性變化電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理，將磁路中磁阻變化電感變化測位移、力磁電動(dòng)圈式傳感器利用電磁感應(yīng)原理，將磁通量變化電壓變化測速度壓電式傳感器利用導(dǎo)體壓電效應(yīng)，將力的變化電荷變化測力、加速度熱電偶傳感器利用熱電效應(yīng)，將溫度變化熱電勢變化測溫度熱電阻傳感

14、器利用材料熱敏效應(yīng)，將溫度變化電阻變化測溫度非接觸式渦流式電感傳感器利用電磁感應(yīng)原理，將磁通的變化自感變化測位移、力、材質(zhì)內(nèi)部特性變化磁電磁阻式傳感器利用電磁感應(yīng)原理，將磁路中磁阻變化電壓變化測位移、零件數(shù)量檢測極距性電容式傳感器利用電容自身特性，將極板相對(duì)位置變化電容變化測位移第四章第四章 信號(hào)的調(diào)理與記錄信號(hào)的調(diào)理與記錄一、電橋一、電橋1. 直流電橋直流電橋2Rabcd0U1R3R4ReU電橋平衡條件：電橋平衡條件：4231RRRR 單臂電橋：單臂電橋：eURRU40 半橋：半橋：eURRU20 全橋：全橋：eURRU 022RR abcd0U11RR eU44RR 33RR eURRRR

15、RRRRU)(4143210 電橋的和電橋的和差特性差特性機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)2. 交流電橋交流電橋2Zabcd0U1Z3Z4ZeUI1I2電容電橋的平衡關(guān)系可寫為：電容電橋的平衡關(guān)系可寫為：4231ZZZZ 4231 04020301ZZZZ 二、調(diào)制與解調(diào)二、調(diào)制與解調(diào)調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)、解調(diào)的概念調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)、解調(diào)的概念調(diào)制信號(hào)分類調(diào)制信號(hào)分類調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相1. 幅值調(diào)制與解調(diào)幅值調(diào)制與解調(diào)a. 同步解調(diào)同步解調(diào)b. 包絡(luò)檢波（亦稱整流檢波，為異步解調(diào)）包絡(luò)檢波（亦稱整流檢波，為異步解調(diào)）c. 相敏檢波（亦稱為同步檢

16、波）相敏檢波（亦稱為同步檢波）機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)2. 頻率調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制與解調(diào)諧振鑒頻器解調(diào)諧振鑒頻器解調(diào)三、三、 濾波器濾波器1. 濾波器分類濾波器分類低通、高通、帶通、帶阻低通、高通、帶通、帶阻2. 濾波器性能分析濾波器性能分析 1). 理想濾波器理想濾波器A (f) = A0=常數(shù)常數(shù) ( f ) = -2 f t02). 實(shí)際濾波器實(shí)際濾波器 截止頻率截止頻率fc1和和fc2 紋波幅度紋波幅度 帶寬帶寬B品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q倍頻程選擇性倍頻程選擇性W濾波器因素（矩形系數(shù)）濾波器因素（矩形系數(shù)） fc1fc2BA0A0+ A0- 0f)( fH0.707A

17、0通帶通帶阻帶阻帶過渡帶過渡帶機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)3. 實(shí)際濾波電路實(shí)際濾波電路a. 一階一階RC低通濾波器低通濾波器0uRCiu b. 一階一階RC高通濾波器高通濾波器0uCRiu RC高低通濾波器的幅頻特性高低通濾波器的幅頻特性)( fHd. 高階高階RC濾波器濾波器e. 帶通濾波器組帶通濾波器組c. 一階一階RC高通濾波器高通濾波器機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)第七、八章第七、八章 振動(dòng)、應(yīng)變與扭矩測量振動(dòng)、應(yīng)變與扭矩測量一、振動(dòng)測量一、振動(dòng)測量1. 慣性式測振傳感器慣性式測振傳感器a. 位移傳感器位移傳感器電容傳感器、渦流傳感器、磁阻式傳感器等電容傳感器、渦流傳感器、磁阻式傳感器等b. 速度傳感器速度傳感器c. 加速度傳感器加速度傳感器二、應(yīng)變測量二、應(yīng)變測量應(yīng)變測量原理應(yīng)變測量原理應(yīng)變測量組成及裝置應(yīng)變測量組成及裝置三、應(yīng)力測量三、應(yīng)力測量a. 單向應(yīng)力狀態(tài)單向應(yīng)力狀態(tài)b. 平面應(yīng)力狀態(tài)平面應(yīng)力狀態(tài)磁電動(dòng)圈式傳感器磁電動(dòng)圈式傳感器壓電傳感器壓電傳感器機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)1. 影響應(yīng)變測量的因素及其消除方法影響應(yīng)變測量的因素及其消除方法 溫度的影響及溫度補(bǔ)償溫度的影響及溫度補(bǔ)償 補(bǔ)償方法補(bǔ)償方法測試操作時(shí)需滿足