测试技术主要内容

机械工程测试技术主要知识点

绪论

1)测试系统的组成

第一章信号的描述

2)信号的分类什么是确定信号，什么是周期信号什么是非周期信号什么是准周期信号什么是非确定性信号

确定性信号：能用明确的数学关系式或图像表达的信号称为确定性信号

非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号

周期信号(period signal)：依一定的时间间隔周而复始、重复出现；无始无终。

一般周期信号：（如周期方波、周期三角波等）由多个乃至无穷多个频率成分（频率不同的谐波分量）叠加所组成，叠加后存在公共周期。

准周期信号(quasi-periodic signal)：也由多个频率成分叠加而成，但不存在公共周期。（实质上是非周期信号）

3)离散信号和连续信号能量信号和功率信号

什么是能量（有限）信号—总能量是有限的

什么是功率（有限）信号信号在有限区间（t1, t2）上的平均功率是有限的

4)时域信号和频域信号

以时间为独立变量，描述信号随时间的变化特征，反映信号幅值与时间的函数关系

以频率为变量建立信号幅值、相位与频率的函数关系

5)一般周期信号可以利用傅里叶展开成频域信号

6)傅里叶级数展开和傅里叶变换的定义和公式傅里叶变换的主要性质

傅里叶变换：

傅里叶变换：

性质：

对称性：X(t) ? x(-f )尺度改变性

频移特性

7)把时域信号变换为频域信号，也叫做信号的频谱分析。

8)求方波和三角波的频谱，做出频谱图，分别用三角函数展开式和傅里叶级数展开式

傅里叶变换……

9)非周期信号的频谱分析通过

傅里叶变换

10)周期信号和非周期信号的频谱的主要区别

周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱是连续的求单边指数衰减函数的傅里叶变换（频谱）

11)随机信号的描述，可分成足什么条件在随机信号的实际测试工作中，为什么要证明随机过程是各态历经的

随机信号必须采用概率和统计的方法进行描述

工程中绝大多数随机过程假定符合各态历经过程，则可用测得的有限样本记录来代表总体过程，否则理论上要测量无穷个样本才能描述该过程

12)脉冲函数的频谱什么是脉冲函数的筛选性质矩形窗函数平稳随机过程和非平稳随机过程，平稳随机过程又可分为各态历经和

非各态历经两类，各态历经随机过程的统计特征参数满的频谱sinc函数的定义单边指数函数的频谱单位阶跃函数的频谱δ函数具有等强度、无限宽广的频谱，这种频谱常称为“均匀谱”。

Sinc（x）=sinx/x

例习题，，,

第二章信号的分析处理

13)信号的特征值有哪些，如果测得一组离散时间序列 x i, 请写出其均值、绝对平均值、均方值、均方根值、方差、标准偏差。

14)已知信号的概率密度函数p（x），则其幅值落在[x1，x2] 之间的概率P（x）为

15)相关系数的概念，自相关函数的定义，互相关函数的定义。相关分析有哪些应用相关测速，故障诊断管道漏油定位原理

16) 了解互相关函数的性质，什么情况下互相关函数0)

(≠τxy R

17)数字信号采集过程，香农定理

时序采样：采样是在模数转换过程中以一定的时间间隔对连续时间信号进行取值的过程。时域采样过程是将采样脉冲序列g(t)与信号x(t)相乘。

香农定理：为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。

18)例：相关分析应用例

第三章测试系统特性

19)什么是线性系统用线性常微分方程来描述，通式线性系统的叠加性质和比例特性频率保持特性

当系统的输入x（t）和输出y（t）之间的关系可用常系数线性微分方程式来描述时，则称该系统为定常线性系统或时不变线性系统。

2、比例特性：若线性系统的输入扩大到k倍，则其响应也扩大到k倍，即对于任意常数k，必有

kx(t) →ky(t)

20)测试系统的静态特性包括定义：非线性度，灵敏度，分辨力，回程误差，漂移（温漂和零漂）静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。

温度漂移：表示温度变化时，测量装置输出值的偏离程度，一般以温度变化1°C，输出的最大偏差与全量程输出量的比值的百分数表示

21)实现不失真测试的条件：输入输出在时域应满足频域应满足

22)测试系统静态特性标定过程什么是标定（定度）曲线

6、求作拟合直线，并计算灵敏度和非线性误差

23)什么是绝对误差，什么是相对误差，绝对误差和相对误差有什么区别传感器测量精度的采用绝对误差还是相对误差评价级精

度传感器的最大相对误差为精度等级，量程和实际测量准确度之间的关系

对于相同的被测量，相对误差评价测量精度水平更合适

测量仪表的精度等级分为7级：, , , , , , 。某仪表为级表示该仪表的最大相对误差不大于%。

24)习题：，,

第四章

25)什么是传感器传感器的作用传感器的主要性能指标传感器的选用原则

选择传感器主要考虑测试对象、测量范围、测量方式、测量环境、（决定传感器类型）灵敏度、线性范围、响应特性、稳定性、精度、测量方式（决定传感器具体参数）等方面的问题。

26)电阻式传感器的工作原理金属电阻应变式传感器的工作原理半导体压阻式传感器的工作原理两者区别

27)电阻应变片的灵敏度是指用应变片接入电桥的接法应变式传感器可以测量哪些物理量为什么用应变片组成电桥进行测量

半导体压阻式传感器：

可以测量位移、力、力矩、加速度、压力等。

电桥将电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或电流输出的一种测量电路。

28)掌握电桥电路工作原理。直流电桥的平衡条件掌握电桥的单臂、双臂（半桥）和全桥接法。电桥的灵敏度如何定义三种接法

的电桥的灵敏度存在何种倍数关系电桥的和差特性悬臂梁的应变片的贴法如何接入电桥半桥和全桥接法可以消除非线性误差和温度误差的原理

29)交流电桥对供桥电源有什么要求

30)电感式传感器测量原理可分成两类，变面积型和变间隙型，哪种是线性的如何用电桥接差动自感型传感器

变面积型是线性的。

31)解释涡流效应，了解涡流传感器工作原理，涡流传感器有哪些应用

当金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板中产生感应电流，这种电流在金属板体内是闭合的，称为涡流。

低频透射式涡流传感器一般用来测材料厚度

32)差动变压器式传感器的工作原理

33)什么是压磁效应

压磁效应：铁磁材料在外力作用下，内部发生变形，各磁畴之间的界限发生位移，使磁畴磁化强度矢量转动，从而使材料的磁化强度发生变化

34)电容式传感器的工作原理，平行板电容传感器的电容变化和灵敏度计算（例题）

35)压电效应压电效应的信号测量电路有哪两种

某些物质当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部被极化，表面会产生电荷，这种现象称为压电效应(piezoelectric effect) ；

36)磁电式传感器原理法拉第效应。霍尔效应

37)外光电效应光生伏特效应光电传感器应用

光电传感器的应用：可以用来检测直接引起光量变化的非电量，如光强，光照度，辐射温度，气体成分分析等、测量工件表面缺陷、测量转速

38)光纤位移传感器的特性曲线前坡和后坡区应用场合

39)例：各类传感器应用例，习题：，均为问答题，了解掌握

第五章

40)信号调理的目的通常由放大、滤波、调制解调等方法。电桥可以放大传感器信号，也可以作为调制电路，试举例说明这两种

应用。

信号调理的目的是便于信号的传输与处理。通常由放大、滤波、调制解调等方法。

41)反相放大器和同相放大器的基本电路形式放大倍数电压跟随器的作用

电压跟随器，做阻抗变换器，实现阻抗匹配

42)差动放大器的工作原理，使用方法隔离放大器有哪些常用隔离方式

43)理解调制信号、载波和调幅波。调制的三种方式，调幅、调频和调相。

解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。

44)调幅信号的解调方法三种：同步、整流、相敏解调的原理调频波的解调方法

45)滤波器的分类理想滤波器与实际滤波器的区别实际滤波器的纹波、截止频率、带宽、中心频率、品质因数

46)简单RC滤波器电路构成

47)数字信号的采集和记录过程

48)习题：