整理后作業(yè)測試答案

1、第一章論述測試、測量和計量的意義與差別答:測試:是指采用專門的技術(shù)手段和儀器設備,設計合理的實驗方法并進行必要的數(shù)據(jù)處理,從而找到被測量量的量值和性質(zhì)的過程。測量:借助專用的技術(shù)工具,通過實驗和計算,對被測對象收集信息的過程;計量:實現(xiàn)測量準確和單位統(tǒng)一而進行的測量過程,它屬于測量,但比測量嚴格,對測量起著指導、監(jiān)督、保證的作用。測試、測量和計量的差別:測試是要用儀器儀表測量,并含有測試、對比、調(diào)整、在測試,這樣循環(huán)的一個過程。計量是以確定量值為目的的一組操作,唯有計量部門從事的測量。計量不僅要獲取量值的信息,而且要實現(xiàn)量值信息的傳遞或溯源。測量就是為獲取量值信息的活動;測量作為一類操作其對象

2、就是測量儀器。測量可以是孤立的;計量則存在于量值傳遞或溯源的系統(tǒng)中。通常人們將具有研究性、探討性、論證性的測量叫做測試,測試過程通常需要對測量結(jié)果進行分析處理,以獲得更為明確的形式,從而打到試驗的目的;論述測試系統(tǒng)靜態(tài)特性及其對測試結(jié)果的影響答:測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指測量恒定不變或者非常緩慢變化的情況下,測試裝置輸出量與輸入量之間的關(guān)系。非線性:測試系統(tǒng)在進行靜態(tài)測量時,其實際的輸出量與輸入量之間呈非線性關(guān)系。非線性是對靜態(tài)測量偏離線性的度量,非線性是造成測試系統(tǒng)靜態(tài)誤差的因素之一遲滯性:測試系統(tǒng)在同樣的測試條件下,輸入量從小到大改變時測得的值與輸入量從大到小改變時測得的值不同的現(xiàn)象叫做遲滯性

3、。遲滯性也叫做回程誤差,是造成系統(tǒng)靜態(tài)測量誤差的因素之一。靈敏度:測試系統(tǒng)的靈敏度是反映系統(tǒng)輸入量的變化引起輸出量的變化的大小。負載作用:測試裝置接入被測對象后,從被測對象吸取了一部分能量,從而改變了唄測參數(shù)原真實值,測試裝置的輸入阻抗越大,從被測對象吸取的能量就越小,對測量結(jié)果的影響也就越小。重復性:測試系統(tǒng)在條件和環(huán)境不變,按同一方向?qū)ν粚ο笞龆啻稳虦y量,結(jié)果的不一致的誤差。重復性越小,測量結(jié)果越準確。分辨率:測試系統(tǒng)能感知到的被測量的最小變化程度。分辨率越高,測量結(jié)果越準確。漂移:工作條件和被測量不變,測試輸出隨時間或溫度變化的程度。漂移越小,測量結(jié)果越準確。論述系統(tǒng)的幅頻特性的物理

4、意義及二階系統(tǒng)的特點答:線性系統(tǒng)在諧波輸入作用下,其穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的幅值比是輸入信號的頻率的函數(shù),稱其為系統(tǒng)的頻率特性。它描述了在穩(wěn)態(tài)情況下,當系統(tǒng)輸入不同頻率的諧波信號時,其幅值的衰減或增大的特性。二階系統(tǒng)的特點:二階系統(tǒng)是一個低通環(huán)節(jié),阻尼比和固有頻率n是影響二階系統(tǒng)動態(tài)特性的重要參數(shù),欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應曲線是減幅的正弦振蕩曲線,且阻尼比越小,衰減越慢,振蕩頻率越大。所以欠阻尼系統(tǒng)又稱為二階振蕩系統(tǒng),其幅值衰減的快慢取決于阻尼比。二階單位階躍響應的特點:當阻尼比小于一時,二階系統(tǒng)的單位階躍響應函數(shù)的過度過程為衰減振蕩,并且隨著阻尼的減小,其振蕩特性表現(xiàn)得愈加強烈,當阻尼比等于零時達到

5、等幅振蕩。在阻尼比大于等于一時,二階系統(tǒng)的過度過程具有單調(diào)上升的特性;當二階系統(tǒng)的阻尼比不變時,系統(tǒng)的固有頻率越大,保持動態(tài)誤差在一定范圍內(nèi)的工作頻率方位越寬,反之。工作頻率范圍越窄。二階系統(tǒng)的bode圖可以用一條折現(xiàn)來近似描述。論述線性回歸的應用意義及它在標定中的作用答:線性回歸是利用稱為線性回歸方程的最小平方函數(shù)對一個或多個自變量和因變量之間關(guān)系進行建模的一種回歸分析。線性回歸是回歸分析中第一種經(jīng)過嚴格研究并在實際應用中廣泛使用的類型。這是因為線性依賴于其未知參數(shù)的模型比非線性依賴于其位置參數(shù)的模型更容易擬合,而且產(chǎn)生的估計的統(tǒng)計特性也更容易確定。而標定,則是反復多次用待標定的測量系統(tǒng)或傳

6、感器對已知的、大小不同的已知量進行測量,記錄相應的測量數(shù)據(jù)。運用適當?shù)慕y(tǒng)計方法對所得到的數(shù)據(jù)進行處理,建立被測量與讀數(shù)值之間的函數(shù)關(guān)系。線性回歸在標定中對數(shù)據(jù)處理和確定模型參數(shù)有著重要作用,一般都是使用線性回歸方法對標定所得的數(shù)據(jù)進行處理并得出被測量值與讀數(shù)值之間的函數(shù)關(guān)系。第二章舉例簡述應變測量時溫度補償?shù)幕驹泶?電阻應變片對溫度變化十分敏感。當環(huán)境溫度變化時,因應變片的線膨脹系數(shù)與被測構(gòu)件的線膨脹系數(shù)不用,且敏感柵的電阻值隨溫度的變化而變化,所以測得應變將包含溫度變化的影響。消除溫度影響的措施是溫度補償。在常溫應變測量中溫度補償?shù)姆椒ㄊ遣捎脴蚵费a償法。它是利用電橋特性進行溫度補償?shù)?。補

7、償塊補償法:把粘貼在構(gòu)件被測點處的應變片稱為工作片,接入電橋的AB橋臂;另外以相同規(guī)格的應變片粘貼在被測工件相同材料但不參與變形的一塊材料上,并與被測構(gòu)件處于相同溫度條件下,稱為溫度補償片,將它接入電橋與工作片組成測量電橋的半橋,電橋的另外兩橋臂為應變儀內(nèi)部固定無感標準電阻,組成等臂電橋。由電橋特性可知,只要將補償片正確的接在橋路中即可消除溫度變化所產(chǎn)生的影響。工作片補償法:這種方法不需要補償片和補償塊,而是在同一被測構(gòu)件上粘貼幾個工作應變片,根據(jù)電橋的基本特性及構(gòu)件的受力情況,將工作片正確地接入電橋中,即可消除溫度變化所引起的應變,得到所需測量的應變。例子:懸臂梁氏力傳感器的測量原理是在靈敏

8、系數(shù)和回路輸入電壓一定時,與其橋式回路的電壓輸出值與兩組應變片在懸臂梁受力后產(chǎn)生的應變差值成正比,而與力的作用點無關(guān)。在保證兩組應變片水平方向的距離后,當梁的受力點發(fā)生不明顯的變化時,其輸出值基本保持不變。簡述壓電式加速度傳感器的工作原理壓電式加速度傳感器是基于壓電晶體的壓電效應工作的。某些晶體在一定方向上受力變形時,其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷,當外力去除后,又重新恢復到不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為“壓電效應”,具有“壓電效應”的晶體稱為壓電晶體。常用的壓電晶體有石英、壓電陶瓷等。簡述用霍爾傳感器測試電機轉(zhuǎn)速的原理和方法方法一:把一個非磁性圓盤固定在被測軸上,圓盤

9、的邊上,等距離嵌有一些永磁體,相鄰兩塊鐵氧體極性相反,由導磁體和置于兩導磁體縫隙中的霍爾元件組成測量探頭,測量探頭兩導磁體外端的間距與圓盤上相鄰鐵氧體之間的距離相等。圓盤轉(zhuǎn)動時,霍爾元件輸出正負交變的周期電動勢。方法二:在被測轉(zhuǎn)速的軸上裝有一齒輪狀的導磁體。對著齒輪固定的一馬蹄形的永磁體,霍爾元件粘貼在磁鐵磁極的端面上,當被測軸旋轉(zhuǎn)時,帶動齒輪狀導磁體轉(zhuǎn)動,于是霍爾元件磁路中的磁阻發(fā)生周期性的變化,其變化周期是被測軸轉(zhuǎn)速的函數(shù),而磁路磁阻的周期性變化引起作用于霍爾元件的磁感應強度也發(fā)生周期性的變化,使霍爾元件輸出一系列頻率與轉(zhuǎn)速成比例的單向電脈沖。1.當霍爾傳感器靠近導磁體時,霍爾傳感器內(nèi)部的

10、磁場發(fā)生變化,由于霍爾效應,產(chǎn)生不用的霍爾電動勢,以此可以判斷是否有導磁物品接近。2.霍爾傳感器用于測量電機轉(zhuǎn)速時,一般是霍爾傳感器固定安裝,而在電機的旋轉(zhuǎn)部位安裝一個導磁性好的磁鋼,旋轉(zhuǎn)過程中,磁鋼每接近霍爾傳感器一次,霍爾傳感器認為電機旋轉(zhuǎn)了一圈,以此計算電機轉(zhuǎn)速。第三章簡述采樣定理的實際意義答:采樣定理:A/D轉(zhuǎn)換的采樣頻率必須大于信號最高頻率的2倍。當采頻率低于信號最高頻率的2倍時,就會引起“頻率混淆”現(xiàn)象,使得原信號中的頻率成分出現(xiàn)在數(shù)字信號中完全不同的頻率處,造成信號的失真。簡述A/D 轉(zhuǎn)換的主要技術(shù)指標及其意義分辨率:A/D對輸入模擬信號的分辨能力,A/D轉(zhuǎn)換器的分辨力可用輸入的

11、二進制數(shù)碼的位數(shù)來表示,位數(shù)越多,則分辨力也就越高。轉(zhuǎn)換誤差:通常以輸出誤差的最大值形式給出,它表示A/D實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別,常用最低有效位的倍數(shù)表示。轉(zhuǎn)換精度:實際輸出與期望輸出之比,以全程的百分比或最大輸出電壓的百分比表示。轉(zhuǎn)換速度:轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間,即從發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信號開始,直到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出為止所用的時間。轉(zhuǎn)換時間越長,轉(zhuǎn)換速度就越低。轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換原理、轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)。采樣率(轉(zhuǎn)換時間:每秒鐘采樣次數(shù)(完成一次轉(zhuǎn)換所需時間,通常用每秒鐘的轉(zhuǎn)換次數(shù)表示。精度:輸出數(shù)據(jù)與輸入電壓之間的誤差,常用二進制位數(shù)表示。線性度:輸出數(shù)據(jù)與輸

12、入電壓之間的線性關(guān)系,通常用二進位數(shù)表示。輸入量程:由參考電壓決定。簡述采集設備單端和差分信號接入時的接地方式答:單端接入時的接地方式:所有設備屏蔽地接大地;系統(tǒng)中高頻最多的設備的電源地作為系統(tǒng)公共“接地點”,所有接地線均單獨引至該點;若電源與屏蔽共地,以上原則不變。差分信號接入時的接地方式:通常數(shù)據(jù)采集設備,每兩個單端輸入端口合并成一個差分輸入端口;電源地和屏蔽地照常連接;注意每個設備輸出信號的共模電壓,不能超過要求。第四章簡述均值、方差和峭度估計的計算方法并舉例說明其工程應用意義答:均值:將獲得的一系列數(shù)據(jù)求平均,即為均值。應用意義在與粗略地估計真值。表示信號大小的中心位置。比如測量120

13、907班每個人的身高,并求均值,可得120907班的平均身高。方差:各個數(shù)據(jù)分別與其和的平均數(shù)之差的平方的和的平均數(shù),即為方差。應用意義在于表征了信號的離散程度。將信號的集中程度量化。例如測量120907班身高的方差,其大小可反映907班48個人中身高差距的程度,方差越大,說明身高參差不齊,方差越小,說明大家身高都差不多。峭度:是統(tǒng)計數(shù)據(jù)分布集中程度的度量?？捎米髟u價某一隨機信號與標準正態(tài)分布之間差距的度量。應用意義在于評價數(shù)據(jù)分布集中程度,與標準正態(tài)分布的接近程度,工程上應用與檢測信號中是否存在異常現(xiàn)象,常有的現(xiàn)象是檢測是否存在沖擊現(xiàn)象,若有沖擊現(xiàn)象,K值很大。說明徑向基函數(shù)擬合的基本原理答

14、:徑向基擬合常借助高斯函數(shù)來擬合數(shù)據(jù)。高斯函數(shù)G(X,Y,將實際測得的數(shù)據(jù)F1, F2.Fn x1,x2.xn構(gòu)造函數(shù),將兩者的關(guān)系表達為一系列高斯函數(shù)的和f(x=ng(x,t, T為高斯函數(shù)的中心,當x=t時,G取最大值。現(xiàn)要確定T和系數(shù)W。T可根據(jù)具體數(shù)據(jù)的情況選區(qū),可直接選用測到的數(shù)據(jù)做為中心。確定W的方法,首先由取得數(shù)據(jù)確定T,在構(gòu)造2個矩陣。G和G2系數(shù)矩陣可由W=(GT·G-·GmGT·YT解得,最后確定擬合函數(shù)。簡述信號相關(guān)系數(shù)和相關(guān)函數(shù)的應用意義和計算流程答:如果所研究的變量x, y是與時間有關(guān)的函數(shù),這時可以引入一個與時間有關(guān)的量,稱為函數(shù)的相關(guān)

15、系數(shù),簡稱相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)反映了二個信號在時移中的相關(guān)性。算法:令x(t、y(t二個信號之間產(chǎn)生時差,再相乘和積分,就可以得到時刻二個信號的相關(guān)性。當x(t=y(t時,得到的函數(shù)為自相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)的性質(zhì):自相關(guān)函數(shù)是的偶函數(shù),RX(=Rx(-;當=0時,自相關(guān)函數(shù)具有最大值;周期信號的自相關(guān)函數(shù)仍然是同頻率的周期信號,但不保留原信號的相位信息;隨機噪聲信號的自相關(guān)函數(shù)將隨的增大快速衰減;兩周期信號的互相關(guān)函數(shù)仍然是同頻率的周期信號,且保留原了信號的相位信息;兩個非同頻率的周期信號互不相關(guān)。通過相關(guān)函數(shù)的性質(zhì),可以消除隨機噪聲和分析兩個函數(shù)之間是否同源。第五章簡述采樣頻率、時間長度、頻率分辨率之間的關(guān)系采樣頻率,也稱為采樣速度或者采樣率,定義了每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù),它用赫茲(Hz來表示。時間長度:是指能夠分析到信號中的最低頻率所需要的時間記錄長度。頻率分辨率:對模擬信號頻譜的采樣間隔。在采樣過程中合理確定時