湖南工业大学机械工程测试技术基础2静动态数据的描述
机械工程测试技术基础知识点总结
机械工程测试技术基础知识点总结一、引言机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分，它主要涉及到对机械产品进行各种测试和评估的技术方法和手段。
本文将从以下几个方面对机械工程测试技术的基础知识点进行总结。
二、测试目的与方法1. 测试目的：机械工程测试的目的是为了评估机械产品的性能、可靠性和安全性，以确保其符合设计要求和使用需求。
2. 测试方法：机械工程测试可以采用静态测试、动态测试、功能测试、环境测试等多种方法。
其中静态测试主要用于评估机械产品的结构强度和刚度，动态测试用于评估机械产品的振动、噪声和动力性能，功能测试用于评估机械产品的功能是否正常，环境测试用于评估机械产品在不同环境条件下的性能。
三、测试设备与工具1. 测试设备：机械工程测试需要使用各种测试设备，如力传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器等。
这些设备用于测量机械产品在测试过程中产生的各种物理量。
2. 测试工具：机械工程测试还需要使用各种测试工具，如测量仪器、测试仪器、数据采集仪等。
这些工具用于对测试设备进行校准、数据采集和分析。
四、测试流程与方法1. 测试准备：机械工程测试前需要进行测试准备工作，包括制定测试计划、选择测试方法和设备、清洁测试环境等。
2. 测试执行：根据测试计划，进行具体的测试操作，包括设置测试参数、采集测试数据、记录测试结果等。
3. 测试分析：对测试数据进行分析和处理，评估机械产品的性能指标是否符合要求，找出可能存在的问题和改进方向。
4. 测试报告：根据测试结果，编制测试报告，包括测试目的、测试方法、测试数据、测试结论等内容，供相关人员参考和决策。
五、常见测试指标与评估方法1. 结构强度：通过静态测试和有限元分析等方法，评估机械产品的结构是否能承受设计载荷，并满足安全要求。
2. 动力性能：通过动态测试和数学模型仿真等方法，评估机械产品的加速度、速度、位移等动力性能指标是否符合设计要求。
3. 噪声与振动：通过振动测试和噪声测试等方法，评估机械产品在运行过程中产生的噪声和振动是否超过限制值，是否对人体健康造成影响。
2静动态数据的描述
2 n0 (n 1)0 T0 / x (t )e jn0 d e jn0t T / n
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1 x(t ) lim 2
机械工程测试技术
2.3 瞬变非周期信号及其连续频谱
x(t )dt x(t ) cos n 0tdt
周期
T0
余弦分量幅值
正弦分量幅值
2 2 T /2 0 bn x(t ) sin n 0tdt T0 T / 2 T0
0 0
T0 / 2
基波圆频率
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机械工程测试技术
2.2 周期信号与离散频谱
Fourier级数改写形式
工程上习惯以f为横坐标，Re[X(f)]、Im[X(f)]为纵坐标绘出 的曲线图称为时频－虚频密度谱图；以f为横坐标，|X(f)|、 为 纵坐标绘出的图称为幅值－相位密度谱；以f为横坐标，|X(f)|2为 纵坐标绘出的曲线图称为功率密度谱。
湖南工业பைடு நூலகம்学机械工程学院
机械工程测试技术
2.3 瞬变非周期信号及其连续频谱
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机械工程测试技术
2.2 周期信号与离散频谱
1. Fourier级数的三角函数形式
a0 x(t ) (an cosn0t bn sin n0t ), (n 1,2, ,3,) 2 n1
常值分量
2 a0 T0 2 an T0
T0 / 2
T0 / 2 T0 / 2
简谐周期信号：
2.1 静动态数据的分类
（1）周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号
x(t ) X sin(0t )
《机械工程测试技术基础》第二章测试装置的基本特性_资料重点
典型系统的动态响应
1 一阶系统
x(t) ky(t) c dy(t) 0 dt
c dy(t) y(t) x(t) k dt
令 c
k
x(t)
Ri
(t)
1 c
i(t)dt
0
y(t)
1 c
(w) arctg(w )
⑴ 当 w 1 A(w) 1
5
（误差不超过2％）
（2）当 w 1, H (w) 1 jw
y(t) 1
t
x(t)dt
0
系统相当于一个积分器
一阶系统适：测缓变或低频的被测量
（3）时间常数 :
w 1
A(w) 0.707
决定了此装置的适用频率范围
一阶装置的脉冲响应函数：
d 2 y(t) dt2
2 wn
dy(t) dt
wn2
y(t)
Swn2 x(t )
令：S=1
H (s)
s2
wn 2
2wn s
wn 2
H (w)
(
jw)2
wn 2
2wn (
jw)
wn 2
A(w)
1
2
1
(
w wn
)2
4 2 ( w )2
wn
2 ( w )2 (w) arctg wn
1 ( w )2 wn
H(s) Y (s) X (s)
H (w) Y (w) X (w)
H (w) Y (w) X (w)
Y (w) e jy (w) X (w) e jx (w)
A(w)e j y (w)x (w)
机械工程测试技术基础试题及答案
1、什么是测试装置的静态特性？常用哪几个特性参数来描述？答：测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置及理想定常线性系统的接近程度。
常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。
2、实现不失真测试的条件是什么？分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。
答：测试装置实现不失真测试的条件是A（ω）=A0=常数φ（ω）=-t0ω为满足上述条件，对于一阶装置，时间常数τ原则上越小越好，对于二阶装置一般选取ξ=0.6~0.8，ω=0~0.58ωn.3、调制波有哪几种？分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。
答：调制波有调幅波、调频波和调相波三种。
载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波；载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波；载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波；常用的调制波有调幅波和调频波两种。
4、选用传感器时应考虑到哪些原则？答： 选用传感器时应考虑到以下原则：（1）灵敏度 （2）响应特性 （3）线性范围 （4）可靠性（5）精确度 （6）测量方法 （7）稳定性及其他5、电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？ 答：包括电阻式、电感式、电容式三种。
电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化的一种装置；电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置。
一、计算题1、求图中周期性三角波的傅里叶级数。
解：在x(t)的一个周期中可表示为x(t)={A +2A T 0t − T 02≤t ≤0 A −2A T 0t 0≤ t ≤T 02常值分量a 0=1T 0∫x (t )dt T 02−T 02 = 2T 0∫(A −2A T 0t )dt T020 = A 2 余弦分量的幅值a n =2T 0∫x (t )cosnω0tdt T 02−T 02 = 4T 0∫(A −2A T 0t )cosnω0tdt T020=4An2π2sin2nπ2= {4An2π2n=1,3,5,0n=2,4,6,正弦分量的幅值b n = 2T0∫x(t)sinnω0tdtT02−T02= 02、求传递函数为H（s）=51+0.001S的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t)。
机械工程测试技术基础
机械工程测试技术基础 Prepared on 24 November 2020机械工程测试技术基础绪论1.量是指现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性。
量值是用数值和计量单位的乘积来表示的.2.测量是指以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。
测量中涉及实现单位统一和量值准确可靠被称为计量。
测试是指具有试验性质的测量，或测量和试验的结合。
3.一个完整的测量过程必定涉及到被测对象、计量单位、测量方法、测量误差，它们被称为测量四要素。
4.如何确保量值的统一和准确 1）严格定义计量单位2）建立一整套制度和设备来保存、复现和传递单位。
5.基准是用来保存、复现计量单位的计量器具。
基准通常分为国家基准、副基准和工作基准三种等级。
6.量值传递：通过对计量器具实施检定或校准，将国家基准所复现的计量单位经过各级计量标准传递到工作计量器具，以保证被测对象量值的准确和一致。
7.工作计量器是指用于现场测量而不用于检定工作的计量器具。
8.直接测量：指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值的测值。
间接测量：指在直接测量的基础上，根据已知函数关系，计算出被测量的量值的测量。
9.传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
10.测量变换器是提供与输入量有给定关系的输出量的器件。
传感器是第一级的测量变换。
11.漂移：测量器具的计量特性随时间的慢变化。
12.误差分类：（根据误差统计特征）系统误差、随机误差、粗大误差。
一般粗大误差可以剔出。
随机误差不可能被修正。
13.常用误差表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差、分贝误差。
14.描述测量结果可信程度的规范化术语有：测量精密度、测量正确度、测量准确度（精确度）和测量不确定度。
15.测量精密度：测量结果中随机误差大小的程度。
测量正确度:测量结果中系统误差大小的程度。
测量准确度（精确度）：测量结果和被测量真值之间的一致程度。
机械工程测试技术基础讲稿(第二部分)
在本讲稿的第一部分中，我们介绍了机械工程测试技术的基本概念。在本讲 稿的第二部分中，我们将深入探讨现阶段的机械工程测试技术及其应用。
现阶段的机械工程测试技术
1 非破坏性测试
2 破坏性测试
通过测量和分析材料和结构的特征，以 确定其性能和质量。
通过将材料和结构加载到破坏点以评估 其强度和耐久性。
3 可靠性测试
4 环境测试
确定产品在实际使用条件下工作的可靠 性和寿命。
评估产品在不同环境条件下的性能。
测试方法和目的
1 实验室测试
使用标准化设备和程序对材料和结构进行控制和监测。
2 现场测试
在实际工作环境中对产品进行测试，以评估其性能和可靠性。
3 目的
确定产品的强度、耐久性、可靠性，并提供改进建议。
测试飞机、卫星、火箭等 的结构和材料。
能源工程
测试发电设备、输配电系 统等的性能。
机械工程测试技术的发展趋势
1
自动化
测试过程的自动化和智能化。
2
数字化
利用计算机模拟和仿真进行测试。
3
绿色化
减少对环境的影响，提高测试的可持续性。
机械工程测试技术的分类
材料测试
对金属、塑料等材料进行 物理、化学、力学等方面 的测试和分析。
结构测试
对组件、装配体和整体结 构进行性能和安全性测试。
可靠性测试
对产品在实际使用条件下 的可靠性和寿命进行测试 和评估。
常见的机械工程测试技术
拉伸测试
评估材料的强度和延展性。
冲击测试
评估材料的抗冲击性能。
疲劳测试
评估材料和结构在交变载荷条件下的寿命。
机械工程测试技术课后答案第二章
2-1 一个测试系统与其输入和输出间的关系各有哪几种情形？试分别用工程实例加以说明。
答：测试系统与输入、输出的关系大致可以归纳为以下三类问题：(1)当输入和输出是可观察的或已知量时，就可以通过他们推断系统的传输特性，也就是求出系统的结构与参数、建立系统的数学模型。
此即 系统辨识 问题。
(2)当系统特性已知，输出可测时，可以通过他们推断导致该输出的输入量，此即滤波与预测问题，有时也称为载荷识别问题。
(3)当输入和系统特性已知时，则可以推断和估计系统的输出量，并通过输出来研究系统本身的有关结构参数，此即系统分析问题。
2-2什么是测试系统的静特性和动特性？两者有哪些区别？如何来描述一个系统的动特性？答：当被测量是恒定的或是缓慢变化的物理量时，便不需要对系统做动态描述，此时涉及的就是系统的静态特性。
测试系统的静态特性，就是用来描述在静态测试的情况下，实际的测试系统与理想的线性定常系统之间的接近程度。
静态特性一般包括灵敏度、线性度、回程误差等。
测试系统的动态特性是当被测量（输入量）随时间快速变化时，输入与输出（响应）之间动态关系的数学描述。
静特性与动态性都是用来反映系统特性的，是测量恒定的量和变化的量时系统所分别表现出的性质。
系统的动态特性经常使用系统的传递函数和频率响应函数来描述。
2-3传递函数和频率响应函数均可用于描述一个系统的传递特性，两者有何区别？试用工程实例加以说明。
答：传递函数是在复数域中描述系统特性的数学模型。
频率响应函数是在频域中描述系统特性的数学模型。
2-4 不失真测试的条件时什么？怎样在工程中实现不失真测试？答：理想情况下在频域描述不失真测量的输入、输出关系：输出与输入的比值为常数，即测试系统的放大倍数为常数；相位滞后为零。
在实际的测试系统中，如果一个测试系统在一定工作频带内，系统幅频特性为常数，相频特性与频率呈线性关系，就认为该测试系统实现的测试时不失真测试。
在工程中，要实现不失真测试，通常采用滤波方法对输入信号做必要的预处理，再者要根据测试任务的不同选择不同特性的测试系统，如测试时仅要求幅频或相频的一方满足线性关系，我们就没有必要同时要求系统二者都满足线性关系。
《机械测试技术2》课件-系统动静态特性测定
系统动静态特性测定系统动静态特性测定一、测试系统静态特性的测定二、测试系统动态特性的测定一、测试系统静态特性的测定（一）静态特性的测定一种特殊的测试，通过选择经过校准的标准静态量作为系统输入，求出其输入、输出特性曲线。
标准输入量的误差应当是所要求测试结果误差的1/3～1/5或更小。
xy A（二）标定过程1.作输入-输出特性曲线将标准量在满量程范围内均匀地等分成个n 输入点，按正反行程进行相同的m 次测量，得到2 m 条输入、输出特性曲线；%100}{max11AH H i =%100}{2max2AH H i =H2i各点重复性误差最⼤值H1代表正行程的重复性误差2.求重复性误差xy AH1i各点重复性误差最⼤值H2代表反行程的重复性误差)(1)(1122111∑∑====m j ijimj iji ymy ym y xy A3.求作正反行程的平均输入-输出曲线y 1ij 代表正行程第j次曲线第i点的值y 2ij 代表反行程第j次曲线第i点的值)(21%100||21max12i i i i i y y y A y y h +=−=xy A回程误差4.求回程误差y A定度曲线5.定度曲线)(21%100||21max12iiiiiyyyAyyh+=−=x6.求作拟合直线，计算非线性度和灵敏度xy A%100×=AB非线性度（误差）xyS ΔΔ=B:定度曲线与拟合直线的最大偏差A:标称输出范围（全量程）灵敏度二、测试系统动态特性的测定二、测试系统动态特性的测定（一）频率响应法频率响应法：频率特性的测试，即正弦激励法通常对测试装置施加峰值为20% 量程左右的正弦信号，其频率自足够低的频率开始，以增量方式逐点增加到较高频率，直到输出量减少到初始输出幅值的一半为止，即可得A(w)和ϕ(w)。
1.一阶装置时间常数的确定ϕ(ω) = −arctg τω2)(11)(ωτω+=A 用A(w)或ϕ(ω)即可求出τ。