吉林大学机械工程测试技术复习资料(DOC)

机械工程测试技术绪论

1、测试基本任务：—获取有用信号。

2、误差定义：测量误差=测量结果-真值

3、误差分类：系统误差、随机误差、粗大误差

4、误差表示：绝对误差，相对误差=绝对误差÷真值

第一章信号及其描述

1、信号分类：

2、傅里叶级数三角函数展开式

3、欧拉公式

4、傅里叶级数复数函数展开式

5、周期信号频谱具有三个特点：

（1）周期信号的频谱是离散的。

（2）每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸分量频率的公约数。（3）各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。

6、周期信号强度表示：

7、傅里叶变换对：

8、傅里叶变换的主要性质

1）奇偶虚实性：奇偶性不变，偶函数虚实性不变，奇函数虚实性相反。2）对称性：

3）时间尺度改变特性：

(1)当时间尺度压缩(k>1)时，图c其频谱的频带加宽，幅值降低。

(2)当时间尺度扩展(k<1)时，图a其频谱的频带边窄，幅值增高。

(3)压缩时间尺度,提高处理信号效率,后续处理频带加宽,容易失真。

(4)扩展时间尺度，处理后续信号容易，但效率太低。

4）时移和频移特性：

5）卷积特性：

6)微分和积分特性：

9、几种典型信号频谱：

（一）矩形窗函数的频谱：

（二）δ函数及其频谱 δ函数的采样性质：

（1）任意函数 f(t) 与δ(t-t0) 的乘积是一个强度为 f(t0) 的δ函数δ(t-t0)。 （2）该乘积在有限区间的积分是 f(t) 在t=t0的值f(t0) （3）此性质对连续信号的离散采样是十分重要的。

δ函数与其它函数的卷积：

（三）正、余弦函数的频谱密度函数 ：

（四）周期单位脉冲序列的频谱：

)

()()(00t t x t t t x ±=±*δ

第二章 测试装置的基本特性

一、对测量装置的基本要求：

输入量、输出量，系统的传输特性，知道其中两个可以推出第三个。

二、线性系统及其主要性质 ： 叠加原理、比例特性、 、 、 频率保持性

三、测量装置的特性

静态特性、动态特性、负载特性、抗干扰性 四、测量装置的静态特性：

五、测量装置的动态特性的数学描述 1、传递函数（复数域H （s ）） 2、频率响应函数（频域H （w ） ） 3、脉冲响应函数（时域h （t ））

dt t dy dt t dx )

()(→

⎰

⎰→0

00

0)()(t t dt t y dt t x

六、环节的串联和并联

1、环节串联：

2、环节并联：

七、一阶二阶系统的特性

八、测量装置对任意输入的响应：

系统的输出就是输入与系统的脉冲响应函数的卷积。

九、实现不失真测试的条件：

十、测试装置动态特性的测试：

采用方法：频率响应法、阶跃响应法

十一、测量装置的抗干扰：

测量装置的干扰源：电磁场干扰、电源干扰、信道干扰。

第三章常用传感器

一、传感器的分类

按被测量分类：①位移传感器②力传感器③温度传感器

按工作原理分类：①机械式②电气式③光学式④流体式

按信号变换特征：①物性型②结构型

按敏感元件与被测对象之间的能量关系分:①能量转换型②能量控制型

按输出信号分类：①模拟式②数字式

二、机械式传感器

以弹性体为敏感元件，将被测量转换为弹性变形（或应变）的传感器

优点：结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等。

缺点：弹性变形不能过大；受结构间隙影响大，惯性大，固有频率低，只宜用于检测缓变或静态被测量。

三、电阻式传感器

电阻式传感器—是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。

分类：（1）变阻器式（2）电阻应变式

1、变阻器式传感器（电位差计式）

分类：（1）直线位移型（2）角位移型（3）非线性型

2、电阻应变式传感器

应用范围：测量力、应变、位移、加速度、扭矩等

分类：（1）金属应变片式

（2）半导体应变式

特点：（1）体积小；（2）动态响应快；

（3）测量准确度高；（4）使用方便

（一）金属电阻应变片

种类：常用的有丝式和箔式，其工作原理一样

（二）半导体应变片

优点：灵敏度高。

缺点：（1）温度稳定性差

（2）灵敏度分散度大(由于晶向杂质等因数）

（3）非线性大

小结：（1）金属丝电阻应变片利用导体形变引起电阻变化。

（2）半导体应变片是利用半导体电阻率变化而引起电阻的变化。

电阻应变片传感器应用注意事项

标定、贴片工艺、动态特性、温度补偿

四、电感式传感器

自感型

可变磁阻式

灵敏度S与气隙长度平方成反比，δ越小，S 越高。

●涡流式

利用金属导体在交流磁场中的涡电流效应。

涡流式传感器的应用方式：

●δ可作为位移、振动测量；

●变化ρ和μ可作为材质鉴别和探伤。

涡电流式传感器测量电路：

（1）阻抗分压式调幅电路

（2）调频电路

互感式—差动变压器式电感传感器

优点：精度高（0.1μm级）线性范围大（±100mm），稳定度好，使用方便，广泛用于直线位移测量。

五、电容式传感器

根据电容器变化的参数可分为（1）极距变化型

（2）面积变化型

（3）介质变化型