机械工程测试技术基础课程复习要点.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械工程测试技术基础,复习,绪 论,测试定义、测试系统构成,测量有关的基本概念：,量及量纲、计量单位、基准和原则,测量误差：定义、分类（系统误差、随机误差、粗大误差）和表达措施（绝对误差、相对误差和引用误差）,测量成果的表达：不确定度表达,测试系统的构成,传感器：按一定规律,将被测量转换成同种或,别种量值输出把特定的,信息（物理、化学、生物）,按一定规律转换成某种可,用信号输出的器件和装置。,信号调理：对（传感器输出）信号进行转换、隔离、滤波、放大等，以便进行深入的传播和处理,信号处理：对来自信号调理环节的信号，进行多种运算、分析，并输出成果,显示记录：以观测者易于识别的形式来显示测量成果，或者将测量成果存储。,信号的描述表征和分类,周期性信号的傅里叶级数展开（2个公式）,非周期信号的傅里叶变换公式（正、反变换公式）,傅里叶变换的性质,随机信号的特性参数及其物理意义,第一章 信号及其描述,5,信号的表达,信号以时域、频域来表达,不一样分析域只是从不一样角度认识同一事物，不变化信号的实质,信号的分类,按所传递信息的物理属性：机械量、电学量、光学量,准时间函数取值的持续性：持续时间信号、离散时间信号,按信号随时间变化的特点：确定性信号和非确定性信号,信号的时域分析,特性参数,有关分析（原理、性质、应用）,信号的强度,波动量 静态量,方均值 方差 均值,信号的频域分析,周期信号的频谱分析,傅里叶展开（三种形式）欧拉公式,周期信号幅值谱特点：,谐波性、离散性、收敛性,信号和频谱,图：,先,判断奇函数还是偶函数，然后积分求各分量幅值,0,0 3,0 5,0,7,0 9,0,A,4/,信号的频域分析,非周期信号的频谱分析,傅里叶变换,性质：叠加性、时移性、频移性、卷积性,几种经典函数的傅里叶变换和频谱（冲击、闸门函数的作用）,非周期信号幅值谱特点：持续性、幅值密度,求非周期信号的频谱图,积分求解 常用信号的频谱+傅里叶变换的性质,绘制频谱图,信号的频域分析,随机信号的频谱分析,式中,:,T,周期；,T=2/,0,；,0,基波圆频率；,相位。,三角形式的傅立叶级数：,11,其中 为,指数形式的傅立叶级数：,周期信号的频谱特性,：,离散性,频谱是非周期性离散的线状频谱，称它们为谱线；,谐波性,谱线以基波频率,0,为间隔等距离分布，任意两谐频之比都是整数或整数比即为有理数。各次谐波的频率都是基频,0,的整数倍，相邻频率的间隔为,0,或它的整数倍；,收敛性,周期信号的幅值频谱是收敛的。即谐波的频率越高，其幅值越小，在整个信号中所占的比重也就越小。,傅立叶变换：,(1),线性叠加性,傅立叶变换的性质：,(2),尺度展缩性,(,相似性质,),(3),对称性,(4),时移性,为实常数，则,(5),频移性,为实常数，则,(6),傅里叶变换的微分性质：,则,(7),傅里叶变换的积分性质：,18,(8),卷积定理,卷积定理：,（,1,）,矩形,脉冲信号,经典函数的傅里叶变换和频谱,（,2,）,单位,脉冲信号,抽样特性,卷积特性,频谱均匀性,21,（,3,）正余弦信号的傅氏变换,（,4,）周期单位脉冲信号的频谱,1.线性系统及其重要性质,2.测试系统的静态特性,3.测试系统的动态特性,(1)频率响应函数,(2)一阶系统的频率响应,(3)二阶系统的频率响应,4.测试系统的不失真测试条件,第,3,章 测试系统的特性分析,线性时不变系统,(,时域描述,),a),叠加性,若,x1(t)y1(t),，,x2(t)y2(t),则,x1(t)+x2(t)y1(t)+y2(t),b),比例性,若,x(t)y(t),则,ax(t)ay(t),线性系统的重要性质,c),微分性,若,x(t)y(t),则,x(t)y(t),d),积分性,若,x(t)y(t),则,x(t)dt y(t)dt,e),频率保持性,若,x(t)=Acos(t+,x,),则,y(t)=Bcos(t+,y,),(敏捷度系数),(1)敏捷度：(sensitivity),(2),非线性度,(non-linearity),：,测试系统的静态性能,27,回程误差,0,正行程,反行程,(3),回程误差,(hysteresis),(4),精确度,(accuracy),2、辨别率-是相对数值：,1、辨别力-是绝对数值。,如,0.01mm,，,0.1g,，,10ms,，,(4)辨别力：(resolution),返回,(1),由傅氏变换求频率响应函数,(2),由正弦输入求频率响应函数,测试系统的动态性能：,幅频函数：,相频函数：,一阶系统频率响应,二阶系统及其频率响应,时域中,不失真测试条件,y(t)=A,0,x(t-t,0,),频域中,不失真测试条件,A()=A,0,=,常数,()=-t,0,S,-t,0,第四章 常用传感器与敏感元件,1.,传感器的分类,2.,参数型传感器,(1),电阻式传感器,(2),电容式传感器,(3),电感式传感器,3.,发电型传感器,(1),磁电式传感器,(2),压电式传感器,(3),热电式传感器,(,4),光电式传感器,(5),霍尔传感器,传感器分类措施较多,大体有如下几种：,1）按传感器的输入量分类,压力传感器,温度传感器,位移传感器,传感器的分类,）按传感器的输出量分类,电路参数型传感器,电阻式,电容式,电感式,发电型传感器,电势,电荷,1),变阻器式传感器,1.,电阻式传感器,2,）电阻应变式传感器,-,应变片,2.,电容式传感器,a),变极距型电容传感器,b),变面积型电容传感器,c),变介电常数型电容传感器,+,+,+,A,3.,电感式传感器,1,）,自感式传感器,2,）,互感式传感器,(,变压器式传感器,),3),涡流式传感器,1.,磁电式传感器,动圈式,2),磁阻式,45,2.,压电式传感器,电能,机械能,正压电效应,逆压电效应,石英晶体,压电陶瓷,高分子压电材料,电荷发生器：,电容：,46,A,B,3.,热电式传感器,热电偶的基本定律,1、均质导体定律,2、中间导体定律,3、中间温度定律,4、原则电极定律,光电,传感器,外光电效应,内光电效应,(,光电导效应、光生伏特效应,),(1),光敏电阻,光电导效应,(2),光电池,光生伏特效应,(3),光敏二极管、三极管,光生伏特效应,48,c,d,a,b,霍尔传感器,第五章 测试信号的转换与调理,1.,电桥,(1),直流电桥,(2),交流电桥,(3),变压器式电桥,2.,调制与解调,(1),幅值调制与解调,(2),频率调制与解调,3,、,滤波器,51,平衡条件：,R,1,R,3,=R,2,R,4,1.,直流电桥,2.,交流电桥,3.,变压器式电桥,幅值调制与同步解调过程（数学分析,时域分析）,乘法器,放大器,x(t),z(t),x,m,(t),乘法器,滤波器,z(t),x(t),幅值调制与同步解调过程（,数学分析,频域分析,）,乘法器,放大器,x(t),z(t),x,m,(t),乘法器,滤波器,z(t),x(t),返回,鉴频：,T1,T2,T3,T4,F,57,2),一阶,RC,高通滤波器,58,3)RC,带通滤波器,可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联,第,5,章,信号处理及初步,1、数字信号处理的基本过程：,2、信号数字离散化及其过程中出现的问题：信号数字化过程、数学描述；频谱混迭及香农采样定理；频谱泄漏及加窗处理；栅栏效应及频率辨别率；,3、自有关、互有关函数：定义、性质和估计措施；,4、自功率谱、互功率谱密度函数：定义、估计措施和应用,A/D,转换,量化与编码,时域采样在频域中的效果,采样定理：,功率谱分析,