測(cè)試技術(shù)講解第一章

1、測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)課程名稱：課程名稱：機(jī)械測(cè)試技術(shù)機(jī)械測(cè)試技術(shù)適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)總總 學(xué)學(xué) 時(shí)（學(xué)分）時(shí)（學(xué)分）：32（2）理論學(xué)時(shí)：理論學(xué)時(shí)： 32 實(shí)踐學(xué)時(shí)：實(shí)踐學(xué)時(shí)： 4一、課程的性質(zhì)、任務(wù)一、課程的性質(zhì)、任務(wù) 本課程是機(jī)械工程各專業(yè)的一門技術(shù)課和學(xué)位課。它主要研究機(jī)械參數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)試各環(huán)節(jié)，如傳感器、中間變換器、顯示記錄器的工作原理、及其靜動(dòng)態(tài)特性評(píng)價(jià)及測(cè)試信號(hào)的初步分析與處理。通過學(xué)習(xí)，要求對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試有完整概念，具備對(duì)主要機(jī)械參數(shù)如測(cè)力、測(cè)振等動(dòng)態(tài)測(cè)試分析所必須的基本知識(shí)及初步技能。為從事機(jī)械參數(shù)測(cè)試、工程檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障

2、診斷打下基礎(chǔ)。在本課程中，培養(yǎng)學(xué)生正確分析、選用測(cè)試系統(tǒng)及裝置，使學(xué)生初步掌握進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試所需要的基本知識(shí)和技能，并能了解掌握新時(shí)期測(cè)試技術(shù)的更新內(nèi)容及發(fā)展動(dòng)向。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)二、課程的教學(xué)要求二、課程的教學(xué)要求1 、學(xué)生學(xué)完本課程后應(yīng)具備下列幾方面知識(shí)：（1）測(cè)試信號(hào)的基本特性和分析方法部分，著重建立頻譜的概念：掌握信號(hào)的強(qiáng)度表述、頻譜分析和相關(guān)分析的基本原理和方法，了解功率譜密度函數(shù)及其應(yīng)用；對(duì)數(shù)字信號(hào)分析作一般了解。（2）測(cè)試裝置的靜動(dòng)態(tài)特性部分：掌握一、二階系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性的描述及測(cè)定方法；按不失真測(cè)量的條件，正確選用測(cè)試裝置。（3）了解常用傳感器、中間交換電路、記錄儀器基本結(jié)構(gòu)、工

3、作原理性能，能正確進(jìn)行選擇。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4）使學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試工作的有關(guān)基本問題有一個(gè)較完整的概念；初步掌握機(jī)械工程中某些參數(shù)的測(cè)試方法。2 、本課程實(shí)踐性很強(qiáng)，所以實(shí)驗(yàn)課是達(dá)到本課程教學(xué)要求和使學(xué)生經(jīng)受工程技術(shù)訓(xùn)練必不可少的環(huán)節(jié)。為此，在48學(xué)時(shí)中實(shí)驗(yàn)課不宜少于6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能為主。3、與其它課程的聯(lián)系在學(xué)習(xí)本課程之前應(yīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械工程控制基礎(chǔ)、電工學(xué)、電子及電路技術(shù)等課程。具有“積分變換”和“線性系統(tǒng)分析”方面的知識(shí)。 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)三、課程考核辦法三、課程考核辦法綜合評(píng)定綜合評(píng)定:實(shí)驗(yàn)、作業(yè)各占實(shí)驗(yàn)、作業(yè)各占15%，期末考試占，期末考試占70

4、%四、講授內(nèi)容及課時(shí)分配四、講授內(nèi)容及課時(shí)分配緒論緒論 2 學(xué)時(shí)第一章第一章 信號(hào)及其描述信號(hào)及其描述 4 學(xué)時(shí)第二章第二章 測(cè)試裝置的基本特性測(cè)試裝置的基本特性 4 學(xué)時(shí)第三章第三章 常用的傳感器常用的傳感器 6 學(xué)時(shí)第四章第四章 信號(hào)調(diào)理和記錄信號(hào)調(diào)理和記錄 4 學(xué)時(shí)第五章第五章 信號(hào)處理初步信號(hào)處理初步 4 學(xué)時(shí)第六章第六章 測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用 6 學(xué)時(shí)第七章第七章 計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與虛擬儀器計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與虛擬儀器 2 學(xué)時(shí)五、實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容五、實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容 4學(xué)時(shí) （見本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱）（見本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱）測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)數(shù)控鏜銑、加工中心機(jī)床的類型 立式龍門式臥

5、式主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)高速加工中心測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用及構(gòu)成測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用及構(gòu)成測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1、新原理、新技術(shù)在測(cè)試技術(shù)中的應(yīng)用 激光多普勒原理應(yīng)用于磁盤的振動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)定位掃描束的應(yīng)用等。2、新型傳感器的出現(xiàn)智能傳感器3、計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與虛擬儀器的應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)及儀器總線技術(shù)、遠(yuǎn)程測(cè)試與儀器控制技術(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)一、量與量綱一、量與量綱1、量：是指現(xiàn)象、物體或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的一種屬性。2、量值：用數(shù)值和計(jì)量單位的乘積來表示。它被用來定量地表達(dá)被測(cè)對(duì)象相應(yīng)屬性的

6、大小。（隨時(shí)間變化的量值稱為信號(hào)）3、基本量和導(dǎo)出量：從彼此有關(guān)許多量中選取某些量作為相互獨(dú)立基本量，其余量由基本量按照一定函數(shù)關(guān)系來定義稱為導(dǎo)出量。4、量綱和量的單位：量綱代表一個(gè)實(shí)體（被測(cè)量）的確定特征，而量綱單位則是該實(shí)體的量化基礎(chǔ)。一個(gè)量綱是唯一的，量綱單位可有多個(gè)，但不同的單位制必須被標(biāo)準(zhǔn)化。工程上的無量綱量實(shí)際上是一個(gè)數(shù)。5、基本量包括長度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度、電流、發(fā)光強(qiáng)度和物質(zhì)的量。導(dǎo)出量的量綱可用基本量量綱的冪的乘積來表示。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 二、法定計(jì)量單位二、法定計(jì)量單位 法定計(jì)量單位是強(qiáng)制性的，各行業(yè)、各組織都必須遵照?qǐng)?zhí)行的。 1、基本單位 米、千克、秒、安培 2、輔助單位

7、 弧度、球面度 即可以作為基本單位使用又可以作為導(dǎo)出單位使用。 3、導(dǎo)出單位 在選定了基本單位、輔助單位之后，按物理量之間的關(guān)系，由基本單位和輔助單位以相乘或相除的形式所構(gòu)成的單位稱為導(dǎo)出單位測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 三、測(cè)量、計(jì)量三、測(cè)量、計(jì)量 1、測(cè)量 是指以確定被測(cè)對(duì)象的量值為目的而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。包括靜態(tài)測(cè)量（不隨時(shí)間變化的物理量的測(cè)量）、動(dòng)態(tài)測(cè)量。 2、計(jì)量 當(dāng)測(cè)量涉及實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠時(shí)稱為計(jì)量。 3、試驗(yàn) 是機(jī)械工程基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)的重要環(huán)節(jié)。 4、測(cè)試技術(shù) 是測(cè)量和試驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)稱。（Measurement and Test Technique ） 5、測(cè)量四要素 一個(gè)完

8、整的測(cè)量過程涉及到被測(cè)對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量誤差。 四、四、基準(zhǔn) 1、基準(zhǔn)是用來保存、復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的計(jì)量器具，是具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的最高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具。通常分為國家基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 五、量值的傳遞和計(jì)量器具檢定五、量值的傳遞和計(jì)量器具檢定 1、通過對(duì)計(jì)量器具實(shí)施檢定或校準(zhǔn)，將國家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位量值經(jīng)過各級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具，以保證被測(cè)對(duì)象量值的準(zhǔn)確和一致。 2、計(jì)量器具檢定（Verification of measuring instrument ）是指為評(píng)定計(jì)量器具的計(jì)量特性，確定其是否符合法定要求所進(jìn)行的全部工作。必須遵守檢定規(guī)程，其內(nèi)

9、容包括：適用范圍、計(jì)量器具的計(jì)量特性、檢定項(xiàng)目、檢定條件、檢定方法、檢定周期、檢定結(jié)果的處理。計(jì)量器具的檢定規(guī)程分為國家、部門和地方三種。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 六、測(cè)量方法六、測(cè)量方法 1、直接測(cè)量 無需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系的計(jì)算，直接通過測(cè)量儀器得到被測(cè)量的計(jì)算。包括直接比較和間接比較。直接比較必須保證待測(cè)物理量和標(biāo)準(zhǔn)量是同一量。又可分為等精度（儀器、環(huán)境、方法和測(cè)量人員不變）和不等精度測(cè)量。 2、間接測(cè)量 在直接測(cè)量值的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知函數(shù)關(guān)系，計(jì)算出被測(cè)量的量值的測(cè)量。 3、組合測(cè)量 將直接測(cè)量值或間接測(cè)量值與被測(cè)量值之間按已知函數(shù)關(guān)系組合成一組方程，通過解方程組得到被測(cè)值的方法。是間接測(cè)量的推廣，

10、可以不提高計(jì)量儀器準(zhǔn)確度的情況下提高被測(cè)值的準(zhǔn)確度。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)七、測(cè)量裝置七、測(cè)量裝置測(cè)量系統(tǒng)是指為了確定被測(cè)量值所必須的器具和輔助設(shè)備的總體。1、傳感器：直接作用于被測(cè)量，并能按一定規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件。2、測(cè)量變換器：提供與輸入量有給定關(guān)系的輸出量的測(cè)量器件。3、檢測(cè)器：用以指示某種特定量的存在而不必提供量值的器件或物質(zhì)。4、測(cè)量器具的示值：由測(cè)量器具所指示的被測(cè)量值。示值用被測(cè)量的單位表示。5、準(zhǔn)確度等級(jí)：用來表示測(cè)量器具的等級(jí)或級(jí)別。每一等級(jí)的測(cè)量器具都具有相應(yīng)的計(jì)量要求，用來保持其誤差在規(guī)定極限以內(nèi)。6、標(biāo)稱范圍、測(cè)量范圍和量程7、漂移 測(cè)量器具的計(jì)量特性

11、隨時(shí)間的慢變化。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)INC結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 INC (Intelligent NC)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第一章第一章 測(cè)試信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容：1、信號(hào)分類與描述、信號(hào)分類與描述 2、周期信號(hào)的頻譜分析、周期信號(hào)的頻譜分析3、非周期信號(hào)的頻譜分析、非周期信號(hào)的頻譜分析4、信號(hào)的時(shí)域分析、信號(hào)的時(shí)域分析5、信號(hào)的幅值域分析、信號(hào)的幅值域分析測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1.1 信號(hào)的分類與描述信號(hào)的分類與描述 為深入了解信號(hào)的物理實(shí)質(zhì)，將其進(jìn)行分類研究是為深入了解信號(hào)的物理實(shí)質(zhì)，將其進(jìn)行分類研究是非常必要的，從不同角度觀察信號(hào)，可以將其分為：非常必要

12、的，從不同角度觀察信號(hào)，可以將其分為： 1 按信號(hào)隨時(shí)間的變化特征分類按信號(hào)隨時(shí)間的變化特征分類-確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)；確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)；3 按信號(hào)的能量特征分類按信號(hào)的能量特征分類-能量信號(hào)與功率信號(hào)；能量信號(hào)與功率信號(hào)；第第一一章章測(cè)測(cè)試試信信號(hào)號(hào)基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí)2 按信號(hào)幅值隨時(shí)間變化的連續(xù)性分類按信號(hào)幅值隨時(shí)間變化的連續(xù)性分類-連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)；連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)；測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1 確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)確定性信號(hào)確定性信號(hào)：可用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號(hào)。可用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號(hào)。非確定性信號(hào)非確定性信號(hào)：不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號(hào)。不能用

13、數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號(hào)。信信號(hào)號(hào)的的分分類類與與描描述述 信號(hào)信號(hào)確定性確定性信號(hào)信號(hào)非確定非確定性信號(hào)性信號(hào)周期信號(hào)周期信號(hào)非周期信號(hào)非周期信號(hào)簡單周期信號(hào)簡單周期信號(hào)復(fù)雜周期信號(hào)復(fù)雜周期信號(hào)準(zhǔn)周期信號(hào)準(zhǔn)周期信號(hào)瞬態(tài)信號(hào)瞬態(tài)信號(hào)平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)周期信號(hào)：經(jīng)過一定時(shí)間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)周期信號(hào)：經(jīng)過一定時(shí)間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào) x ( t ) = x ( t + nT )簡單周期信號(hào)簡單周期信號(hào)信信號(hào)號(hào)的的分分類類與與描描述述 mkAx(t)復(fù)雜周期信號(hào)復(fù)雜周期信號(hào)()00sinkx txtmj驏=+桫測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)b) 非周期信號(hào)：再不會(huì)重復(fù)

14、出現(xiàn)的信號(hào)。非周期信號(hào)：再不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)。 準(zhǔn)周期信號(hào)準(zhǔn)周期信號(hào):由多個(gè)周期信號(hào)合成，其中至少有一對(duì)頻率比不由多個(gè)周期信號(hào)合成，其中至少有一對(duì)頻率比不是有理數(shù)。如：是有理數(shù)。如：瞬態(tài)信號(hào)瞬態(tài)信號(hào):持續(xù)時(shí)間有限的信號(hào)，如持續(xù)時(shí)間有限的信號(hào)，如信信號(hào)號(hào)的的分分類類與與描描述述 mAx(t )ck()00sinsin2x tttww=+( )00sintkx textmj-驏=+桫測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)c)非確定性信號(hào)：不能用數(shù)學(xué)式描述，其幅值、相位變化非確定性信號(hào)：不能用數(shù)學(xué)式描述，其幅值、相位變化不可預(yù)知，所描述物理現(xiàn)象是一種隨機(jī)過程。不可預(yù)知，所描述物理現(xiàn)象是一種隨機(jī)過程。 信信號(hào)號(hào)的的分分類類

15、與與描描述述 平穩(wěn)與非平穩(wěn)平穩(wěn)與非平穩(wěn)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2 連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào) a) 連續(xù)時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)(除若干不連續(xù)點(diǎn)）除若干不連續(xù)點(diǎn)）信信號(hào)號(hào)的的分分類類與與描描述述 b)離散時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)模擬信號(hào)：（時(shí)間、模擬信號(hào)：（時(shí)間、幅值都連續(xù)）幅值都連續(xù)）數(shù)字信號(hào)（時(shí)數(shù)字信號(hào)（時(shí)間、幅值都離間、幅值都離散）散）抽樣信號(hào)（幅抽樣信號(hào)（幅值連續(xù)）值連續(xù)）測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)3 能量信號(hào)與功率信號(hào)能量信號(hào)與功率信號(hào) a)能量信號(hào)能量信號(hào) 在所分析的區(qū)間（在所分析的區(qū)間（-，），能量為有限值的信號(hào)稱），能量為有限值的信號(hào)稱為能量信號(hào)，滿足條件：為能量信號(hào)，滿足條件： 一般持續(xù)時(shí)間

16、有限的瞬態(tài)信號(hào)是能量信號(hào)。一般持續(xù)時(shí)間有限的瞬態(tài)信號(hào)是能量信號(hào)。瞬態(tài)信號(hào)瞬態(tài)信號(hào)信信號(hào)號(hào)的的分分類類與與描描述述 2( )x t dt- 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)b)功率信號(hào)功率信號(hào) 在所分析的區(qū)間（在所分析的區(qū)間（-，），能量不是有限值此時(shí)，），能量不是有限值此時(shí)，研究信號(hào)的平均功率更為合適。研究信號(hào)的平均功率更為合適。 一般持續(xù)時(shí)間無限的信號(hào)都屬于功率信號(hào)。一般持續(xù)時(shí)間無限的信號(hào)都屬于功率信號(hào)。信信號(hào)號(hào)的的分分類類與與描描述述 噪聲信號(hào)噪聲信號(hào)復(fù)雜周期信號(hào)復(fù)雜周期信號(hào)2120lim( )TTTTx t dt- 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)一維信號(hào)與多維信號(hào)一維信號(hào)與多維信號(hào)調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)與以調(diào)信號(hào)調(diào)制信號(hào)

17、、載波信號(hào)與以調(diào)信號(hào)6 混沌信號(hào)混沌信號(hào)7 典型的連續(xù)信號(hào)（時(shí)域描述）典型的連續(xù)信號(hào)（時(shí)域描述）1） 指數(shù)信號(hào)指數(shù)信號(hào)（衰減函數(shù)）, 0)(aketfat測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2）正弦信號(hào)）正弦信號(hào)0tsinwtkef(t)sin()(at，衰減正弦信號(hào)wtktf3）復(fù)指數(shù)信號(hào)）復(fù)指數(shù)信號(hào))sin(cos)()(wtjwtkekeketfttjwst4）Sa(t)信號(hào)（抽樣信號(hào)）信號(hào)（抽樣信號(hào)）tttcdttSadttSatttSa)sin()(sin)(2)(sin)(0測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)5）鐘形信號(hào)（高斯函數(shù)）鐘形信號(hào)（高斯函數(shù)）2)(tEetf7 典型的奇異函數(shù)典型的奇異函數(shù)/奇異信號(hào)（奇異信號(hào)

18、（函數(shù)本身有不連續(xù)點(diǎn)函數(shù)本身有不連續(xù)點(diǎn)或其導(dǎo)數(shù)與積分有不連續(xù)點(diǎn)）或其導(dǎo)數(shù)與積分有不連續(xù)點(diǎn)）測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1）單位斜變信號(hào)）單位斜變信號(hào))( , 0)( ,0)0( , 0)0( ,000)()(tttttttttttftf測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2）單位階躍信號(hào)）單位階躍信號(hào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)利用階躍信號(hào)還可以表示符號(hào)函數(shù)利用階躍信號(hào)還可以表示符號(hào)函數(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)3）單位沖激信號(hào)）單位沖激信號(hào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1)()( ,0)(1)()0( ,0)(000dtttttttdtttt測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4）沖激偶函數(shù)）沖激偶函數(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4 信號(hào)的運(yùn)算與分解信號(hào)的運(yùn)算與分解1）移位

19、、反褶與尺度）移位、反褶與尺度測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2）信號(hào)的微分和積分）信號(hào)的微分和積分信號(hào)經(jīng)微分突出顯示了它的變化部分。積分可使信信號(hào)經(jīng)微分突出顯示了它的變化部分。積分可使信號(hào)的突變部分變得平滑，利用此作用可削弱信號(hào)中號(hào)的突變部分變得平滑，利用此作用可削弱信號(hào)中噪音的影響。噪音的影響。測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)3）信號(hào)的相加與相乘）信號(hào)的相加與相乘測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4）信號(hào)的分解）信號(hào)的分解利用分形理論描述信號(hào)傅氏變換正交函數(shù)分量脈沖分量實(shí)部分量虛部分量沖激信號(hào)的疊加階躍信號(hào)的疊加偶分量奇分量直流分量交流分量測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)5 信號(hào)描述方法信號(hào)描述方法 時(shí)域描述：反映信號(hào)隨時(shí)間變化時(shí)域描述：

20、反映信號(hào)隨時(shí)間變化信信號(hào)號(hào)的的分分類類與與描描述述 頻域描述：反映信號(hào)的組成成分頻域描述：反映信號(hào)的組成成分 幅值域描述：反映信號(hào)幅值大小的分布幅值域描述：反映信號(hào)幅值大小的分布 時(shí)延域描述：反映信號(hào)間的相互關(guān)系時(shí)延域描述：反映信號(hào)間的相互關(guān)系同一信號(hào)無論選用哪種描述方法都含有同樣的信息量同一信號(hào)無論選用哪種描述方法都含有同樣的信息量測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1.41.4信號(hào)的時(shí)域波形分析信號(hào)的時(shí)域波形分析 信號(hào)的時(shí)域波形分析是最常用的信號(hào)分析手段，信號(hào)的時(shí)域波形分析是最常用的信號(hào)分析手段，用示波器、萬用表等普通儀器直接顯示信號(hào)波形，讀用示波器、萬用表等普通儀器直接顯示信號(hào)波形，讀取特征參數(shù)。取特征參數(shù)

21、。 tA1、周期、周期T，頻率，頻率f=1/TT2、峰值、峰值P，雙峰值，雙峰值Pp-pPPp-p第第一一章章測(cè)測(cè)試試信信號(hào)號(hào)基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)A3、均值與絕對(duì)均值、均值與絕對(duì)均值01lim( )TxTx t dtT 均值均值0t均值：反映了信號(hào)變化的中心趨勢(shì)，也稱之為直均值：反映了信號(hào)變化的中心趨勢(shì)，也稱之為直流分量。流分量。信信號(hào)號(hào)的的時(shí)時(shí)域域波波形形分分析析 x| |01lim| ( )|TxTx tdtT絕對(duì)均值絕對(duì)均值x測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4、有效值與均方值、有效值與均方值有效值有效值(RMS)2210lim( )TxTTx t dt信信號(hào)號(hào)的的時(shí)時(shí)域域波波形形分分析析 2

22、10lim( )TrmsTTxx t dt均方值（平均功率）均方值（平均功率）測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)5、方差、方差方差：反映了信號(hào)繞均值的波動(dòng)程度。方差：反映了信號(hào)繞均值的波動(dòng)程度。 信號(hào)信號(hào)x(t)的方差定義為：的方差定義為： 2210lim( ( )TxxTTx tdt信信號(hào)號(hào)的的時(shí)時(shí)域域波波形形分分析析 tx(t)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1.5 信號(hào)的幅值域分析信號(hào)的幅值域分析 1 概率密度函數(shù)概率密度函數(shù) 以幅值大小為橫坐標(biāo)，以每個(gè)幅值間隔內(nèi)出現(xiàn)的概以幅值大小為橫坐標(biāo)，以每個(gè)幅值間隔內(nèi)出現(xiàn)的概率為縱坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法。它反映了信號(hào)落在不率為縱坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法。它反映了信號(hào)落在不同幅值強(qiáng)度區(qū)

23、域內(nèi)的概率情況。同幅值強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)的概率情況。 xxxtxxPxprx0lim第第一一章章測(cè)測(cè)試試信信號(hào)號(hào)基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2、概率分布函數(shù)、概率分布函數(shù) 概率分布函數(shù)是信號(hào)幅值小于或等于某值概率分布函數(shù)是信號(hào)幅值小于或等于某值R的概率，的概率，其定義為：其定義為： 概率分布函數(shù)又稱之為累積概率，表示了落在某一區(qū)概率分布函數(shù)又稱之為累積概率，表示了落在某一區(qū)間的概率。間的概率。 RdxxpxF)()(信信號(hào)號(hào)的的幅幅值值域域分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)信信號(hào)號(hào)的的幅幅值值域域分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 信號(hào)頻域分析是采用傅立葉變換將時(shí)域信號(hào)信號(hào)頻域分析是采用傅立葉變換將時(shí)域信號(hào)x(t

24、)變變換為頻域信號(hào)換為頻域信號(hào)X(f)，從另一個(gè)角度來了解信號(hào)的特征。，從另一個(gè)角度來了解信號(hào)的特征。 1.2周期信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)的頻譜分析 第第一一章章測(cè)測(cè)試試信信號(hào)號(hào)基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 頻域分析的概念頻域分析的概念周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)時(shí)域分析與頻域分析的關(guān)系時(shí)域分析與頻域分析的關(guān)系周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 MP3測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 周期信號(hào)是經(jīng)過一定時(shí)間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，滿周期信號(hào)是經(jīng)過一定時(shí)間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，滿足條件：足條件： x ( t ) = x ( t + nT )從數(shù)學(xué)意義上，凡是滿足從數(shù)學(xué)意義上，凡是滿足“狄

25、里赫萊狄里赫萊”條件的周期函數(shù)，條件的周期函數(shù)，都可以展開成傅里葉級(jí)數(shù)。都可以展開成傅里葉級(jí)數(shù)。傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開式：傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開式：1000100,.)2 , 1(),cos()()sincos()(nnnnnnntnAatxtnbtnaatx,.)3 , , 2 , 1( n周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)式中式中:;sin)(;cos)(;)(222/2/022/2/022/2/10nnabnnnnTTTnTTTnTTTarctgbaAtdtntxbtdtntxadttxa傅里葉級(jí)數(shù)的復(fù)指數(shù)函數(shù)展開式：傅里葉級(jí)數(shù)的復(fù)指數(shù)函數(shù)展開式：x tC enn

26、jntn( ),(,.) 001 2T周期，周期，T=2/0；0基波圓頻率；基波圓頻率；f0= 0 /2周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù))(2)sin()(21)cos()sin()cos(000000000tjntjntjntjntjneejtneetntnjtne歐拉公式歐拉公式周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開式：傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開式：)sincos()(0100tnbtnaatxnnn,.)3 , ,2, 1(n改為復(fù)指數(shù)函數(shù)展開式改為復(fù)指數(shù)函數(shù)展開式：10)(21)(21)(00ntjnnntjnnnejbaej

27、baatx)(21)(2100nnnnnnjbaCjbaCaC令：令：周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)ntjnnntjnntjnneCtxeCeCCtx000)()()(10, 2, 1, 0n20200)(10TTdtetxTCtjnnnnnCCnnnnjnnnnCCCeCCjCCReIm22arctan)(Im)(ReImRe可得：可得：其中：其中：實(shí)頻譜實(shí)頻譜虛頻譜虛頻譜幅頻譜幅頻譜相頻譜相頻譜周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)例子：方波信號(hào)的頻譜展開例子：方波信號(hào)的頻譜展開三角函數(shù)展開式：三角函數(shù)展開式：幅頻圖幅頻圖相頻圖相頻圖周周期期信信號(hào)號(hào)

28、的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)復(fù)指數(shù)函數(shù)展開式：復(fù)指數(shù)函數(shù)展開式：nntjnenAjtx012)(02020arctan22nnnACnAnn當(dāng)當(dāng)nACCnn2Im0Re其中：其中：周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)方波信號(hào)復(fù)指數(shù)展開式的實(shí)、虛頻譜和幅、相頻譜方波信號(hào)復(fù)指數(shù)展開式的實(shí)、虛頻譜和幅、相頻譜實(shí)頻譜實(shí)頻譜虛頻譜虛頻譜幅頻譜幅頻譜相頻譜相頻譜頻譜圖的概念頻譜圖的概念 周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)方波信號(hào)的時(shí)域和頻域的描述方波信號(hào)的時(shí)域和頻域的描述周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)波形合成波形合成周周期期信信號(hào)號(hào)的

29、的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)三角函數(shù)展開形式的頻譜是三角函數(shù)展開形式的頻譜是單邊譜單邊譜復(fù)指數(shù)展開形式的頻譜是復(fù)指數(shù)展開形式的頻譜是雙邊譜雙邊譜221,22000nnnnAbaCaACnnnnnnCCCC且共軛，即與,*雙邊幅頻譜為雙邊幅頻譜為偶函數(shù)偶函數(shù)，雙邊相頻譜為，雙邊相頻譜為奇函數(shù)奇函數(shù)。兩種形式頻譜圖具有確定的關(guān)系：兩種形式頻譜圖具有確定的關(guān)系：周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1) 周期信號(hào)頻譜是周期信號(hào)頻譜是離散離散的；的；2)每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)整倍數(shù)上，不存上，不存 在非整倍數(shù)的頻率分量；在非整倍數(shù)的頻率分量；

30、 3)各頻率分量的譜線高度與對(duì)應(yīng)諧波的振幅成各頻率分量的譜線高度與對(duì)應(yīng)諧波的振幅成 正比。工程中常見的周期信號(hào)，其諧波幅值正比。工程中常見的周期信號(hào)，其諧波幅值 總的趨勢(shì)是隨總的趨勢(shì)是隨諧波次數(shù)的增高而減小諧波次數(shù)的增高而減小的。的。結(jié)論：周期信號(hào)的頻譜具有結(jié)論：周期信號(hào)的頻譜具有離散性離散性、諧波性諧波性和和收斂性收斂性周周期期信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜分分析析 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)非周期信號(hào)的頻域分析手段是非周期信號(hào)的頻域分析手段是傅立葉變換傅立葉變換。 1.3非周期信號(hào)的頻譜分析非周期信號(hào)的頻譜分析 非周期信號(hào)可以看成是周期非周期信號(hào)可以看成是周期T0的周期信號(hào)，區(qū)間周期信號(hào)，區(qū)間從從（ T T0 0 /2, T /2, T0 0 /2 /2）趨于趨于（，），），頻譜的頻率頻譜的頻率間隔間隔0 022T T0 0 d d，離散的離散的nn0 0變?yōu)檫B續(xù)的變?yōu)檫B續(xù)的，求和，求和變?yōu)樽優(yōu)榉e分積分。 第第一一章章測(cè)測(cè)試試信信號(hào)號(hào)基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)x tXe