緒論1）測試系統的組成？非電量機械工程測試技術主要知識點激勵

裝置信號：無處不在激勵，被測對象.傳感器、信號處理.反饋與控制信號處理顯示記錄測試的目的二監視測量對象信息一監測2、根據測得信息進行反饋控制一側控技術反饋、控制第一章信號的描述2）信號的分類？什么是確定信號，什么是周期信號？什么是非周期信號？什么是準周期信號？什么是非確定性信號？確定性般周期后號信號/周期信號確定性般周期后號信號/周期信號非周期信號信號|巾確定

怫信號L一信號|巾確定

怫信號L一臉變信Z|平穩隨機信號確定性信號：能用明確的數學關系式或圖像表達的信號稱為確定性信號非確定性信號：不能用數學關系式描述的信號周期信號（periodsignal）：依一定的時間間隔周而復始、重復出現；無始無終。一般周期信號：（如周期方波、周期三角波等）由多個乃至無窮多個頻率成分（頻率不同的諧波分量）疊加所組成，疊加后存在公共周期。準周期信號（quasi-periodicsignal）:也由多個頻率成分疊加而成，但不存在公共周期。（實質上是非周期信號）3）離散信號和連續信號？能量信號和功率信號？3）離散信號和連續信號？能量信號和功率信號？什么是能量（有限）信號？—總能量是有限的什么是功率（有限）信號？信號在有限區間（t1,t2）上的平均功率是有限的時域信號和頻域信號？以時間為獨立變量，描述信號隨時間的變化特征，反映信號幅值與時間的函數關系

以頻率為變量建立信號幅值、相位與頻率的函數關系一般周期信號可以利用一傅里此一展開成頻域信號？6)傅里葉級數展開和傅里葉變換的定義和公式？傅里葉變換的主要性質？傅里葉變換：ccsa如〃+&斤sin其中行MD)出r(r)其中行MD)出r(r)8$力/Mr工(。=%+NS尚cosnat^i+瓦sinn刃/)JI-I進一步可以改寫為忒力=4十%4sin你陶F—成)=4+4sin蝴f+的)+4sing叫f4■由)+4sin。色F+?)+■,?式中e-arctan—4傅里葉變換：X@=hniC/=lim^^=J：*")「的面性質：>奇偶虛實性-r耳小-3由

J—>x>ReJV(/)=x(t)cos2jiftiit[mX(f")=|x(?)sin2ii/?d?若M。為實函數，則ReX(/)-ReX(7)ImX(f)=-ImAX力MO為實假函數,入⑺為虛奇函數u為⑺為虛偶函數。天⑦為實奇函數口若耳。為實偶函數，則1皿陽辦=0,若工⑴為實奇函數,則Re'S=O,若大⑴為虛偶函數，則MO為實假函數,入⑺為虛奇函數u為⑺為虛偶函數。天⑦為實奇函數口對稱性：Xt) x(-f)尺度改變性時移性質 坨土幻"彳⑶e空成頻移特性卷租特性 心⑴口藥微分特性:竽)把時域信號變換為頻域信號，也叫做信號的頻譜分析。求方波和三角波的頻譜，做出頻譜圖，分別用三角函數展開式和傅里葉級數展開式傅里葉變換……非周期信號的頻譜分析通過？傅里葉變換周期信號和非周期信號的頻譜的主要區別？周期信號的頻譜是離散的，非周期信號的頻譜是連續的求單邊指數衰減函數的傅里葉變換(頻譜)？隨機信號的描述，可分成足什么條件？在隨機信號的實際測試工作中，為什么要證明隨機過程是各態歷經的？隨機信號必須采用概率和統計的方法進行描述工程中絕大多數隨機過程假定符合各態歷經過程，則可用測得的有限樣本記錄來代表總體過程，否則理論上要測量無窮個樣本才能描述該過程脈沖函數的頻譜？什么是脈沖函數的篩選性質？矩形窗函數平穩隨機過程和非平穩隨機過程，平穩隨機過程又可分為各態歷經和非各態歷經兩類，各態歷經隨機過程的統計特征參數滿的頻譜？sinc函數的定義？單邊指數函數的頻譜？單位階躍函數的頻譜？3函數具有等強度、無限寬廣的頻譜，這種頻譜常稱為“均勻譜”。2)篩選性J：*⑴諷津比=工⑼匚5(t)dt=x(0)LtrD)df=dF)J_h昭上幻dr=口干外研選結果為在發生?函熨位置的函數值(又稱為采樣值)積分得到戰千外的函數值Sinc(x)=sinx/x

單邊指數衰減函數的頻譜I夏（/）二匚尤?）右》,山=Ra出二口一j?璉一片—Q時辛單邊指數衰減函數的頻譜I夏（/）二匚尤?）右》,山=Ra出二口一j?璉一片—Q時辛(2>0,r>0第二章信號的分析處理13）信號的特征值有哪些，如果測得一組離散時間序列xi,請寫出其均值、絕對平均值、均方值、均方根值、方差、標準偏差。＞離散信號的均值仙E的）A...〃上=＞離散信號的均值仙E的）A...〃上=lim-Vxn5N:1"為離散點數同=劇三步」>離散信號的均方值｛meat!square）%1vW：=lim—VY>信號的均方根值（rootofmeansquare）,即為有效值》離散信號的方差（larians）成升TS是方差的開方，又稱標準偏差14）已知信號的概率密度函數p（x）,則其幅值落在區，x2］之間的概率P（x）為？尸（工）（芭<x<x2）=V2p（x）dx15）相關系數的概念，自相關函數的定義，互相關函數的定義。相關分析有哪些應用？相關測速，故障診斷管道漏油定位原理變量A?和F之間的相關程度常用相關系數戶"表示:_<7叮_ 石［（=一M —川，」工‘%%同工-％）陽0-""rcrxv一工J,的協方差;、Afly一均值】產j邙一的標準差由柯西-許瓦茲不等式臼（1凡Xv—g）］W磯（工--—#J］所以，p^<1I自相關函數定義： 旦⑺E吧：j：X（oe-t）業自相關系數： 外⑺=空:“定義互相關函數：/⑺一圾）；工（。必十D康瑪式T）=1必"jC「+7）加16）了解互相關函數的性質，什么情況下互相關函數Ry（）豐0?

■互相關函數的性質1）互相關函數是可正,可負的實函數.弓3天相薪藪菲南贏;茨菲音而藪「真看芙索6 S /⑺-%（-丁）反映了兩信號時移的大小，時移rD時相關程度最高.反映了兩信號時移的大小，時移rD時相關程度最高.3）…的峰伍不在『0處，其峰侑偏離原點的位置4）互相關函數的限制范圍為K承、一仃2三R/）W凡:％十%?5）兩個統計獨立的隨機信號，當均值為零時，則/⑺~0證明 證明 也打+r)dr[從十X1P)][A+y'(f+r)]dr6）兩個同頻率正余弦信號的人”0X(0=/sinay(t)=比COS加R"(r)=jj^sinty/cos(y(r+r)dtsin(urco5ic(f+r)=i[sin口㈤f一力丁)-sin()]7）兩個不同頻率的周期信號,勺⑺二。8）周期信號與隨機信號,7）兩個不同頻率的周期信號,勺⑺二。8）周期信號與隨機信號,17)數字信號采集過程，香農定理時序采樣：采樣是在模數轉換過程中以一定的時間間隔對連續時間信號進行取值的過程。時域采樣過程是將采樣脈沖序列g（t）與信號*任)相乘。香農定理：為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理。例：相關分析應用例第三章測試系統特性什么是線性系統？用線性常微分方程來描述，通式？線性系統的疊加性質和比例特性？頻率保持特性？當系統的輸入x(t)和輸出y(t)之間的關系可用常系數線性微分方程式來描述時，則稱該系統為定常線性系統或時不變線性系統。(1)線性時不變(定常)系統IQ挈+*爭…答+小)、黎+3歲一竽+如#用:中,t+rV*L，切、V叫1，AVZJ市算如D線性時不變系統即方程結構系數為常數，表明系統性能.參數、結構等不隨時間變化，1，疊加性(以下一律箭頭左側表示系統輸入，右側表示輸出)若修⑺T']⑺，修⑺一8⑶，則k1(。十工式。]-＞卬。士以徹口2、比例特性：若線性系統的輸入擴大到k倍，則其響應也擴大到k倍，即對于任意常數k,必有kx(t)-ky(t)5、頻率保持性頻率保持性是指若系統輸入為簡諧(簡單諧被)信號，則其穩態輸出也為同頻率簡諧信號f即若 x(0=Acos(6^t+1^x)則 j回=慶。3fty什州)若x(t)=x^i't9則內)=—4w；若線性系統輸入簡諧信號,而輸出卻包含其他頻率成分，則可以斷定存在干擾，這些成分可能由外界干擾、系統內部噪聲、非線性環節或是輸入太大使系統輸出進入非線性區域等原因所引起.測試系統的靜態特性包括？定義：非線性度，靈敏度，分辨力，回程誤差，漂移(溫漂和零漂)靜態測量時，測試裝置表現出的響應特性稱為靜態響應特性。

1.線性度（非線性屋）線性度是指測試系統的輸出與輸入之間線性比例關線性度是指測試系統的輸出與輸入之間線性比例關標定曲線擬合的直線（誤差絕對值最小）作為理想直然。線性度即是標定曲絹偏離擬合直線的程度，用線性度誤差表示， 非線性度（誤差）=9*0。%A2.靈敏度靈敏度：肖測試裝置的輸入工有一增量△工，引起輸出v發生相應的變化△￥時，則定義靈敏度5：理想情況下，S_旭_F_M—常熱O ； rpArjc實際應用：總是用定度曲線的擬合直繞的斜率作為該裝置的靈敏度。靈墩度表征測試系統輸出反映輸入信號變化的能力靈敏度的單位：取決于輸入、輸出量的單位。放大倍數：當輸入輸出量綱相同時的靈敏度：3分辨力分辨力：是指測試系統所能檢測出來的輸入量的最小變化量,通常是以最小單位輸出量所對應的輸入量表示口例如標尺最小分度的一半。普通直尺0.5miii應用：一F試系統的分辨力越高，表示它所能檢測出的輸入量的最小變化量越小。4,回程誤差回程誤差是指輸入量由小到大與由大到小變化時，測試裝置對同一輸入量所得輸出量不一致的誤差，用全量程范圍內同一輸入量下所得輸出的最大差值%近與量程月之比的百分數表示:a漂移漂移是指攫［試系統在輸入不變的條件下，輸出隨時間或溫度的緩慢變化。產生原因； ■儀器自身結構參數變化；■周圍環境的變化。零點漂移測量裝置無輸入時，每隔一段時間進行讀數，其… 輸出偏離零值.，品==乂100%溫度漂移：表示溫度變化時，測量裝置輸出值的偏離程度，一般以溫度變化1cC,輸出的最大偏差與全量程輸出量的比值的百分數表示IS X1OO%=^LX1O0%TAM A實現不失真測試的條件：輸入輸出在時域應滿足？頻域應滿足？22）測試系統靜態特性標定過程？什么是標定（定度）曲線？1、作輸入一輸出特性曲線（標定曲線）杵標準量在滿量程范圍內均勻地等分成個“輸入點，按正反行程進行相同的班次測量，得到3和條輸入■,輸出特性曲線二2、求重復性誤差，正行程的重復性誤差為;A求回程誤差_ _丹一九h=——了4x100%5,求作穩定曲線乂二3九+%)6、求作擬合直線，并計算靈敏度和非線性誤差什么是絕對誤差，什么是相對誤差，絕對誤差和相對誤差有什么區別？傳感器測量精度的采用絕對誤差還是相對誤差評價？0.1級精度傳感器的最大相對誤差為？精度等級，量程和實際測量準確度之間的關系？1、誤差真值於對于所有的被溺物理量來說,其客觀存在的量值測彘值為：惻量儀器所顯示的結果「絕對誤差測量誤差=測得值?真值誤差,J 二支一支.、客髓不值I相對誤差定義；蒯量的絕對誤差與被測量的真傍之比。相對誤差二絕差用弧％—￡=篝*100%對于相同的被測量，相對誤差評價測量精度水平更合適測量儀表的精度等級分為7級：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0。某儀表為0.5級表示該儀表的最大相對誤差不大于0.5%。習題：3.1，3.2,3.3第四章什么是傳感器？傳感器的作用？傳感器的主要性能指標？傳感器的選用原則？1,傳感器蹴念傳感器是能感受規定的被測量、并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置口通常由敏感元件和轉換元件組成口傳感器轉換后的信號大多為電信號,因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉換成電傷號的器件或裝置，3,傳感器的性能要求（1）靈敏度高，輸入和輸出之間有較好的線性關系；（2）噪聲小.并且具有抗外部噪聲的性能*（3）滯后、漂移誤差小工（4）動態特性良好；（如測量快速變化的量：響應速度）（5）在接入測量系統中，對被測量不產生影響；（6）功耗小，復現性好,有互換性事（7）防水及耐腐飩等性能好，能長期使用［（8）轉構簡單，容易維修和校正；（?）低成本、通用性強.選擇傳感器主要考慮測試對象、測量范圍、物量方式、聞量環境、（決定傳感器類型）靈敏度、續性范圍、_響應特性、穩定性、精度、測量方式（決定傳感器具體參數）等方面的問題。26）電阻式傳感器的工作原理？金屬電阻應變式傳感器的工作原理？半導體壓阻式傳感器的工作原理？兩者區別？（1）應變式傳感器工作原理1）金屬的電阻應變效應電阻應變效應是指導體在外力作用下發生機械變形時，其電阻值隨所受機械變形（應變）的變化而發生變化的現象.設金屬理長度為L截面積為4,電阻率為分則其阻值為金屬蛙變形時，＞'』將同時發生變化，從而導致R改變若小k乂的變化量為dp、W、dJ,則

施出值，無量細數,金屬變化量血與總長，相比通常很小，常用〃君二104以對半徑為r的金屬電阻絲有：A=nricL4-lurdreV?施出值，無量細數,金屬變化量血與總長，相比通常很小，常用〃君二104以對半徑為r的金屬電阻絲有：A=nricL4-lurdreV?_d/d"2dri電阻絲軸向應變量冏J電阻絲徑向應變.由材料力學二色=-產牛必為泊松比“負號表示兩者變化相反一r1圖.電阻率相對變化，與電阻紇他向所受正應力而關，為=；"=在￡正應力g彈性理野座變Q——？內一？總€P其中E為電阻絲彈性模量；兒為壓阻系數，與材質有關.D則有：—=(1+2//>+2￡^H1-1-受力后電阻絲幾何尺寸變化所受力后電阻率的改變引引起，對于同一材料(1+2")起,對金屬材料，AE很為常數。小口竿華似2〃k分在電阻絲拉伸比例范圍內,策阻相對受化與其所受的軸向應變成正比.2.壓阻式傳感器(1).基本工作原理壓阻效應是指半導體材料受到應力作用時，其電阻率發生變化的現象"單晶半導體在外力作用下的電阻變化量仍為=(1+2/)&+AEs對半導體而言a電阻率變化引起的電阻變化掂"遠遠大于形變弓I起的電阻變化(1+2R6則d/?/J?=(1+2//)^+d尸//％d戶//由半導體理論82=霆用曲1 沿某晶向L的壓阻系數；E—武敏度:半導體材料的彈性模量。用；rLE例，對于半導體硅，^=(40-80)X10-u巾4N,F=1.67X1O11Pa,則與=%_E=50-100口半導體電阻材料的靈敏度比金屬絲要高50?70倍.電阻應變片的靈敏度是指？用應變片接入電橋的接法？應變式傳感器可以測量哪些物理量？為什么用應變片組成電橋進行測量？金屬電阻應變片靈敏度與定義為_^R/R_電阻變化率11=d/門二詼=1+加=constam瑪愕?1.果=1-7h3.6.即電阻變化率與應變的關系：其中現也成為應變片的應變系數半導體壓阻式傳感器：由半導體理詒班/p二廳L及畋-一■沿某晶向L的壓阻系數;E——半導體材料的彈性模量。血敏度; ,50例：對于半導體硅，通氣刎?80)Xl『uitiVN,r=1.67X1011Pa,則與二噸百=50?1(HE半導體電阻材料的靈敏度比金屬絲要高50?70倍n3)電橋的聯接方式單臂電橋 雙臂電橋 全橋可以測量位移、力、力矩、加速度、壓力等。電橋將電阻、電感、電容等參量的變化變為電壓或電流輸出的一種測量電路。掌握電橋電路工作原理。直流電橋的平衡條件？掌握電橋的單臂、雙臂(半橋)和全橋接法。電橋的靈敏度如何定義？三種接法的電橋的靈敏度？存在何種倍數關系？電橋的和差特性？懸臂梁的應變片的貼法？如何接入電橋？半橋和全橋接法可以消除非線性誤差和溫度誤差的原理？R.R.-R-.R電橋平衡，有:［注意非應變片現敏色R.R.-R-.R電橋平衡，有:［注意非應變片現敏色I定義電橋的靈敏度￡=電橋輸出電壓

電阻變化率則T種接法的層粼度比分劃為1：2：%Sr*I3注意：Sr*I3注意：?相鄰兩臂電阻增量符號相反］全橋顯敏度，電橋輸入電壓?相對兩臂電阻增量符號相同。29)交流電橋對供橋電源有什么要求？30)電感式傳感器測量原理？可分成兩類，變面積型和變間隙型，哪種是線性的？如何用電橋接差動自感型傳感器？變面積型式中二獷一踐圈匝數:7^占一氣隙29)交流電橋對供橋電源有什么要求？30)電感式傳感器測量原理？可分成兩類，變面積型和變間隙型，哪種是線性的？如何用電橋接差動自感型傳感器？變面積型式中二獷一踐圈匝數:7^占一氣隙長度；的一空氣磁導率，山口=41TX10-7Hmr］4)—空氣隙導磁截面積:3-銜鐵簡隙型口感上與氣隙堿反比，與氣隙導磁裁面積/J.成正:比￡1—找圉;可變氣隙型變面積型是線性的31)解釋渦流效應，了解渦流傳感器工作原理，渦流傳感器有哪些應用？當金屬板置于變化磁場中或在磁場中運動時，在金屬板中產生感應電流，這種電流在金屬板體內是閉合的，稱為渦流。測量原理商頻交使磁場反向一線圈自自感上或其等效阻抗馬的變化程度與線圈尺寸.、距離E金屬板電阻率由磁導率a線圈激勵電流f及其頻率后有關.泅量位移、振動等金屬板材料一定h材質鑒別或無泅量位移、振動等金屬板材料一定h材質鑒別或無損探傷壓的本原理可測什么量?Q常線圈尺寸、激勵電流,及其頻率,定，匿:低頻電二◎周圍產生1交變磁場低頻透射式渦流傳感器一般用來測材料厚度32)差動變壓器式傳感器的工作原理？工作原理當被測量轉換為南鐵位移時，傳感器兩線圜的互感改變.等致輸出相應改變U實際的互感傳感器通常采用兩個.二次線圈，并接成差勁式,故稱為差動變壓器式傳感器. 1! Q變壓器由一次線圈上和 ^S"：決兩個結構參數完全相°""L—J""1I 跖獷線…〔$方~4□一噸Jr+-工33）什么是壓磁效應？壓磁效應：鐵磁材料在外力作用下，內部發生變形，各磁疇之間的界限發生位移，度發生變化使磁疇磁化強度矢量轉動，從而使材料的磁化強（1）差動變壓器式34）電容式傳感器的工作原理，平行板電容傳感器的電容變化和靈敏度計算？1、工作原理及分類a）粗距變化型；o-〕￡=b）制枳變優型二角位移型?平面級位移型，柱面鏤位移型.鎏逐的隼夠■■■MI-4IU" ' 桶Q 酗 3 4C）介質變化型 rpr0-國―O1）極距（間隙）變化型C" AC二—寄A3"^卜 s^sA_C一由|— S1 58用途,適用于位移和壓力測量特點；非接觸式測量，靈敏度高測量的頻率范圍為0—105Hz35）壓電效應？壓電效應的信號測量電路有哪兩種？Word文檔（例題）某些物質當受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發生變化，而且內部被極化，表面會產生電荷，這種現象稱為壓電效應（piezoelectriceffect）；3,測量電路a）電壓放大器0中+c『+G)+(曾一—Kg If KCf?CC+G)(C+Cf)+KCf .F,*then e個--如電荷放大器36）磁電式傳感器原理？法拉第效應。霍爾效應？37）外光電效應？光生伏特效應？光電傳感器應用？、外光電效應外光電效應：在光照作用下，物體內的電子從物體表面逸出的現象1>愛因斯坦光電效應方程式:用一普朗克常數，4=6,62620X10"」料產一光