大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结课件
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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1. 测试是测量与试验的概括，是人们借助于一定的装置，获取被测对象有相关信息的过程。
测试工作的目的是为了最大限度地不失真获取关于被测对象的有用信息。
分为：静态测试，被测量（参数）不随时间变化或随时间缓慢变化。
动态测试，被测量（参数）随时间（快速）变化。
2. 基本的测试系统由传感器、信号调理装置、显示记录装置三部分组成。
传感器：感受被测量的变化并将其转换成为某种易于处理的形式，通常为电量（电压、电流、电荷）或电参数（电阻、电感、电容）。
信号调理装置：对传感器的输出做进一步处理（转换、放大、调制与解调、滤波、非线性校正等），以便于显示、记录、分析与处理等。
显示记录装置对传感器获取并经过各种调理后的测试信号进行显示、记录、存储，某些显示记录装置还可对信号进行分析、处理、数据通讯等。
3. 测试技术的主要应用：1. 产品的质量检测 2.作为闭环测控系统的核心 3. 过程与设备的工况监测4. 工程实验分析。
4. 测试技术是信息技术的重要组成部分，它所研究的内容是信息的提取与处理的理论、方法和技术。
现代科学技术的三大支柱：能源技术材料技术信息技术。
信息技术的三个方面：计算机技术、传感技术、通信技术。
5. 测试技术的发展趋势： (1) 1. 传感技术的迅速发展智能化、可移动化、微型化、集成化、多样化。
（2）测试电路设计与制造技术的改进（3）计算机辅助测试技术应用的普及（4）极端条件下测试技术的研究。
6. 信息：既不是物质也不具有能量，存在于某种形式的载体上。
事物运动状态和运动方式的反映。
信号：通常是物理、可测的（如电信号、光信号等），通过对信号进行测试、分析，可从信号中提取出有用的信息。
信息的载体。
噪声：由测试装置本身内部产生的无用部分称为噪声，信号中除有用信息之外的部分。
（1）信息和干扰是相对的。
（2）同一信号可以反映不同的信息，同一信息可以通过不同的信号来承载。
7.测试工作的实质（目的任务）：通过传感器获取与被测参量相对应的测试信号，利用信号调理装置以及计算机分析处理技术，最大限度地排除信号中的各种干扰、噪声，最终不失真地获得关于被测对象的有关信息。
机械工程测试技术基础ppt
机械工程测试技术基础
欢迎来到《机械工程测试技术基础ppt》。通过本课程，您将了解机械工程测 试技术的重要性以及其在实际应用中的作用。
什么是机械工程测试技术
机械工程测试技术是一种应用于机械领域的测试方法和技术，旨在评估和验 证机械系统的性能、可靠性和安全性。
Hale Waihona Puke 机械工程测试技术的重要性机械工程测试技术对于确保产品质量、提高系统可靠性以及减少故障率至关重要。它帮助工程师们识别问题并 提供解决方案。
疲劳寿命测试
使用疲劳试验台，评估材料和构件在长期应力作用 下的寿命。
振动测试
使用振动试验台，评估产品在振动环境下的可靠性 和耐久性。
机械工程测试技术的未来发展方向
未来，机械工程测试技术将继续发展，更加注重自动化、智能化和可持续性，以适应不断变化的工程需求和环 境要求。
总结和要点
机械工程测试技术是评估机械系统性能的重要工具，它可以帮助我们提高产 品质量、确保系统可靠性，并推动创新和发展。
动态测试
通过施加实际工作条件下的力和负载，评估系 统的响应和稳定性。
可靠性测试
通过长时间运行和负载测试，评估系统的可靠 性和寿命。
机械工程测试技术在实际应用中的案例
汽车发动机测试
结构性能测试
使用动力测功机和传感器，评估汽车发动机的性能、 燃油效率和排放。
使用载荷和弯曲测试机，评估建筑物、桥梁等结构 的强度和耐久性。
机械工程测试技术的基本原理
机械工程测试技术基于物理和工程原理，利用传感器、仪器和数据分析方法 来监测和评估机械系统的性能和行为。
常见的机械工程测试技术方法
非破坏性测试
使用无损检测方法，如超声波、磁粉检测等， 评估材料和构件的质量和完整性。
欢迎来到《机械工程测试技术基础ppt》。通过本课程，您将了解机械工程测 试技术的重要性以及其在实际应用中的作用。
什么是机械工程测试技术
机械工程测试技术是一种应用于机械领域的测试方法和技术，旨在评估和验 证机械系统的性能、可靠性和安全性。
Hale Waihona Puke 机械工程测试技术的重要性机械工程测试技术对于确保产品质量、提高系统可靠性以及减少故障率至关重要。它帮助工程师们识别问题并 提供解决方案。
疲劳寿命测试
使用疲劳试验台，评估材料和构件在长期应力作用 下的寿命。
振动测试
使用振动试验台，评估产品在振动环境下的可靠性 和耐久性。
机械工程测试技术的未来发展方向
未来，机械工程测试技术将继续发展，更加注重自动化、智能化和可持续性，以适应不断变化的工程需求和环 境要求。
总结和要点
机械工程测试技术是评估机械系统性能的重要工具，它可以帮助我们提高产 品质量、确保系统可靠性，并推动创新和发展。
动态测试
通过施加实际工作条件下的力和负载，评估系 统的响应和稳定性。
可靠性测试
通过长时间运行和负载测试，评估系统的可靠 性和寿命。
机械工程测试技术在实际应用中的案例
汽车发动机测试
结构性能测试
使用动力测功机和传感器，评估汽车发动机的性能、 燃油效率和排放。
使用载荷和弯曲测试机，评估建筑物、桥梁等结构 的强度和耐久性。
机械工程测试技术的基本原理
机械工程测试技术基于物理和工程原理，利用传感器、仪器和数据分析方法 来监测和评估机械系统的性能和行为。
常见的机械工程测试技术方法
非破坏性测试
使用无损检测方法，如超声波、磁粉检测等， 评估材料和构件的质量和完整性。
大连理工大学测试技术第一章
sin c
sin
是偶函数，以2π为周期，随着增加而做衰减震荡
W(f)函数只有实部，没有虚部。幅值频谱为
W ( f ) T sin c(fT )
其相位频谱视sinc(πfT)的符号而定 当为正值时，相角为零，为负值时，相角为π
非周期信号频谱的特点：
•非周期信号的频谱是连续的，(-,+) dω0
Cn CnR CnI
2 2
CnI n arctg CnR
Cn
幅频谱
C nR－ 实幅频谱 C nI－ 虚幅频谱
n
相频谱
周期信号频谱的特点：
•离散性：周期信号的频谱是离散的
•谐波性：每条谱线只出现在基波频率的整倍数 上，间隔 n ωo •收敛性：各频率分量的谱线高度表示该谐波的 幅值或相位角，n ωo，An0
n 1
1 式中，常值分量 a0 T0
T0 2 T 0 2
x(t )dt
2 余弦分量的幅值 an T0 2 正弦分量的幅值 bn T0 T0 — —周期;
T0 2 T 0 2
x(t ) cos nw0 dt x(t ) sin nw0 dt n 1,2,3......
第一章 信号及其描述
本章内容：信号分解——傅立叶级数、傅立 叶变换，信号分解后描述——频谱图
将信号在时域中的描述转变为频域中的描述。
第一节 信号的分类与描述
通过传感器及测量电路，将被测非电量转变成电信号， 如电压、电流信号，这些信号便于观察、记录和分析。 在这些信号中包含有多种信息，如机床振动信号就包 含幅值、频率和相位等信息。信号的形式是多种多样 的，从不同的角度有不同的分类方法，在动态测试中， 信号可作为时间函数来讨论。 一 信号分类 确定性信号、非确定性信号（随机信号） 按信号随时间变化的规律划分为确定性信号和非确定 性信号。
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件第2章
2.1 信号的分类与描述
若信号在区间（－∞，∞）的能量是无限的，即
但它在有限区间（t1，t2）的平均功率是有限的，即
则这种信号称为功率有限信号或功率信号。图２-１所示的振动系统，其位移信 号x(t)就是能量无限的正弦信号，但在一定时间区间内其功率却是有限的。如果该系 统加上阻尼装置，其振动能量随时间而衰减（见图２-２），这时的位移信号就变成 能量有限信号了。
第2章
目录
2.1 信号的分类与描述 2.2 周期信号与离散频谱 2.3 瞬变非周期信号与连续频谱 2.4 随机信号
在生产实践和科学实验中，需要观测大量的现象及其参量的变化。这些 变化量可以通过测量装置变成容易测量、记录和分析的电信号。一个信号包 含着反映被测系统的状态或特性的某些有用的信息，它是人们认识客观事物 内在规律、研究事物之间相互关系、预测未来发展的依据。这些信号通常用 时间的函数（或序列）来表述该函数的图形称为信号的波形。
在一般情况下，Cn是复数，可以写成
把周期函数x(t)展开为傅里叶级数的复指数函数形式后，可分别以|Cn|－ω 和φn－ω绘制幅频谱图和相频谱图也可以分别以ｃｎ的实部或虚部与频率的关 系绘制幅频图，并分别称为实频谱图和虚频谱图（参阅例２-２）。
比较傅里叶级数的两种展开形式可知：复指数函数形式的频谱为双边谱（ω 从－∞～＋∞），三角函数形式的频谱为单边谱（ω从０～＋∞）；两种频谱各 谐波幅值在量值上有确定的关系，即｜ｃｎ｜＝１２Ａｎ，｜ｃ０｜＝ａ０。双 边幅频谱为偶函数，双边相频谱为奇函数。
2.1 信号的分类与描述
2.2 周期信号与离散频谱
2.2.1 傅里叶级数的三角函数展开式 在有限区间上，凡满足狄里赫利条件的周期函数（信号） x(t)都可以展开成 傅里叶级数。 傅里叶级数的三角函数展开式为
大连理工大学机械工程测试技术第二章
设拟合直线为： y a bx
求拟合直线与校准曲线间的偏差的平方和最小，a和b由下 面的公式求得：
n
n
n
n
( xi2 ) * ( yi ) ( xi ) * ( xi yi )
a i1
Hale Waihona Puke i 1 ni 1i 1
n
n xi2 ( xi )2
i 1
i 1
n
n
n
n xi yi ( xi )( yi )
t0 x(t)dt t0 y(t)dt
0
0
5）频率保持性
若输入为某一频率的简谐信号，则系统的稳 态输出必是同频的简谐信号！
x(t) X o sin t
装置
y(t) Yo sin(t )
由于 x(t) y(t)
按线形系统的比例特性，对于某一已知频率，有
2 x(t) 2 y(t)
RC电路输入 输出为：
RC dy(t) y(t) x(t) dt
令 RC
dy(t) y(t) x(t)
dt
最一般微分方程：a1
dy(t) dt
a0
y(t)
b0 x(t)
时间常数
改为：
dy(t) y(t) Sx(t)
dt
灵敏度
归一化后：
dy(t) y(t) x(t)
dt
传递函数：
SNR 10g Ps 20g Vs
Pn
Vn
PS——信号功率，Pn ——噪声功率，Vs ——信号电压，Vn——噪声电压
例：用某仪器测量某信号时，信噪比为65dB
65(dB) 20g Vs Vn
g Vs 3.25 Vn
Vs 103.25 Vn
机械工程测试技术课程总结(李)课件
A() P2() Q2() () arctanQ()
P()
实频特性 虚频特性
机械工程测试技术课程总结(李)
第3章 测试系统的基本特性
一阶系统的频率响应特性
R
C
x(t)
i(t)
y(t)
H()Y() 1 X() 1j
幅频特性 相频特性
A()H() 1 1()2
()arct an)(
机械工程测试技术课程总结(李)
由此可见，在时域和频域周期性
时域
频域
与离散性之间存在如右关系
周期
离散
离散
周期
周期离散
机械工程测试技术课程总结(李)
离散周期
第2章 信号分析基础
③ 微积分特性
px(t) dx(t) dt
xt X ptx jX
付氏
同理 pnxt jnX
变换 式
F [p nxt] jnX j
当初始条件为零时，
p x t n
同样，当频谱的频率尺度压缩(或扩展)k倍时，也会导致时域信号的时间 尺度扩展(或压缩)k倍，且幅值也减小(或增大)k倍。
1x t Xk
k k
⑥ 时移和频移特性
若 xt Xf
当时域中信号沿时间前移t0时，有：
同理频率平移
x t t0 X fe j2 f0 t
f 0 时有：
x te X f f j2 t0 f 机械工程测试技术课程总结(李)
0
第2章 信号分析基础
⑦ 卷积特性 两个时域信号卷积的频谱为其频谱的乘积
x 1 t x 2 t X 1 f X 2 f
证： F [x 1 tx 2t]
[ x1 x2 t d ]e j 2ft dt
大连理工大学测试技术第五章
一、两随机变量的相关系数
通常,两个变量之间若存在着一一对应的确定关系,则称两者 存在着函数关系。当两个随机变量之间具有某种关系时,随 着某一个变量数值的确定,另一变量却可能取许多不同值,但 取值有一定的概率统计规律,这时称两个随机变量存在着相 关关系。 图514表示由两个随机变量x和y组成的数据点的分布情况。 图514a中各点分布很散,可以说变量x和变量y之间是无关的。 图5,14b中x和y虽无确定关系,但从统计结果、从总体看,大 体上具有某种程度的线性关系,因此说它们之间有着相关关 系。
§5－1 随机信号的幅值域分析 －
一、随机信号的基本概念 随机信号是不能用确定的数学关系式来描述的，不能预 测其未来任何瞬时值，任何一次观测值只代表在其变动 范围中可能产生的结果之一，但其值的变动服从统计规 律。
样本函数： 样本函数 ： 对随机信号按时间历程所作的各次长时 间观测记录，记作x (t)。 间观测记录，记作xi(t)。 样本记录： 样本记录：样本函数在有限时间上的部分 随机过程： 相同试验条件下 ， 全部样本函数的集合 随机过程 ： 相同试验条件下， 总体） 记作{x(t)} （总体），记作{x(t)} (t),… (t),… 即{x(t)}={x1(t), x2(t),… xi(t),…}
σ x2
对各态历经随机信号及功率信 号可定义自相关函数Rx(τ)
1 Rx (τ ) = lim T →∞ T
则
∫
T
0
x(t ) x(t + τ )dt
ρ x (τ ) =
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重 新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。 无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然 后重新打开该文件。如果仍然显示红色“x” ，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
机械工程测试技术基础PDF版课件2
1 2)均值 E[ x(t )] = N
∑ x ( n)
n =0
N
μx
U=0 For K = 0 To N U=U+data(k) Next U=U/N
6.6 常用的数字信号处理算法
1 2 3)均方值 E[ x (t )] = N x 2 ( n) ∑
n =0 N
E2=0 For K = 0 To N E2=E2+data(k)*data(k) Next RMS=sqr(E2/N)
5.6 常用的数字信号处理算法
案例：管道压力监测与超门限报警
5.6 常用的数字信号处理算法 信号幅值报警系统设计实验：
5.6 常用的数字信号处理算法
5)周期T A T t
n=0 AT=0.8*P For K = 2 To N If data(k-1)<AT And data(k-2)<AT And data(k+1)>AT And data(k+2)>AT Then ti(n)=K n=n+1 End If Next T=(ti(2)-ti(1))*dt
5.6 常用的数字信号处理算法
样例信号：
5.6 常用的数字信号处理算法 数字滤波器系数有专用软件计算，这里我们提 供一个网络计算工具：
5.6 常用的数字信号处理算法 数字滤波应用实例:
滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警
滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律
5.6 常用的数字信号处理算法 思考题：
∞
⎞ ⎟δ (ω − nω1 ) ⎠
ω
5.5 DFT与FFT 3．离散时间与连续频率的傅里叶变换 — 序列傅里叶变换
X ( e jω )
∑ x ( n)
n =0
N
μx
U=0 For K = 0 To N U=U+data(k) Next U=U/N
6.6 常用的数字信号处理算法
1 2 3)均方值 E[ x (t )] = N x 2 ( n) ∑
n =0 N
E2=0 For K = 0 To N E2=E2+data(k)*data(k) Next RMS=sqr(E2/N)
5.6 常用的数字信号处理算法
案例：管道压力监测与超门限报警
5.6 常用的数字信号处理算法 信号幅值报警系统设计实验：
5.6 常用的数字信号处理算法
5)周期T A T t
n=0 AT=0.8*P For K = 2 To N If data(k-1)<AT And data(k-2)<AT And data(k+1)>AT And data(k+2)>AT Then ti(n)=K n=n+1 End If Next T=(ti(2)-ti(1))*dt
5.6 常用的数字信号处理算法
样例信号：
5.6 常用的数字信号处理算法 数字滤波器系数有专用软件计算，这里我们提 供一个网络计算工具：
5.6 常用的数字信号处理算法 数字滤波应用实例:
滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警
滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律
5.6 常用的数字信号处理算法 思考题：
∞
⎞ ⎟δ (ω − nω1 ) ⎠
ω
5.5 DFT与FFT 3．离散时间与连续频率的傅里叶变换 — 序列傅里叶变换
X ( e jω )
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大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
第四章 信号调理、处理和记录
概念 • 调制、解调、载波、已调制波、调制信号、调幅(AM)、调频(FM)、
调相(PM)、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、 截止频率、带宽B、品质因数Q、滤波器因数λ、波纹幅度d、选 择性
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
敏度、放大倍数、分辨力、回程误差、滞后、漂 移、精度、重复性误差、幅频特性、相频特性、 频率特性、传递函数、频率响应函数、脉冲响应 函数、频率响应法、阶跃响应法、负载效应
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
性质与计算 • 线性系统及其主要性质 • 测试装置的静态特性 • 一阶、二阶系统的性质和计算 • 实现不失真测试的条件 • 测试装置动态特性测试方法 • 负载效应
性质与计算 • 电桥的特点：半桥、全桥布片、连接及性质、
灵敏度计算 • 调制与解调原理 • 滤波器 • 实际滤波器 • 恒带宽比滤波器和恒带宽滤波器
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
第五章 信号处理初步
概念 • 自相关函数、互相关函数、自功率谱密度、互功
率谱密度
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
计算与性质： • 周期信号的强度表示 p12 • 傅立叶变换 • 周期信号的频谱分析与特点 • 非周期信号的频谱分析与特点 • 随机信号的主要特征参数（幅值域）
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
第二章 测试装置的基本特性
概念： • 准确度、量程、测量范围、信噪比、线性度、灵
机械工程测试技术 课程小结
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
第一章 信号及其描述
概念： • 确定性信号、周期信号、非周期信号、准周期信号、瞬变非周期
信号、随机信号、连续信号、离散信号、模拟信号、数字信号、 能量信号、功率信号、样本函数、样本记录、集合平均、时间平 均、平稳随机过程、各态历经（遍历性）随机过程
性质及计算 • 自相关的性质、计算及应用 • 互相关的性质、计算及应用
测试
• 计算机模拟信号输入和输出系统框图、程控放大器接口、多路模 拟开关、A/D转换器、采样保持电路、D/A转换器
• 采样定理
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
第三章 常用的传感器
概念 • 物性型传感器、结构型传感器、有源传感器、应变效应、压阻效
应、涡流、正压电效应、逆压电效应、霍尔效应
大连理工大学测试技术机械工程测试技术总结
性质原理与计算 • 常用传感器 • 机械式传感器 • 电阻式传感器 • 电感式传感器 • 电容式传感器 • 压电式传感器 • 传感器选用原则
第四章 信号调理、处理和记录
概念 • 调制、解调、载波、已调制波、调制信号、调幅(AM)、调频(FM)、
调相(PM)、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、 截止频率、带宽B、品质因数Q、滤波器因数λ、波纹幅度d、选 择性
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敏度、放大倍数、分辨力、回程误差、滞后、漂 移、精度、重复性误差、幅频特性、相频特性、 频率特性、传递函数、频率响应函数、脉冲响应 函数、频率响应法、阶跃响应法、负载效应
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性质与计算 • 线性系统及其主要性质 • 测试装置的静态特性 • 一阶、二阶系统的性质和计算 • 实现不失真测试的条件 • 测试装置动态特性测试方法 • 负载效应
性质与计算 • 电桥的特点：半桥、全桥布片、连接及性质、
灵敏度计算 • 调制与解调原理 • 滤波器 • 实际滤波器 • 恒带宽比滤波器和恒带宽滤波器
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第五章 信号处理初步
概念 • 自相关函数、互相关函数、自功率谱密度、互功
率谱密度
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计算与性质： • 周期信号的强度表示 p12 • 傅立叶变换 • 周期信号的频谱分析与特点 • 非周期信号的频谱分析与特点 • 随机信号的主要特征参数（幅值域）
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第二章 测试装置的基本特性
概念： • 准确度、量程、测量范围、信噪比、线性度、灵
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第一章 信号及其描述
概念： • 确定性信号、周期信号、非周期信号、准周期信号、瞬变非周期
信号、随机信号、连续信号、离散信号、模拟信号、数字信号、 能量信号、功率信号、样本函数、样本记录、集合平均、时间平 均、平稳随机过程、各态历经（遍历性）随机过程
性质及计算 • 自相关的性质、计算及应用 • 互相关的性质、计算及应用
测试
• 计算机模拟信号输入和输出系统框图、程控放大器接口、多路模 拟开关、A/D转换器、采样保持电路、D/A转换器
• 采样定理
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第三章 常用的传感器
概念 • 物性型传感器、结构型传感器、有源传感器、应变效应、压阻效
应、涡流、正压电效应、逆压电效应、霍尔效应
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性质原理与计算 • 常用传感器 • 机械式传感器 • 电阻式传感器 • 电感式传感器 • 电容式传感器 • 压电式传感器 • 传感器选用原则