机械工程测试技术-绪言第一章
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机械工程测试技术教案第一章绪论一、教学目的及要求使学生掌握测试系统的基本概念。
学生应了解测试系统的功能结构,静、动态测试的概念等。
二、主要内容测试技术的在机械工程中的意义;测试系统的组成;课程性质;基本内容及学习方法四、教学重点:静态测试与动态测试的概念。
测试系统的组成。
五、教学难点:动态测试概念的建立六、教学过程:(见讲义)八、思考题:根据日常观察,是建立一套结构应力测试系统,要求画出框图即可。
九、作业:静态测试与动态测试系统的构成有何不同十、教学参考书:黄长艺,严普强. 机械工程测试技术基础. 机械工业出版社. 1994年11第二章信号分析一、教学目的及要求使学生掌握确定性信号分析的基本理论和方法;二、主要内容信号的分类;信号的时域和频域描述;周期信号与离散频谱;瞬变非周期信号与连续频谱;脉冲信号及其频谱;正弦函数和余弦函数的频谱四、教学重点:周期信号的时域定义、傅立叶级数表达及其离散频谱λ瞬变非周期信号的傅立叶变换及其连续频谱λ傅里叶变换的主要性质λ五、教学难点:信号时域分析与频域表达的概念、方法及其相互关系六、教学过程:(见讲义)八、思考题与作业:1、什么是信号的频域描述2、周期信号的时域定义及其判断方法3、确定任意一个谐波的三个要素是什么4、周期信号频谱特点是什么5、周期信号双边频谱与单边频谱间的幅值、相位关系6、傅立叶变换的六个主要性质7、单位脉冲函数的描述(函数值、强度);t0),及A,t0的意义-(tδ8、一般脉冲函数的表示方法,即A9、叙述脉冲函数的采样性质、卷积性质、频谱10、写出正弦函数、余弦函数的傅立叶变换习题2-1~2-4第三章测量系统分析一、教学目的及要求使学生们掌握测试系统的静、动态特性分析基本概念、表达方法。
二、主要内容测试系统的误差表达方式,静态特性曲线与静态特性参数λ测试系统的动态特性:线性系统的时域描述、频域描述λ理想频向函数—测试系统实现不失真测试的条件λ四、教学重点:线性系统的时域描述、频域描述,二阶系统的频率特性五、教学难点:线性系统的频率保持特性及其应用;系统时域、频域响应的计算六、教学过程:(见讲义)八、思考题与作业:1、绝对误差、相对误差的表达式2、灵敏度、非线性度、回程误差的定义3、叙述线性系统的5个性质4、什么是系统的脉冲响应函数、频率响应函数,两者的关系是什么5、测试系统在时域和频域分别用什么描述6、输入信号、输出信号、测试装置三者关系的时域描述和频域描述7、测试装置实现不失真测试的时域条件和频域条件8、写出线性定常系统微分方程的一般形式(式3.8)9、根据已知二阶系统的微分方程,推导频率响应函数以及系统的固有频率及阻尼比第四章信号的获取一、教学目的及要求使学生们掌握常用传感器的转换原理、评价以及选用原则。
机械工程测试技术基础知识点整合第一章:测试概述测试是一种获取被测对象有用信息的方法,是测量和试验技术的综合。
测试可以分为静态测量和动态测量两种类型。
本课程主要研究机械工程中动态参数的测量,测试系统的组成包括量纲及量值的传递,测量误差,测量精度和不确定度,以及测量结果的表达。
第二章:信号分析与处理信号可以根据其描述方式分为时域描述和频域描述。
时域描述是指幅值随时间的变化,而频域描述则是指频率组成及幅值、相位大小。
对于周期信号,可以使用XXX级数来求其频谱,其特点为离散性、谐波性和收敛性。
瞬变信号可以使用傅里叶变换求其频谱,其特点为连续性和收敛性。
随机信号也可以使用傅里叶变换求其频谱,其特点为连续性。
信号的特征参数包括均值、均方值、方差和概率密度函数等。
自相关函数和互相关函数可以用来描述两个信号之间的相关性。
相关系数和相干函数在时域和频域描述两个变量之间的相关关系。
自功率谱密度函数和互功率谱密度函数可以用来反映信号的频域结构。
数字信号处理是对信号进行数字化处理的一种方法。
时域采样定理规定了采样频率必须大于信号最高频率的两倍,即fs。
2fh。
而混叠是因为采样频率过低(即Ts过大)或信号频率过宽,导致信号在fs/2处折叠。
为了避免混叠,需要进行抗混叠滤波或提高采样频率。
量化误差是由于量化步长造成的,减小量化步长可以降低误差。
泄漏是由于加窗截断处理引起的,合理选择窗函数可以减小泄漏。
对于周期信号,可以进行整周期截断处理。
频域采样会出现栅栏效应,需要进行插值处理。
测量装置的基本特征包括静态特性和动态特性。
静态特性包括线性度、灵敏度、回程误差和分辨力等参数。
线性系统具有叠加性、比例性、微分性、积分性和频率保持性等特性。
频率响应函数描述了系统在简谐信号激励下,稳态输出对输入的幅值比、相位差随激励频率变化的特性。
求取频率响应函数的方法包括微分方程、拉普拉斯变换、傅里叶变换和实验法等。
系统不失真的条件包括时域不失真和频域不失真条件。
第一章绪论1、测试的概念目的:获取被测对象的有用信息。
测试是测量和试验的综合。
测试技术是测量和试验技术的统称。
2、静态测量与动态测量静态测量:是指不随时间变化的物理量的测量。
动态测量:是指随时间变化的物理量的测量。
3、课程的主要研究对象研究机械工程中动态参数的测量4、测试系统的组成5、量纲及量值的传递6、测量误差系统误差、随机误差、粗大误差7、测量精度和不确定度8、测量结果的表达第二章信号分析与处理一、信号的分类及其描述1、分类2、描述时域描述:幅值随时间的变化频域描述:频率组成及幅值、相位大小二、求信号频谱的方法及频谱的特点1、周期信号数学工具:傅里叶级数方法:求信号傅里叶级数的系数频谱特点:离散性谐波性收敛性(见表1-2)周期的确定:各谐波周期的最小公倍数基频的确定:各谐波频率的最大公约数2、瞬变信号(不含准周期信号)数学工具:傅里叶变换方法:求信号傅里叶变换频谱特点:连续性、收敛性3、随机信号数学工具:傅里叶变换方法:求信号自相关函数的傅里叶变换频谱特点:连续性三、典型信号的频谱1、δ(t)函数的频谱及性质△(f)=1 频率无限,强度相等,称为“均匀谱”采样性质:积分特性:卷积特性:2、正、余弦信号的频谱(双边谱)欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式,即一对反向旋转失量的合成。
解决了周期信号的傅里叶变换问题,得到了周期信号的双边谱,使信号的频谱分析得到了统一。
3、截断后信号的频谱频谱连续、频带变宽(无限)四、信号的特征参数1、均值:静态分量(常值分量)正弦、余弦信号的均值?2、均方值:强度(平均功率)均方根值:有效值3、方差:波动分量4、概率密度函数:在幅值域描述信号幅值分布规律五、自相关函数的定义及其特点1、定义:2、特点3、自相关图六、互相关函数的定义及其特点1、定义2、特点3、互相关图七、相关分析的应用八、相关系数与相干函数相关系数、相关函数在时域描述两变量之间的相关关系;相干函数在频域描述两变量之间的相关关系。
机械⼯程测试技术课后习题及答案机械⼯程测试技术基础习题解答教材:机械⼯程测试技术基础,熊诗波黄长艺主编,机械⼯业出版社,2006年9⽉第3版第⼆次印刷。
绪论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答:教材P4~5,⼆、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和⼀致?解答:(参考教材P4~6,⼆、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定)1、对计量单位做出严格的定义;2、有保存、复现和传递单位的⼀整套制度和设备;3、必须保存有基准计量器具,包括国家基准、副基准、⼯作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准,将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到⼯作计量器具。
0-3 何谓测量误差?通常测量误差是如何分类表⽰的?解答:(教材P8~10,⼋、测量误差)0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8µV②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm2解答:①-66±?≈±7.810/1.01825447.6601682/10②6±≈±0.00003/25.04894 1.197655/10③0.026/5.482 4.743±≈‰0-5 何谓测量不确定度?国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么?解答:(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的⼀个估计,亦即由于测量误差的存在⽽对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点:见教材P11。
0-6为什么选⽤电表时,不但要考虑它的准确度,⽽且要考虑它的量程?为什么是⽤电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之⼆以上使⽤?⽤量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压,请问哪⼀个测量准确度⾼?解答:(1)因为多数的电⼯仪表、热⼯仪表和部分⽆线电测量仪器是按引⽤误差分级的(例如,精度等级为0.2级的电表,其引⽤误差为0.2%),⽽引⽤误差=绝对误差/引⽤值其中的引⽤值⼀般是仪表的满度值(或量程),所以⽤电表测量的结果的绝对误差⼤⼩与量程有关。