工程测试技术_总复习

三角 矩形脉冲 而周期信号、指
脉冲 信号
三角脉冲
数衰减信号、随 机过程等则为时
余弦脉冲 域无限信号
b) 频域有限信号
经过傅立叶变换，在频率区间(f1，f2)内不恒为零， 在其外恒等于零．
正弦波幅值谱
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时域有限信号与频域有限信号有何关系？ 为什么要讨论时域有限信号与频域有限信号？
4.4 电容式传感器的应用
电容式压差传感器
凹玻璃圆片
P1 弹性膜片(动电极)
固定电极
P2
电容式差压传感器
差动型
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4.4 电容式传感器的应用
电容式称重传感器
弹性体
绝缘材料 定极板
极板支架
动极板
电容式称重传感器
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例： 现欲测量液体压力，拟采用电容式或电阻
电涡流式传感器
电涡流传感器的应用
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互感式应用案例
差动变压器式传感器可直接用于位移测量，也可以用来测 量与位移有关的任何机械量，如振动，加速度，应变等等。
1）压差计
当压差变化时，腔内 膜片位移使差动变压器次 级电压发生变化，输出与 位移成正比，与压差成正 比。
电 桥 总幅与解调
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（1）调幅过程在时域上是调制信号与载波 信号相乘的运算。
（2）在频域上是调制信号频谱与载波信号 频谱卷积的运算，相当于频谱“搬移”过程。
（3）从调制过程看，载波频率必须高于原 信号中的最高频率才能使已调制波仍能保持原 信号的频谱图形，不致重叠。
测试系统的幅频特性和相频特性的 物理意义又是什么？
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信号的幅频特性和相频特性的物理意义
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测试系统的幅频特性和相频特性的物理意义
6、测试系统的特性
静态特性 动态特性
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动态特性可以用传递函数、频率响 应函数和脉冲响应函数来表示
一阶测试系统的特性
3、重量的自动检测—配料设备
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自感式应用
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变隙电感式压力传感器：
膜盒、 铁芯、 衔铁及线 圈等组成, 衔铁与膜盒的 上端连在一起。
线圈 铁芯
衔铁
U~ A
膜盒
P
变隙电感式压力传感器结构图
电感测微仪
探头
测量
电桥
交流
放大
相敏
检波
指示器
振荡器
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2）从可实现性 --物理可实现信号与物理不可实现信号；
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2、信号的分类
3）从分析域上分为 --时域信号与频域信号；
4）从自变量连续性上分为 --连续信号与离散信号；
5）从信号的能量与功率上分为 --能量有限信号与功率有限信号；
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a)能量有限信号 在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限
R
•电流在区间（ -∞，∞ ）内消耗在电阻上的能量为：
E I 2 (t)Rdt
上述每种情况，能量都是正比于信号平方的积分，当R=1
时，为：
E x2 (t)dt
如矩形脉冲信号
即为信号x(t)的“能量”
衰减指数函数
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b)功率有限信号
许多信号如周期信号、随机信号，在所分析的区间
值的信号称为能量有限信号，满足条件：
x 2 (t )dt
持续时间有限的瞬态信号是能量有限信号。
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关于“ 信号的能量 ” 可作如下解释（从哲学、物理）： 以电信号为例：（通常是电压或电流）则：
•电压在区间（ -∞，∞ ）内消耗在电阻上的能量为：
E
U 2 (t) dt
互感式应用案例
2）液位测量 沉筒式液位计将水位变
化转换成位移变化，再转换 为电感的变化，差动变压器 的输出反映液位高低。
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3）测厚度
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4.4 电容式传感器的应用
电容式压力传感器
P 弹性膜片(动电极)
固定电极
电容式压力传感器 单只变间隙型
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应变式传感器，试绘出测试装置结构方案示意 图、基本测量电路图、并简要说明其工作原理 。
X1
S

1 2
v(t2
t1)

1 2
v
m
s 两传感器的中心至漏损处的距离
X2
v 声音在管道中的传播速度
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案例B：用相关法测试热轧钢带运动速度
v d
m
10、位移测试的应用
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1、航空飞行高度传感器
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2、液面高度测试仪
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H (s) 1
s 1
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惯性环节 时间常数

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二阶测试系统的特性
H
(s)

s2

n2 2ns

n2
n
固有频率
as2 bs c
H (s) s2 2ns n2
阻尼比
7、系统不失真测试的条件
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8、电桥
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3、周期信号的频谱分析
傅立叶级数 —— 周期信号分析的基础 任何周期信号都可以分解为有限（或
无穷多）个正弦交流信号的叠加
（应满足一定的条件）
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----傅里叶级数的含义是什么？ 积分变换、映射----站在另一个观点
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能量有限信号与功率有限信号有何关系？ 能量有限信号的平均功率为零， 功率有限信号的能量为无穷大。
为什么要讨论能量有限信号与功率有限信号？ 能量有限信号与功率有限信号的傅立叶变
换不同
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6） 时域有限信号与频域有限信号
a) 时域有限信号
在时间段(t1，t2)内不恒为零，在其外恒等于零。
Z(t)
o
X(t)
o
Xm(t)
Xm(t)
t t t t -2fz
Z(f) 1/2
o
-fz X(f)
-fm
o
Xm(f) 1/2
-fz
o
Xm(f) 1/2
o
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1/2
fz
f
fm
f
fz
f
2fz
f
9、相关函数的图形及性质
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（a）自相关函数是 的 偶函数，RX()=Rx(- )；
（b）当 =0 时，自相 关函数具有最大值。
（c）周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号， 但不保留原信号的相位信息。（周期信号不衰减）
（d）随机噪声信号的自相关函数将随 的增大快速 衰减。
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（e）两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周 期信号，且保留原了信号的相位信息。（同频相 关，不同频不相关）
n )
• 傅里叶变换的表达式为：


F
(
)

＋ f (t)e jt dt



f
(t)

1
2
＋ F ()e jt d

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5、信号的傅里叶变换与 测试系统的傅里叶变换有何不同？
----通过幅频特性和相频特性来表达
信号的幅频特性和相频特性的 物理意义是什么？
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工程测试技术 总复习
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1、测试与测试系统
测试是人们认识客观事物的方法。测试泛指测 量和试验两个方面的技术。
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2、信号的分类
为深入了解信号的物理实质，将其进行分类 研究是非常必要的，从不同角度观察信号，可将 信号分为：
1）从信号描述上分为 --确定性信号与非确定性信号；
（-∞，∞），能量不是有限值．此时，研究信号的平均
功率更为合适。
0

T
lim

1 2T
T x2 (t)dt
T
一般持续时间无限的信号都属于功率有限信号:
如单自由度振动系统，其位移信号x(t)就是能量无限 的正弦信号，但一定区间内其功率却是有限的。
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2、信号的分类
（f）互相关函数在 0 处取得最大值。
（g）原信号与随机噪声信号的互相关函数将随 的增大快速衰减。
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案例A：互相关分析对地下输油管道漏损位置的探测
x1,x2处放置传感器1，2，漏损处k视为向两侧传播声波的声源。因两 传感器位置离漏损处不等，其声波传到传感器就有时差，信号x1,x2 做相关分析，找出相关值最大时的τ ，即可确定漏损位置。 （在互相关图上， τ= τm处，Rx1x2(τ)的最大值τm就是时差）
4、非周期信号的频谱分析 转换到频域的形式有何不同？ ----傅里叶级数与傅里叶变换 周期信号的频谱与非周期信号的频谱 有何不同？
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• 傅里叶级数的表达式为：
f
(t)

a0 2


(an
n1
cos nw0t

bn
sin
nw0t )

A0 2


An
n1
cos(nw0t