工程测试技术_复习资料

第1章 信号分析基础⒈信息：描述事物运动的状态和方式⒉信号：信息是客观存在或运动状态的特征，它总是通过某些物理量的形式表现出来，这些物理量就是信号⒊信息与信号之间的关系：信号时信息的载体，是物质，具备能量；信息是信号所载的内容，不等于物质，不具备能量。

同一个信息，可以用不同的信号来运载；同一种信号，也可以运载不同的信息 ⒋谐波信号：在周期信号中，按正弦或余弦规律变化的信号。

表达式为)cos(x )(ϕ+=wt t x圆频率T 2π=w ，频率为π2w f =，周期wf π21T == ⒌周期信号的频谱特性：①周期信号各谐波频率必定是几波平率的整数倍频率分量（谐波性）②频谱是离散的（离散性）③有幅频谱线看出，谐波复制总的趋势是随谐波次数增多而减小（收敛性） 6.傅里叶级数定理：以T 为周期的函数)(t x ，如果在[2,2T T -]上满足狄利克雷条件，即)(t x 在[2,2TT -]上满足：①连续或只有有限个第一类间断点 ②只有有限个极值点。

则在[2,2TT -]上可展开成傅里叶级数。

0w 为基频。

连续点处：∑∞=++=1000)sin cos (2)(n n n t nw b t nw a a t x =∑∞=++100)cos(2n n n t nw A a ϕ=)cos(][0)(100000n n c t nw j n tjnw n n n tjnw n tjnw n c t nw c ec ec ec ec c n ∠+===++∑∑∑∑∞∞-∠+∞∞-∞-∞=∞=-dtnw t x T b dt nw t x T a dt t x T a T w TT n T T n T T ⎰⎰⎰---====2200222200sin )(2,cos )(2,)(2,2πnnn n n n a b b a A arctan,22-=+=ϕ，2sin ,2cos ϕϕϕϕϕϕj j j j je je e e --+-=+= n n nn n n n n nn a b arc c c A b a c c ϕ==-=-∠∠=+==,2222 的傅里叶逆变换的傅里叶变换和这种变换称为构成了一种变换，既与傅里叶变换：)()(),()()()()()(,)()(.722f X t x f X t x f X t x dte t xf X df e f X t x ft j ftj ⇔==⎰⎰∞∞--∞∞-ππ其中为频谱函数的傅里叶像函数。

为的傅里叶原函数，为)()()()()(f X t x f X f X t x 。

⒏傅里叶变换的主要性质：①奇偶虚实性质 ②线性叠加性质 ③对称性质 ④时间尺度改变性质 ⑤时移性质 ⑥频移性质 ⑦卷积定理 ⑧微分性质 ⑨积分性质⒐单位脉冲函数（δ函数）的性质：定义：（面积定义））（取值定义）（1),()0(0)0(=⎭⎬⎫⎩⎨⎧≠=∞=⎰∞∞-dt t t t t δδ 性质：①乘积性质 ②筛选性质 ③卷积性质第2章 测试装置的基本特性⒈测试装置的基本特性：测试装置的静态响应特性和动态响应特性⒉静态测量的定义：如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量 ⒊常见静态响应特性的参数：①灵敏度xy s ∆∆=②非线性度：标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。

为输出范围）为最大偏差，（A B ABf %100⨯=δ ③回程误差：同样测试条件下，若在全量程输出范围内，对于同一个输入量所得到两个数值不同的输出量之间差值最大者为m ax h ，则%100max⨯=Ah t δ ⒋线性定常系统及其主要性质： 线性定常系统：满足线性)()(')()()()(')()(01)1(1)(01)1(1)(t x b t x b t x b t x b t y a t y a t y a t ya m m m m n n n n +++=+++----，当置称为线性定常系统均为常数时，该测试装和m n b b b a a a ⋯⋯,,,,1010 主要性质：①叠加性 ②比例性 ③微分性 ④积分性 ⑤频率保持性 ⒌常见测试装置的传递函数：①一阶系统：11)()()(+==s s X s Y s H τ ②二阶系统：2222)()()(nn n w w s w s s X s Y s H ++==ζ，其中为灵敏度为阻尼比，为固有频率，s w n ζ ⒍频率响应函数：确定输入、输出信号两者的幅值与相位之间的关系。

即)()(00)()()()(x y jw w j n n m m eXY e w A a jw a b jw b jw H ϕϕϕ-==⋯+⋯+=，)()(arctan)()(,)()()()(),()()()(;)(,)(22)(w P w Q jw H w w Q w P jw H w A w jQ w P e w A jw H jw H XYjw H w j x y =∠=+==+==-=∠=ϕϕϕϕ相频特性为幅频特性为常见测试装置的频率响应函数：①一阶系统)arctan()()(,)(11)()(2w jw H w w jw H w A τϕτ-=∠=+==，11)(+=jw jw H τ ②二阶系统：,2)(11)(2nn w w j w w jw H ζ+-=2)/(1/2arctan )()(n nw w w w jw H w A --===ζ ⒎测试装置不失真测试的条件：要实现不失真测试，测试装置的幅频特性应为常数，相频特性应为直线（线性）。

即wjt e A jw H w t jw H w A jw H w A 0000)()()(,)()(-=-=∠===。

此时其传递函数为ϕ⒏测试装置对典型输入信号的响应：①一阶装置的脉冲响应函数ττ/1)(t e t h -=②二阶装置的脉冲响应函数)1)(1sin(1)(22<--=-ζζζζt w e w t h n t n wn③一阶装置的阶跃响应稳态）时，可认为系统已达到时τττ4;632.0)((,1)(/===-=-t t y t e t y t ④ 二阶装置的阶跃响应函数)1sin(11)(22ϕζζζ+---=-t w e t y n t w n第3章传感器转换原理及应用⒈传感器定义：广义—能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件装置 狭义—能把外界输入的非电信号转换为电信号输出的装置⒉传感器分类：①按被测物理量来分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、温度传感器等 ②按传感器工作的物理原理来分：机械式、电气式、辐射式、流体式传感器等 ③按信号变换特征来分：物理型、结构型传感器④按传感器与被测量之间的关系来分：能量转换型、能量控制型传感器 ⒊传感器选用原则：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、、精确度、测量方式 ⒋电阻式传感器工作基本原理：能将被测物力量的变化转换为电阻的变化输出①电位计式：此类传感器都由线圈、骨架和滑动触头等组成。

线圈绕于骨架上，出头可在绕线上滑动，当滑动触头在绕线上的位置改变时，即实现了将位移变化转换为电阻变化。

②电阻应变式：应变片粘贴于北侧构建的便面时，在外力作用下，应变敏感栅随构建一起变形，其电阻值发生相应的变化，由此可将被测量转换成电阻的变化⒌电阻应变式传感器的典型应用：①将应变片粘贴于被测构件上，直接用来测顶构建的应变或应力 ②将应变片粘贴于弹性元件上，于弹性元件一起构成应变式传感器 ⒍电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电式传感器工作原理： 电容式：以最简单的评星级板电容器为例—若不考虑边缘效应，其电容量为,0δεε=c 其中ε为介质的相对介 电常数 ，对空气1≈ε，对真空）（m F /1085.812-⨯=ε，A 为两极板间的有效覆盖面积（2m ），δ为两板间的距离（m ） 。

则知，只要ε、A 或δ发生变化，则C 改变。

如果保持其中两个参数不变，就可把另一个参数的单一变化转换成电容量的变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电量信号输出。

电感式：涡流式与差动变压器式。

涡流式：在轴上开一键槽，靠近轴表面安装一涡流传感器。

当轴转动时，传感器与轴之间的间隙将变化，经测量电路处理后，可得到与转速成比例的脉冲信号。

磁电式：给予电磁感应原理，把被测物理量转换成感应电动势输出。

对一个匝数为W 的线圈做切割磁力线运动时，或者当穿过该线圈的磁通Φ发生变化时，线圈中产生的感应电动势为率为感应线圈中磁通变化式中，dtd dt d We φφ,.-= 。

感应电动势的大侠，取决于线圈匝数和磁通变化率。

而磁通变化率与磁场强度、磁路磁阻、线圈运动速度有关，只要改变其中一个参数，就会改变线圈的感应电动势。

⒎热电效应、热阻效应、了解热电偶的温度补偿 热电效应：将两种不同材料的金属导体（或半导体），连接成闭合回路，把两个节点分别置于不同温度的热源中，回路中就有电流产生，这种现象称为热点效应。

产生电动势的两个条件是：①闭合回路必须用两不同的金属材料构成 ②闭合回路的两节点必须具有不同的温度 热电偶的温度补偿方法：①冷端冰点恒温法 ②计算校正法 ③补偿导线法 ④补偿电桥法 第4章 信号调理方法⒈信号调理的作用：使传感器的输出信号经过适当的调理，使之与后续环节相适应 常见信号调理的环节：电桥、放大器、滤波器、调制器、模数转换器等 调理的方法：转换、滤波、放大⒉电桥的作用：将电阻，电容或电感器等电参量的变化转换为电压或电流输出。

转换的实质是一种信息的传递，即通过电参量来控制工作电压的幅值变化，从而将电参量变化的信息加到输出电压信号上，其能量由工作工作电源提供⒊电桥的平衡关系：当电桥是个桥臂的阻抗值4321,,,z z z z 具备一定关系时，可使电桥的输出y U =0，此时称电桥处于平衡状态 ①直流电桥的平衡：043214231))((U R R R R R R R R U y ∙++-=，平衡条件为4231R R R R =⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∙∆=∙∆=∙∆+∆=灵敏度最高全桥方式：桥的灵敏度提高一倍的非线性影响，并使电可消除单臂接法所产生半桥双臂方式：出电压半桥单臂方式：电桥输，00000224U R R U U R R U U R R R U y y y ②交流电桥的平衡:4231Z Z Z Z ∙=∙即)(42)(314231ϕϕϕϕ++=j j e Z Z e Z Z ，平衡条件为42314231,ϕϕϕϕ+=+=Z Z Z Z⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧====纯电阻交流电桥电感电桥：平衡条件为电容电桥：平衡条件为4231423142134231,//,R L R L R R R R C R C R R R R R⒊信号的调制与解调:先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号，这种信号传输中的变换过程成为调制与解调。