雨天路面反射特性的测试系统

2018年4月第29卷一第2期

照明工程学报

ZHAOMING GONGCHENG XUEBAO

Apr.一2018

Vol.29一No.2雨天路面反射特性的测试系统

王一刚，李文宜，刘木清，沈海平

(复旦大学电光源研究所，先进照明技术教育部工程研究中心，上海一200433)

摘一要:介绍了在实验室内模拟降雨并进行雨天路面反射特性测试的系统及方法三该测试系统采用成像式的亮度测量方法，相比一般描点式的亮度测量方法，对于路面亮度测量具有更高准确度三亮度计可以实现0? 180?观察角度(C角度)扫描，卤钨灯光源可以实现0? 90?入射角度(γ角度)扫描三整个测量过程由计算机自动控制，从而使得亮度计和光源的角度扫描与数据获取和处理同步三按照目前国内路面材料现状，采集了20块不同材料二新旧的路面样品作为测量样本，设置三种不同潮湿程度对其反射特性进行了测试三由于测试过程中路面湿度会产生变化从而影响其反射特性，因此采用了多块路面样本进行循环错位测试然后拼接数据的方法，从而在保证测量准确度的同时优化了测量效率三

关键词:道路照明；湿路面；路面反射；简化亮度系数；成像亮度计

中图分类号:TM923一一文献标识码:A一一DOI:10.3969∕j.issn.1004-440X.2018.02.006

Measurement System for Reflection Property of Wet Road Surface WANG Gang，LI Wenyi，LIU Muqing，SHEN Haiping (Institute for Electric Light Sources，Fudan University，Engineering Research Center of Advanced Lighting Technology，

Ministry of Education，Shanghai一200433，China)

Abstract:This paper introduces a measurement system and method for reflection properties of wet road surfaces，by rain simulation in the laboratory.The measurement system uses imaging luminance measurement method，which is more accurate for road luminance measurement than the spot luminance measurement method.The luminance meter can be rotated from0to180degree，which makes the observation angle(C)range.The tungsten halogen lamp can be rotated from0to90degree，which makes the incident angle(γ)range of the light source.All the measurement is controlled by the computer，so that the rotation of the luminance meter and light source，is synchronized with the data acquisition and processing.According to the common materials of road surfaces in China，20samples of different materials，old and new are collected.Three wet statuses are prepared for measurement.Since the reflection property of

a road surface will change due to its change of moisture as time goes by，we make a singleγangle scanning

for several road samples one by one，and then put the data together to obtain the whole data table.This method optimizes the measurement efficiency，meanwhile guarantees the measurement accuracy.

Key words:road lighting；wet road surface；road surface reflectance；reduced luminance coefficient；

imaging luminance meter

通信作者:沈海平，Email:shenhaiping＠https://www.360docs.net/doc/1b7758711.html,

万方数据

测试系统的特性

第4章测试系统的特性一般测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中传感器将反映被测对象特性的物理量（如压力、加速度、温度等）检出并转换为电信号，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对电信号用硬件电路进行处理或经A/D变成数字量，再将结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。测试系统见图4-1所示。根据测试任务复杂程度的不同，测试系统中每个环节又可由多个模块组成。例如，图4-2所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由带通滤波器、A/D变换器和快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）分析软件三部分组成。测试系统中传感器为振动加速度计，它将机床轴承振动信号转换为电信号；带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低频干扰信号和对信号进行放大，A/D变换器用于对放大后的测量信号进行采样，将其转换为数字量；FFT分析软件则对转换后的数字信号进行快速傅里叶变换，计算出信号的频谱；最后由计算机显示器对频谱进行显示。要实现测试，一个测试系统必须可靠、不失真。因此，本章将讨论测试系统及其输入、输出的关系，以及测试系统不失真的条件。图4-1 测试系统简图图4-2 轴承振动信号的测试系统

4.1 线性系统及其基本性质机械测试的实质是研究被测机械的信号)(t x （激励）、测试系统的特性)(t h 和测试结果)(t y （响应）三者之间的关系，可用图4-3表示。 )(t x )(t y )(t h 图4-3 测试系统与输入和输出的关系它有三个方面的含义：（1）如果输入)(t x 和输出)(t y 可测，则可以推断测试系统的特性)(t h ；（2）如果测试系统特性)(t h 已知，输出)(t y 可测，则可以推导出相应的输入)(t x ；（3）如果输入)(t x 和系统特性)(t h 已知，则可以推断或估计系统的输出)(t y 。这里所说的测试系统，广义上是指从设备的某一激励输入（输入环节）到检测输出量的那个环节（输出环节）之间的整个系统，一般包括被测设备和测量装置两部分。所以只有首先确知测量装置的特性，才能从测量结果中正确评价被测设备的特性或运行状态。理想的测试装置应具有单值的、确定的输入/输出关系，并且最好为线性关系。由于在静态测量中校正和补偿技术易于实现，这种线性关系不是必须的（但是希望的）；而在动态测量中，测试装置则应力求是线性系统，原因主要有两方面：一是目前对线性系统的数学处理和分析方法比较完善；二是动态测量中的非线性校正比较困难。但对许多实际的机械信号测试装置而言，不可能在很大的工作范围内全部保持线性，只能在一定的工作范围和误差允许范围内当作线性系统来处理。线性系统输入)(t x 和输出)(t y 之间的关系可以用式（4-1）来描述 )()(...)()()()(...)()(0111101111t x b dt t dx b dt t x d b dt t x d b t y a dt t dy a dt t y d a dt t y d a m m m m m m n n n n n n ++++=++++------ （4-1）当n a ，1-n a ，…，0a 和m b ，1-m b ，…，0b 均为常数时，式（4-1）描述的就是线性系统，也称为时不变线性系统，它有以下主要基本性质：（1）叠加性若 )()(11t y t x →，)()(22t y t x →，则有

路面反光性能

路面反光性能一、概述入射击到路面上的光，一部分被路面所反射，另一部分则被路面吸收。被反射的这部分光到达观察者的眼睛，产生明亮的感觉。因此，观察者所感受到的是路面亮度，而不是照度。路面上的亮度和照度有联系，但又不同。路面上某点的照度只和灯具本身的光度特性以及该点相对于灯具的几何位置有关，而亮度除了和上述因素不关外还和路面一身的反光性能有关。正因为路面反光性能在决定道路照明效果中起着如此重要的作用，因此国外有许多科学工作者很早就开始对路面反光理论进行研究。如波格（Bouguer，1970）在对粗糙路面的研究中，假定每一种表面均可视为由大量的朝向不同的颗粒或多面体所组成，每一颗粒或多面体均镜外反射光。沙贝（Sabey，1971）认为路面可根据其宏观和微观结构来描述，见图4-3。在干燥条件下，决定入射到路面上的光被反射的方式，这两种宏观和微观结构均起作用。在潮湿条件下，微观结构被淹没且变成镜面，使反射主要取决于宏观结构。但这些理论均未能导出用定量词汇描述反光性能的方法。目前，完整确定路面反光性能的唯一方法是用一套所谓亮度系数来描述。二、用亮度系数描述路面路面的反光性能可用亮度系数来描述。亮度系数q定义为由一个灯具在某一面元上产生的亮度与同一面元上水平照度之比值，即（9页有一公式）亮度系数取决于路面材料的性质以及观察者和灯具相对于路面上所考察的那一点的相对位置，如图4-4所示。就驾驶员所关心的道路重要路段（驾驶员前方60~160m）和标准观察高度（1.5m）而言，观察角α仅在0.5?~1.5°之间变化。测量表明，在这个α范围内，q对α的依赖可以忽略●。因此，通常保持α=1?来决定亮度系数。此外，大多数路面几乎完全是各向同性的，而且路面宽度即使达到25m，观察距离也大于60m，这时的观察平面秘路轴之间的角度δ也小于20?，因此通常δ角的影响也可以忽略。考虑了这两点，可以说亮度系数只取决于两个角度：

半刚性路面基层反射裂缝产生原因及防治措施

半刚性路面基层反射裂缝产生原因及防治措施摘要：半刚性路面裂缝是沥青路面常见的病害，发展程度严重时，影响道路使用性能和安全，本文通过分析半刚性路面裂缝的形成机理和扩展模式及其对路面的危害，最后针对影响裂缝形成和扩展的因素提出了相应的防治措施。关键词：反射裂缝；半刚性路面；半刚性基层；防治措施随着高等级公路的里程不断增加，以无机结合料稳定粒料（土）类为基层，沥青混凝土为面层的半刚性路面被广泛使用于高等级路面。因为半刚性路面具有两个较为明显的特点，其一，具有较高的强度和承载力。一般来说，半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压弹性模量，并具有一定的抗弯拉强度，且都随着龄期的增加而不断增加，因此，半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载承受能力。其二，半刚性基层强度大，使得其上沥青面层弯拉应力值较小，从而提高了沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力。鉴于半刚性沥青路面强度、平整度及抗行车疲劳性能等优点，半刚性基层已成为目前中国公路路面基层的主要形式。然而随着这种结构的大量使用，发现其存在着严重的裂缝问题，并已成为该结构的主要问题。反射裂缝是沥青路面裂缝的主要形式，它的存在破坏了路面结构的整体性和连续性，并一定程度上导致结构强度的削弱（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等）。而且随着雨水和雪水的浸入，基层变软，在大量行车荷载反复作用下，导致路面强度大大降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青面层碎裂，加速沥青路面的破坏，影响路面的使用性能。 1反射裂缝的类型对于半刚性基层沥青路面，反射裂缝指由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化下产生收缩开裂，此种基层材料先开裂而后沿开裂基层向上方反射到沥青面层而形成的裂缝，或者在行车荷载作用下，裂缝沿已开裂半刚性基层向上扩展而形成的裂缝。很显然，反射裂缝的产生主要是刚性基层已先开裂，再经行车或温度、湿度变化而引起沥青面层裂缝。沥青路面开裂的原因和形式是多种多样的，主要包括两种：一是荷载型裂缝，主要是由于行车荷载作用产生的；二是非荷载型裂缝，其主要类型是温度裂缝。它包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝两种。根据研究资料表明，半刚性路面的反射裂缝主要是非荷载型裂缝，由温度引起的。 2反射裂缝的形成机理

电磁波界面反射特性理解 + 仿真分析

电磁波界面反射特性理解 + 仿真分析要求一束 5W 的线偏振光以φ= 45 度方位角振动，垂直入射到玻璃 - 空气表面，该光束波长 0.6 m ，玻璃介质折射率 1.54 @0.6 m ，当入射角从 0-70 度变化时，通过给定条件，分别完成如下要求： 1 建立反射光强 ()?θ,,n I 的数学模型； 2 画出该光束反射光的光强曲线()θ-I ； 3 分析该反射光束的偏振方向或者偏振态变化，画出偏振方向变化曲线()θφ-和偏振光束相位变化曲线()θφ-。（注：光束从光密到光疏的界面，在入射角θ从 0-70 度变化中，包括了临界角c θ） 1.反射光的光强曲线()θ-I 数学模型：将这三种光波的电矢量振动方向都分解成两个分量，一个垂直于入射面，称为垂直分量s ；另一个平行于入射面，称为平行分量p ，这两个分量互相垂直。而任何偏振光都可以分解为互相垂直的两个分量，可以得出反射光强公式： 212212'21'11'1**,/,/,p p s s p p p s s s p s A r A r I A I A A r A A r I I I +=∴===+=

菲涅尔公式有：()()()() 21212121tan tan ,sin sin θθθθθθθθ+--=+--=p s r r ；因为偏振光以φ= 45 度方位角振动，所以2/11I A A p s ==，折射定律有2211sin sin θθn n =，由此可以求出反射光的光强曲线()θ-I 。仿真：分析：入射角从0°增加，刚开始大部分入射光发生折射，少数入射光发生反射，所以光强值很小，随着入射角的增加，在接近临界角时大部分光发生反射，少部分光发生折射，此时反射光强快速增加，当入射角大于临界角后发生全反射，反射光强与入射光强相等。 2.偏振方向变化曲线()θφ- 数学模型：反射光有'1'1tan p s A A =φ ，其中φ为偏振方向，因为 p p p s s s A A r A A r 1'11'1/,/==，且p s A A 11=，可得p s r r /tan =φ。可以得到偏振方向变化曲线()θφ-。

测试系统的基本特性

第4章测试系统的基本特性 4．1 知识要点 4.1.1测试系统概述及其主要性质 1.什么叫线性时不变系统？设系统的输入为x (t )、输出为y (t )，则高阶线性测量系统可用高阶、齐次、常系数微分方程来描述： )(d )(d d )(d d )(d 01111t y a t t y a t t y a t t y a n n n n n n ++++--- )(d )(d d )(d d )(d 01111t x b t t x b t t x b t t x b m m m m m m ++++=--- （4-1）式（4-1）中，a n 、a n -1、…、a 0和b m 、b m -1、…、b 0是常数，与测量系统的结构特性、输入状况和测试点的分布等因素有关。这种系统其内部参数不随时间变化而变化，称之为时不变（或称定常）系统。既是线性的又是时不变的系统叫做线性时不变系统。 2.线性时不变系统具有哪些主要性质？（1）叠加性与比例性：系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和。（2）微分性质：系统对输入微分的响应，等同于对原输入响应的微分。（3）积分性质：当初始条件为零时，系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。（4）频率不变性：若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号。 4.1.2测试系统的静态特性 1.什么叫标定和静态标定？采用什么方法进行静态标定？标定有何作用？标定的步骤有哪些？标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程。静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。静态标定方法：在全量程范围内均匀地取定5个或5个以上的标定点（包括零点），从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值（称标定的正行程），然后再倒序由高至低依次输入预定的标定值，直至返回零点（称标定的反行程），并按要求将以上操作重复若干次，记录下相应的响应－激励关系。标定的主要作用是：确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度

路面亮度系数与LED路灯配光设计

路面亮度系数与LED路灯配光设计虽然LED是西方发明的，并由日本人在蓝光LED方面的关键贡献而得以在通用照明领域广泛应用。但在LED户外照明应用的推广力度上，我国已远远走在世界的前列。随着LED 路灯的广泛应用，不仅相关生产厂家，甚至众多领导都对LED路灯的各种参数烂熟于心。这在其他国家是非常罕见的。充分体现了我国各级主管领导对低碳节能产业的大力支持。无论是各种研讨会还是照明相关网站或期刊都对路灯设计有不少报道和讨论。但这些讨论似乎都不约而同地忽略了被照射的对象，路面材料本身的特性。道路照明的目的是增加道路交通的安全性、流量和舒适性。通过照亮路面及其周围环境使路面上的目标为驾驶员所见。对司机来说就是照亮路面。司机所感受的路面亮度取决于两个因素，照射道路的光源和路面材料对光的反射特性。我们观察到路面有一定亮度是因为路灯所发出的光经过路面材料反射后进入了人眼。司机从环境中获取的有用视觉信息的主要体现是景物和路面亮度的差异。也就是说，司机能够区分路面上存在除路面以外的其他物体主要根据物体比道路表面亮或暗。而物体与路面的亮度对比取决与物体与路面具有不同的反射特性。各国都非常重视本国实际路面亮度系数的测量工作。古川等调查了日本常用的密粒沥青混凝土和新开发的排水性铺装两种路面材料在铺设后1-9年中反射率的变化情况。尽管澳大利亚和新西兰在1982年已经对本国的路面亮度系数进行过测量，但随着各种新型路面铺装材料的广泛应用，2009年又重新对亮度系数进行了更加广泛的测量工作。重新测量的结果表明，实际路面亮度系数远低于原有测量值，也就是说按照原有数据设计的路面照明无法达到合理的亮度要求。美国、英国、挪威、芬兰等国家也都在近年开展了相应的测试工作。细化评测不同地域、不同气候下不同路面材料的亮度系数对于各区域的节能优化设计具有重要意义。遗憾的是，尽管我国是世界上公路里程数第二的国家，我们尚没有我国道路反射特性的广泛调研数据。目前，浙江大学和深圳市灯光环境管理中心正在合作对深圳地区路面材料进行采样测量，这是对我国路面亮度反射系数的第一次实际测量。道路照明质量评价看亮度

(完整版)植物反射波谱特征

健康的绿色植被的光谱反射特征地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。健康的绿色植被，其光谱反射曲线几乎总是呈现“峰和谷”的图形，可见光谱内的谷是由植物叶子内的色素引起的。例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0.45um和0.67um（常称这个谱带为叶绿素吸收带）的能量。植物叶子强烈吸收蓝区和红区的能量，而强烈反射绿区能量，因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。除此之外，叶红素和叶黄素在0.45um（蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育，它会减少甚至停止叶绿素的产生。这将导致叶绿素的蓝区和红区吸收带减弱，常使红波段反射率增强，以至于我们可以看到植物变黄（绿色和红色合成）。从可见光区到大约0.7um的近红外光谱区，可看到健康植被的反射率急剧上升。在0.7-1.3um区间，植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。健康绿色植物在0.7-1.3um间，的光谱特征的反射率高达（45%-50%），透过率高达（45%-50%），吸收率低至（<5%）。植物叶子一般可反射入射能量的40%-50%，其余能量大部分透射过去，因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少（一般少于5%）。在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76um附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。

第二章习题

第二章测试系统的基本特性（一）填空题 1、某一阶系统的频率响应函数为121 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和222 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和。 3、当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 4、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。 5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有关系为最佳。（二）选择题 1、不属于测试系统的静特性。（1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数 2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统响应的卷积。（1）正弦（2）阶跃（3）脉冲（4）斜坡 3、两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。（1） )()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、一阶系统的阶跃响应中，超调量。（1）存在，但<5％（2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在（4）不存在 5、忽略质量的单自由度振动系统是系统。（1）零阶（2）一阶（3）二阶（4）高阶 6、一阶系统的动态特性参数是。（1）固有频率（2）线性度 (3)时间常数（4）阻尼比 7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值倍所经过的时间作为时间常数。

有源频率选择表面反射特性的分析

- 1 - 有源频率选择表面反射特性的分析寇松江东南大学毫米波国家重点实验室，南京 (210096) E-mail ：kousongjiang@https://www.360docs.net/doc/1b7758711.html, 摘要：本文使用CST 仿真分析软件，采用电抗加载的方法研究了有源频率选择表面的反射特性，分析了工作于X 频段的方环缝隙型、四腿环缝型、Y 形环缝型三种透波型FSS 结构，给出了其谐振特性与所加载电抗的变化关系。有源FSS 中的有源器件可等效为某种形式的电抗，通过电抗加载的分析，可为有源FSS 的分析与设计提供理论依据。关键词：有源频率选择表面，电抗加载，反射系数中图分类号：TN011 1．引言频率选择表面（FSS ）是军事隐身技术的重要组成部分，在军事领域有着非常重要的作用。使用无源FSS 构成的装备,一旦成型，其谐振频率、工作带宽等电磁特性均无法改变，不能灵活地适应外部电磁环境的变化。使用有源FSS ，就可以克服这些缺陷。有源FSS 是指在FSS 中加入PIN 管或变容二极管等有源器件构成的FSS 结构，通过调节有源器件偏置电压或偏置电流，可改变FSS 的谐振特性[1]。从等效电路角度看，有源器件可等效为电抗，而电抗加载可以改变FSS 的谐振特性[2] [3]，因此,通过对FSS 进行电抗加载的分析,可以为有源FSS 的分析提供依据 [4]。本文使用CST 仿真分析软件，利用电抗加载的方法研究有源FSS 。首先对文献中记载的算例进行了仿真分析，并与文献结果进行比对，证明了此种分析方法的可行性；然后分析了工作于X 频段的方环缝隙型、四腿环缝型、Y 形环缝型三种有源FSS 的谐振特性，给出了反射系数与所加载电抗的变化关系,为有源FSS 的分析提供依据。 2．仿真结果与文献的对比（圆环缝隙型有源FSS 的分析）图1 圆环缝隙型FSS 单元结构图2 仿真结果与文献的对比 A.E.Martynyuk 等学者对圆环缝隙单元组成的FSS 进行了电抗加载的分析[5]，圆环缝隙型FSS 单元结构如图1,该单元被印刷在厚0.102mm 的介质板上，介质板的介电常数为r ε=2.4,圆环外径r 1=4.03mm,内径r 2=3.5mm,阵列周期D x =11.43mm,D y =10.13mm, 电抗加载

一、二阶系统频率特性测试与分析

【实验目的】 1. 掌握测量典型一阶系统和二阶系统的频率特性曲线的方法； 2. 掌握软件仿真求取一、二阶系统的开环频率特性的方法； 3. 学会用Nyquist 判据判定系统的稳定性。【实验设备与软件】 1. labACT 实验台与虚拟示波器 2. MATLAB 软件【实验原理】 1.系统的频率特性测试方法对于现行定常系统，当输入端加入一个正弦信号)sin()(t X t X m ωω=时，其稳态输出是一个与输入信号频率相同，但幅值和相位都不同的正弦信号 )si n ()()si n ()(ψωωψω+=+=t j G X t Y s Y m m 。幅频特性：m m X Y j G /)(=ω，即输入与输出信号的幅度比值，通常转换成 )(lg 20ωj G 形式。相频特性：)(arg )(ωω?j G =，可以直接基于虚拟示波器读取，也可以用“李沙育图行”法得到。可以将用Bode 图或Nyquist 图表示幅频特性和相频特。在labACT 试验台采用的测试结构图如下：被测定稳定系统对于实验就是有源放大电路模拟的一、二阶稳定系统。 2.系统的频率测试硬件原理 1）正弦信号源的产生方法频率特性测试时，一系列不同频率输入正弦信号可以通过下图示的原理产生。按

照某种频率不断变化的数字信号输入到DAC0832，转换成模拟信号，经一级运放将其转换为模拟电压信号，再经过一个运放就可以实现双极性电压输出。根据数模转换原理，知 R V N V 8012 - = (1) 再根据反相加法器运算方法，得 R R R V N V N V R R V R R V 1281282282201210--=??? ??+-?-=???? ??+-= (2) 由表达式可以看出输出时双极性的：当N 大于128时，输出为正；反之则为负；当输入为128时，输出为0. 在labACT 实验箱上使用的参考电压时5V 的，内部程序可以产生频率范围是对一阶系统是0.5 H Z ~64H Z 、对二阶系统是0.5 H Z ~16 H Z 的信号，并由B2单元的OUT2输出。 2）被测对象输出信号的采样方法对被测对象的输出信号夏阳，首先将其通过LM324与基准电压进行比较嵌位，再通过CD14538进行脉冲整形，一保证有足够的IRQ 采样时间，最后将信号送到处理器的IRQ6脚，向处理器申请中断，在中断中对模拟量V y 进行采样并模数转换，进而进行处理与计算幅值与相位。途中采用ADC089采集模拟量，以单极性方式使用，所以在出现振荡的情况下需要加入一个二极管，将V y 出现负值时将其直接拉倒0。

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。对于一个二阶系统，当3.0n <ωω时，测试装置选择阻尼比为~的范围内，能够得到较好的相位线性特性。当3n >ωω时，可以用反相器或在数据处理时减去固定的180°相位差来获得无相位差的结果，可以认为此时的相位特性满足精确测试条件。 2-5 进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为MPa ，将它与增益为nC 的电荷放大器相连，电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V 。试计算这个测试系统的总灵敏度。当压力变化为时，记录笔在记录本上的偏移量是多少？答：由题意知此系统为串联系统，故而 1S =MPa ，2S =nC,3S =20mm/V 故可得

测试系统特性分析

3测试系统特性分析要进行测试，首先面临的就是如何选择和使用测试装置的的问题，从信号流的角度来看，测试装置的作用就是把输入信号（被测量）进行某种加工处理后将其输出，也就是输出信号（测试结果）。测试装置对信号做什么样的加工，是有测试装置的特性决定的，所以测试装置的特性直接关系测试的准确度和精度。由于受测试系统的特性以及信号传输过程中的干扰影响，输出信号的质量必定不如输入信号的质量。为了正确地描述或反映北侧的物理量，实现“精确测试”或“不失真测试”，测试系统的选择及其传递特性的分析就显得非常重要。测试系统是指由传感器、信号调理电路、信号处理电路、记录显示设备组成并具有获取某种信息之功能的整体。测试系统的复杂程度取决于被测信息检测的难易程度以及所采用的实验方法。对测试系统的基本要求是可靠、实用、通用、经济。 3.1 概述 3.1.1测试系统的基本要求测试系统的组成如图3-1所示，由于测试目的和要求不同，测量对象又千变万化，此测试系统的组成、复杂程度都有很大差别。最简单的测试系统如用来进行温度测试的仅仅是一个液柱式温度计，而较完整的动态特性测试系统，其组成相当复杂。测试系统的概念是广义的，在测试信号流通过程中，任意连接输入、输出并有特定功能的部分，均可视为测试系统。图3-1 测试系统与其输入、输出关系图对测试系统的基本要求就是使测试系统的输出信号能够真实地反映被测物理量的变化过程，不使信号发生畸变，即实现不失真测试。任何测试系统都有自己的传输特性，当输入信号用x(t)表示，测试系统的传输特性用h(t)表示，输出信号用y(t)表示，则通常的工程测试问题总是处理x(t)、h(t) 和y(t)三者之间的关系，如图3-1所示，即：（1）若输入x(t )和输出y(t)是已知量，则通过输入、输出就可以判断系统的传输特性；（2）若测试系统的传输特性h(t)已知，输出y(t)可测，则通过h(t)和y(t)可推断出对应于该输出的输入信号x(t)；（3）若输入信号x(t)和测试系统的传输特性h(t)已知，则可推断和估计出测试系统的输出信号y(t)。从输入到输出，系统对输入信号进行传输和变换，系统的传输特性将对输入信号产生影响，因此，要使输出信号真实地反映输入的状态，测试系统必须满足一定的性能要求。一个理想的测试系统应该具有如下特征（1）输入、输出应该具有一一对应关系，即单一的、确定的输入输出关系，对应于每个确定的输入量都应有唯一的输出量与之对应。（2）其输出和输入成线性关系，且系统的特性不应随时间的推移发生改变，满足上述要求的系统是线性时不变系统。

光波在介质中界面上的反射及透射特性的仿真

西安邮电大学光学报告学院：电子工程学生姓名：专业名称：光信息科学与技术班级：光信1103班

设计名称：光波在介质中界面上的反射及透射特性的仿真一、课程设计目的 1．掌握反射系数及透射系数的概念； 2．掌握反射光与透射光振幅和相位的变化规律； 3．掌握布儒斯特角和全反射临界角的概念。二、任务与要求对n1=1、n2=1.52及n1=1.52、n2=1的两种情况下，分别计算反射光与透射光振幅和相位的变化，绘出变化曲线并总结规律。三、课程设计原理光在介质界面上的反射和折射特性与电矢量的振动方向密切相关。由于平面光波的横波特性，电矢量可在垂直传播方向的平面内的任意方向上振动，而它总可以分解成垂直于入射面振动的分量和平行于入射面振动的分量，一旦这两个分量的反射、折射特性确定，则任意方向上的振动的光的反射、折射特性也即确定。菲涅耳公式就是确定这两个振动分量反射、折射特性的定量关系式。（1）s分量和p分量

p s m E E t E E r im tm m im rm m ,,,0000=== 垂直入射面的振动分量- -s 分量平行入射面的振动分量- -p 分量定义：s 分量、p 分量的反射系数、透射系数分别为（2）反射系数和透射系数定义：s 分量、p 分量的反射系数、透射系数分别为 p s m E E t E E r im tm m im rm m ,,,0000=== （3）菲涅耳公式已知界面两侧的折射率21n n 、和入射角1θ，就可由折射定律确定折射角2θ；进而可由菲涅耳公式求出反射系数和透射系数。绘出如下按光学玻璃（n=1.5）和空气界面计算，在21 n n <（光由光疏介质射向光密介质）和21n n >（光由光密介质射向光疏介质）两种情况下，反射系数、透射系数随入射角1θ的变化曲线。

测试技术第二章答案

测试技术第二章答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-

8 第二章习题 2-1：典型的测量系统有几个基本环节组成其中哪个环节的繁简程度相差最大典型的测试系统，一般由输入装置、中间变换装置、输出装置三部分组成。其中输入装置的繁简程度相差最大，这是因为组成输入装置的关键部件是传感器，简单的传感器可能只由一个敏感元件组成，如测量温度的温度计。而复杂的传感器可能包括敏感元件，变换电路，采集电路。有些智能传感器还包括微处理器。 2-2：对某线性装置输入简谐信号x(t)=asin(φω+t )，若输出为y(t)=Asin(Φ+Ωt )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用不等式等数学语言描述它们之间的关系。 x(t)=asin(φω+t )→y(t)=Asin(Φ+Ωt ), 根据线性装置的输入与输出具有的频率保持特性可知，简谐正弦输入频率与输出频率应相等，既有：Ω=ω，静态灵敏度：K=a A = 常数，相位差：△??-Φ== 常数。 2-3：传递函数和频响函数在描述装置特性时，其物理意义有何不同？传递函数定义式：H （s ）=)()(s x s y =0 1110111a s a s a s a b s b s b s b n n n n m m m m ++++++++---- ，其中s=+αj ω称拉氏算子。H(s)是描述测量装置传输，转换特性的数学模型，是以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，与装置或结构的物理特性无关。频率响应函数定义式： H （ωj ）=)()(ωωj x j y =0 1110111)())()()()(a j a j a j a b j b j b j b n n n n n n n n ++++++++----ωωωωωω 反映了信号频率为ω时输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。频率响应函数H （ωj ）是在正弦信号激励下，测量装置达到稳态输出后，输出与输入之间关系的描述。H （s ）与H （ωj ）两者含义不同。 H （s ）的激励不限于正弦激励。它不仅描述了稳态的也描述了瞬态输入与输出之间的关系。 2-4：对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=0.6～0.7？当阻尼比ζ= 0.6～0.7时，从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，而且水平段最长。这意味着工作频率范围宽，即测量装置能在0～0.5ω的较大范围内保持近于相同的缩放能力。满足了A(ω)= C 的不失真测量条件。

路面反射裂缝的处理技术

路面反射裂缝的处理技术［建筑工程］沥青路面、水泥混凝土路面建成投入使用后,随着使用年限的延长,会出现各种不同的病害,反射裂缝则是最普遍,也是对公路损害最严重的一种病害。交通部公路司曾组织有关科研院校进行了课题研究,提出了包括沥青碎石联结层、级配碎石过渡层、土工布沥青膜的应力吸收等防止反射裂缝的多种方法。工程界也一直在研究、寻找一种能够较经济地解决此难题的新材料,经大量工程实践,业内专家发现,在道路罩面工程中应用无纺土工布,对解决路面反射裂缝病害有很大的促进作用。无纺土工布的特点无纺土工布的性能直接影响到防止反射裂缝的效果,某些型号规格的无纺土工布防止反射裂缝的效果很明显,而另一些型号规格的无纺土工布则会对沥青层产生不良反应。为了避免不适当的选用,各地应根据对已使用的无纺土工布的使用特性、材料特性、施工方法等进行调查分析,以便选用合适的无纺土工布布。用于道路路面结构防止反射裂缝的无纺土工布应具有以下工程特性: (1)良好的耐温性。沥青混合料热铺时的温度达150℃左右,改性沥青温度更高,要求无纺土工布材料在此温度下不仅不能溶化或软化,且能保持正常工作,要求能耐170℃以上的高温。 (2)抗拉强度大于或等于8kN/m,单位面积质量小于或等于200g/m2。

(3)良好的沥青吸附性。一般施工次序是先均匀喷洒沥青透层,再铺无纺土工布,无纺土工布应能吸收沥青并达到饱和。 (4)良好的柔性。良好的柔性包括韧性与表面硬度两种含义,韧性反映无纺土工布吸取冲击能量的能力,它可以近似地以材料的抗拉强度与延伸率之积量度、表面硬度一般以CBR(承载比)试验顶破度表示。 (5)良好的均匀性。无纺土工布为各向异性材料。为保证强度均匀,双向强度比不应大于1.2。一般应采用无纺土工布而不采用纺织土工布。 (6)抗耐老性。要求无纺土工布在路面使用年限内保持正常的工作状态。 (7)厚度要求。为防止加铺无纺土工布后造成沥青面层的不良效应(沥青层剥离破坏),应对无纺土工布的厚度进行严格控制,一般应小于2.0mm。防止反射裂缝作用分析由于基础有裂缝,沥青面层在使用中裂缝位置处容易产生开裂,形成反射裂缝。反射裂缝不仅使路面的使用性能老化,影响了行车的舒适性,而且还会导致路表水下浸,影响路基的强度和稳定性。更重要的是,在行车荷载的反复作用和周期性变化的环境温度影响下,裂缝会迅速向四周扩展,大大地缩短了沥青面层的使用寿命。一般认为,反射裂缝的产生和发展是由于温度变化和行车荷载及两者综合作用所致。由温度变化引起的反射裂缝称之为温度型反射裂缝,由行车荷载引起的反射裂缝称之为荷载型反射裂缝。

测试系统的特性

第四章测试系统的特性本章学习要求 1.建立测试系统的概念 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法 §4.1 测试系统概论测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。在测量工作中，一般把研究对象和测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。图4.1-2 系统、输入和输出 1)当输入、输出能够测量时(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。 4.1.1 对测试系统的基本要求理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。许多实际测量装置无法在较大工作范围内满足线性要求，但可以在有效测量范围内近似满足线性测量关系要求。 4.1.2线性系统及其主要性质若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述 a n y(n)(t)+a n-1y(n-1)(t)+…+a1y(1)(t)+a0y(0)(t) = b m x(m)(t)+b m-1x(m-1)(t)+b1x(1)(t)+b0x(0)(t)

其中a0，a1，…，an和b0，b1，…，bm均为常数，则称该系统为线性定常系统。一般在工程中使用的测试装置、设备都是线性定常系统。线性定常系统有下面的一些重要性质： ☆叠加性系统对各输入之和的输出等于各单个输入所得的输出之和，即若 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t)。。则 x1(t)±x2(t) → y1(t)±y2(t) ☆比例性常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即若 x(t) → y(t)。。则 kx(t) → ky(t) ☆微分性系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即若 x(t) → y(t)。。则 x’(t) → y’(t) ☆积分性当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即若 x(t) → y(t)。。则∫x(t)dt →∫y(t)dt ☆频率保持性若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即若 x(t)=Acos(ωt+φx)。。则 y(t)=Bcos(ωt+φy) 线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。例如，在稳态正弦激振试验时，响应信号中只有与激励频率相同的成分才是由该激励引起的振动，而其它频率成分皆为干扰噪声，应予以剔除。 §4.2测试系统的静态响应特性

直线道路的 r ( x,y) 反射表和亮度计算

周士康，陈春根，许礼，王鹰华 (上海三思科技发展有限公司，上海201100) 摘要：亮度评价方法在道路照明评价中变得越来越重要，但有关亮度的计算工作却十分缺乏。虽然用CIE(国际照明委员会)提供的路面反射表r(β，γ)可以计算道路的亮度分布，但其实际的计算过程却很困难。分析其因难的根本原因是在于道路亮度分布是基于直角坐标而CIE的反射表却基于球坐标。本文引入了一个新的基于直角坐标的路面反射表，称为r(x，y)表。用r(x，y)表分析路面反射特性将更直观、形象面且更具有系统性，计算直线道路亮度分布也更容易。文章给出了r(x，y)表的导人方法，详细分析了不同路面性质时在沿道路方向和垂直道路方向上的反射系数变化规律，以及用r(x，y)表方便地计算单个车道和整个道路的亮度分布的方法。这将大大有利于分析给定灯具时道路的亮度如何分布，以及如何设计等亮度分布的灯具。关键词：道路照明；路面反射表；r(x，y)表；道路亮度分布；CIE 引言：在道路照明的评价方法中，亮度评价比照度评价更为恰当，特別是对于高速公路的照明更是如此。这是由于亮度依赖于司机的观察，它与道路交通事故是紧密相关的，而照度只依就仪器的测量。许多国家已经把亮度评价作为道路照明质量评价的主要方法[1-3]，亮度的计算在道路照明中变得越来越重要了。与传统灯具相比，LED可以比较容易地用各种透镜来改变其光强分布，因此LED 道路照明可以实现精确的光强分布，从而实现较高的道路照明亮度均匀性，而同时又能够满足一定的照度均匀性，以满足某些道路照明标准的要求。这种现实的可能性大大地增加了道路照明工程对首先满足均匀亮度分布而不是均匀照度分布的需求，这也提高了对LED灯具的道路照明亮度分布计算的要求。但由于其复杂性，这种计算在以前是技术上的弱项，关于照明亮度分布的分析还只能依赖于市售的照明软件，而这些软件的分析只能到有限的结果，而且是不能按设计者的要求进行分析。迄今为止道路照明方面亮度分布计算的文章还极少。本文的目标是改进道路亮度分布的计算方法，从而能更方便地设计等亮度分布的LED透镜。 l道路亮度分布计算的困难道路的亮度与许多因素相关，包括不同的路面类型，光线的方向，观察者的位置，观察的方向等。为了使得亮度分布的计算规范化，CIE(国际照明委员会)和

第二章测试系统的基本特性[1]

第二章测试系统的基本特性第一节概述测试的目的是为了准确了解被测物理量，而研究测试系统特性的目的则是为了能使系统尽可能准确真实地反映被测物理量，且为测试系统性能的评价提出一个标准。 1.测试系统能完成对某一物理量进行测取的装置，它即可以是一个单一环节组成的装置，如传感器，又可以是一个由多个功能环节组成的系统，如应变测量中的“传感器－应变仪－记录仪”。 2.对测试系统的基本要求工程测试的基本传输关系如图示，所要寻求的是输入x(t)，输出y(t),系统传输性三者的关系，即 1）由已知的系统的输入和输出量，求系统的传递特性。 2）由已知的输入量和系统的传递特性，推求系统的输出量。 3）由已知系统的传递特性和输出量，来推知系统的输入量。为使上述三种问题能由已知方便的确定未知，为此提出，对于一个测试来说，应具有的基本特性是：单值的、确定的输入-输出关系，即对应于每一个输入量都应只有单一的输出量与之对应，能满足上述要求的系统一般是线性系统。 3.测试系统的特性的描述对测试系统特性的描述通常有静态特性、动态特性、负载特性、抗干扰特性。 4.线性系统简介二、线性系统及其主要性质当系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可用常系数线性微分方程(2-1)来描述时，则称该系统为定常线性系统。线性系统有如下性质（以x(t) y(t)表示系统的输入、输出关系）： 1)叠加性

表明作用于线性系统的各个输人所产生的输出互不影响，这样当分析众多输人同时加在系统上所产生的总效果时，可以先分别分析单个输入(假定其他输入不存往)的效果，然后将这些效果叠加起来以表示总的效果。 2）比例特性若 x(t)→y(t) 则 3）微分性质系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数，即 4）积分性质系统对输入积分的响应等于对原输入响应的积分，即 5）频率保持性若输入为某一频率的间谐信号，则系统的稳态输出必是、也只是同频率的间谐信号。由于按线性系统的比例特性，对于某一已知频率ω有又根据线性系统的微分特性，有应用叠加原理，有现令输人为某一单一频率的简谐信号，记作t j e X t x ω0)(=，那么其二阶导数应为由此，得