工程测试技术-复习资料2010版-武汉工程大学(共5页)

第一章 信号分析基础信息：描述事物运动的状态和方式信号：信息是客观存在或运动状态的特征，它总是通过某些物理量的形式表现出来，这些物 理量就是信号信息与信号之间的关系：信号时信息的载体，是物质，具备能量；信息是信号所载的内容，不等于物质，不具备能量。同一个信息，可以用不同的信号来运载；同一种信号，也可以运载不同的信息谐波信号：在周期信号中，按正弦或余弦规律变化的信号。表达式为 圆频率，频率为，周期周期信号的频谱特性：周期信号各谐波频率必定是几波平率的整数倍频率分量（谐波性） 频谱是离散的（离散性） 有幅频谱线看出，谐波复制总的趋势是随谐波次数增多而减小（收敛性） 6.傅里叶级数定理：以T为周期的函数，如果在上满足狄利克雷条件，即在上满足：连续或只有有限个第一类间断点 只有有限个极值点。则在上可展开成傅里叶级数。为基频。连续点处：= ， 其中。傅里叶变换的主要性质：奇偶虚实性质 线性叠加性质 对称性质 时间尺度改变性质 时移性质 频移性质 卷积定理 微分性质 积分性质单位脉冲函数（函数）的性质：定义：性质：乘积性质 筛选性质 卷积性质第一章 测试装置的基本特性测试装置的基本特性：测试装置的静态响应特性和动态响应特性静态测量的定义：如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量常见静态响应特性的参数：灵敏度 非线性度：标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。回程误差：同样测试条件下，若在全量程输出范围内，对于同一个输入量所得到两个数值不同的输出量之间差值最大者为，则线性定常系统及其主要性质：线性定常系统：满足线性，当主要性质：叠加性 比例性 微分性 积分性 频率保持性常见测试装置的传递函数：一阶系统： 二阶系统：，其中频率响应函数：确定输入、输出信号两者的幅值与相位之间的关系。即，常见测试装置的频率响应函数：一阶系统， 二阶系统：测试装置不失真测试的条件：要实现不失真测试，测试装置的幅频特性应为常数，相频特性应为直线（线性）。即测试装置对典型输入信号的响应：一阶装置的脉冲响应函数二阶装置的脉冲响应函数一阶装置的阶跃响应二阶装置的阶跃响应函数第二章 传感器转换原理及应用传感器定义：广义能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件装置 狭义能把外界输入的非电信号转换为电信号输出的装置传感器分类：按被测物理量来分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、温度传感器等 按传感器工作的物理原理来分：机械式、电气式、辐射式、流体式传感器等 按信号变换特征来分：物理型、结构型传感器 按传感器与被测量之间的关系来分：能量转换型、能量控制型传感器传感器选用原则：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式电阻式传感器工作基本原理：能将被测物力量的变化转换为电阻的变化输出电位计式：此类传感器都由线圈、骨架和滑动触头等组成。线圈绕于骨架上，出头可在绕线上滑动，当滑动触头在绕线上的位置改变时，即实现了将位移变化转换为电阻变化。电阻应变式：应变片粘贴于北侧构建的便面时，在外力作用下，应变敏感栅随构建一起变形，其电阻值发生相应的变化，由此可将被测量转换成电阻的变化电阻应变式传感器的典型应用：将应变片粘贴于被测构件上，直接用来测顶构建的应变或应力 将应变片粘贴于弹性元件上，于弹性元件一起构成应变式传感器电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电式传感器工作原理：电容式：以最简单的评星级板电容器为例若不考虑边缘效应，其电容量为其中为介质的相对介 电常数 ，对空气，对真空，A为两极板间的有效覆盖面积（），为两板间的距离（） 。则知，只要、A或发生变化，则C改变。如果保持其中两个参数不变，就可把另一个参数的单一变化转换成电容量的变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电量信号输出。电感式：涡流式与差动变压器式。涡流式：在轴上开一键槽，靠近轴表面安装一涡流传感器。当轴转动时，传感器与轴之间的间隙将变化，经测量电路处理后，可得到与转速成比例的脉冲信号。 磁电式：给予电磁感应原理，把被测物理量转换成感应电动势输出。对一个匝数为W的线圈做切割磁力线运动时，或者当穿过该线圈的磁通发生变化时，线圈中产生的感应电动势为 。感应电动势的大侠，取决于线圈匝数和磁通变化率。而磁通变化率与磁场强度、磁路磁阻、线圈运动速度有关，只要改变其中一个参数，就会改变线圈的感应电动势。 热电效应、热阻效应、了解热电偶的温度补偿热电效应：将两种不同材料的金属导体（或半导体），连接成闭合回路，把两个节点分别置于不同温度的热源中，回路中就有电流产生，这种现象称为热点效应。 产生电动势的两个条件是： 闭合回路必须用两不同的金属材料构成 闭合回路的两节点必须具有不同的温度热电偶的温度补偿方法：冷端冰点恒温法 计算校正法 补偿导线法 补偿电桥法 第五章 信号调理方法信号调理的作用：使传感器的输出信号经过适当的调理，使之与后续环节相适应 常见信号调理的环节：电桥、放大器、滤波器、调制器、模数转换器等 调理的方法：转换、滤波、放大电桥的作用：将电阻，电容或电感器等电参量的变化转换为电压或电流输出。转换的实质是一种信息的传递，即通过电参量来控制工作电压的幅值变化，从而将电参量变化的信息加到输出电压信号上，其能量由工作工作电源提供电桥的平衡关系：当电桥是个桥臂的阻抗值具备一定关系时，可使电桥的输出=0，此时称电桥处于平衡状态直流电桥的平衡：，平衡条件为 交流电桥的平衡:即，平衡条件为 信号的调制与解调:先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号，这种信号传输中的变换过程成为调制与解调。滤波器：凡是可以是信号中特定的频率成分提供，二极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统 滤波器的的类型：根据频率特性不同：低通、高通、带通、带阻 根据物理原理不同分：机械式、电路式 根据处理信号的形式不同分：模拟滤波器（处理连续信号）、数字滤波器（处理离散信号）滤波器的作用：将有用的信号与大量的干扰噪声分离开来，这样可以提高信号传输过程中的抗干扰性，提高信噪比。提高分析精度，降低对分析仪器的性能要求。对动态信号进行频谱分析录波器的描述参数：通带内的幅频特性用平均值来描述 上下截止频率用-3dB截止频率来描述 选择性用倍频程选择性或滤波器因素来描述（越小，选择性越好） 分辨力用品质因素Q来描述（Q越大，分辨力越高）A/D转换的基本过程：分为三个步骤，即采样、量化和编码。了解A/D转换器转换原理，A/D选择原则。A/D转换器转换原理：技术式A/D转换器（加减计数器+D/A转换器+比较器）逐位逼近式A/D转换器（比较器+N位寄存器+N位D/A转换器+控制电路） 双积分式A/D转换器（）A/D转换器主要技术指标：分辨力、转换精度、转换速度A/D选择原则：位数选择，转换速率，是否加采样保持器，启动转换控制第七章 信号分析仪及微机测试系统 计算机测试系统常见结构形式：多路分时采集单端输入结构形式 多路同步采集分时输入结构形式 多路同步采集多通道输入结构形式计算机测试系统设计原则：确保性能指标完全实现 系统结构合理 软件设计选择 安全可靠，有足够抗干扰能力第八章 虚拟仪器及工程工程应用虚拟仪器：在通用计算机平台上加上一组软件和硬件或街头其他仪器，用户根据自己的需要定义和设计仪器 的测试功能，以实现对被测对象的数据采集、信号分析、数据处理、数据存储、可视化显示等功能，完成测试、测量、控制等任务。虚拟仪器与传统仪器的区别：与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比及资源共享等方面都具有明显的优势。它们的对比如下 虚拟仪器的组成：由计算机、仪器硬件、应用软件三要素构成虚拟仪器的应用：在测量方面的应用 在自控方面的应用第九章 典型非电量参量的测量方法位移测量：一般是在位移方向上测量物体的绝对位置或相对位置的变动量。包括线位移和角位移的测量。位移测量的方法及原理：模拟式：将能将位移量转换为电量的传感器与相应的测量电路结合在一起，组成常用测量仪表进行测量。 数字式：在数控机床和其他精密数控装置中，将直线位移或角位移转换为脉冲量输出。温度测量的方法及原理： 按原理和所用感温元件不同分：膨胀式（玻璃温度计热胀冷缩原理，双金属温度计采用膨胀系数不同的两种金属牢固地粘合在一起作为感温元件，温度变化时，通过金属片的弯曲变形来带动指针来指示相应的温度）压力式（由温包、毛细管和弹簧管组成的封闭系统。温包放入被测介质中，当温度发生变化时，封闭系统中的压力随之变化，通过弹簧管的变形带动指针指示相应的温度） 电阻式（利用金属或半导体的电阻值随温度的变化情况来显示相应的温度值）热电式（利用金属导体的热点效应，将温度转换为热电势输出）辐射式（通过检测被测物体的热辐射强度来确定其温度）俺测温元件是否与被测物体接触：接触式（将测温元件与被测物体直接接触，是两者进行热交换，达到平衡后，测温元件的输出即为被测物体的温度值），非接触式压力敏感元件：弹簧管、膜片、波纹管常用压力传感器：膜片应变式压力传感器、压电式压力传感器、其他压力变送器应力及应变测量：应变、应力测量系统中的最重要环节是电阻应变仪，电阻应变仪中必不可少的构件就是电桥。电阻应变仪常用的有：静态电阻应变仪（低频）、动态电阻应变仪（中频）、超动态电阻应变仪（高频）计算机测试系统的组成及各部分的作用：输入通道（对被测信号进行数据采集），数据输出通道（用来输出和显示测试结果），主计算机（核心部分，主要完成对信号数据的变换、分析和处理工作，同时还对输入、输出通道进行控制管理，以协调整个系统的工作）。