第五章 动态信号测试_终版
动态测试方法
动态测试方法动态测试是软件测试中常用的一种测试方法，它通过执行程序代码来检查程序的行为。
在软件开发过程中，动态测试是非常重要的一环，它可以帮助开发人员发现和修复程序中的错误，确保软件的质量和稳定性。
本文将介绍动态测试的方法和步骤，希望能够帮助大家更好地理解和应用动态测试。
1. 动态测试的概念。
动态测试是通过执行程序代码来检查程序的行为，包括对程序输入和输出的检查，以及对程序执行过程中的各种状态的检查。
动态测试的主要目的是发现程序中的错误，包括逻辑错误、语法错误、接口错误等，以及评估程序的性能和稳定性。
2. 动态测试的方法。
动态测试的方法主要包括黑盒测试和白盒测试两种。
（1）黑盒测试。
黑盒测试是基于程序的功能和接口进行测试的一种方法，测试人员只关注程序的输入和输出，而不关心程序的内部结构和实现细节。
黑盒测试的主要目的是验证程序的功能是否符合需求，并发现程序中的错误和缺陷。
（2）白盒测试。
白盒测试是基于程序的内部结构和实现细节进行测试的一种方法，测试人员需要了解程序的源代码和逻辑结构，以便设计测试用例和检查程序的执行过程。
白盒测试的主要目的是验证程序的逻辑正确性和执行效率，以及发现程序中的逻辑错误和性能问题。
3. 动态测试的步骤。
动态测试的步骤主要包括测试计划、测试设计、测试执行和测试评估四个阶段。
（1）测试计划。
在测试计划阶段，测试人员需要确定测试的范围和目标，制定测试计划和测试策略，确定测试资源和测试环境，以及编制测试计划文档和测试用例。
（2）测试设计。
在测试设计阶段，测试人员需要根据测试计划和测试用例设计测试数据和测试环境，准备测试工具和测试设备，以及编写测试脚本和测试程序。
（3）测试执行。
在测试执行阶段，测试人员需要按照测试计划和测试用例执行测试，记录测试结果和测试日志，收集测试数据和测试样本，以及分析测试结果和测试问题。
（4）测试评估。
在测试评估阶段，测试人员需要评估测试结果和测试问题，总结测试经验和测试教训，提出测试建议和测试改进，以及编制测试报告和测试总结。
振动测试与动态信号分析
振动测试与动态信号分析
振动测试是一种重要的工程实验，它可以检测、评估和改进系统的性
能和可靠性。
它主要用于监测和评价物体的结构、动力学和耐久性能。
它
也可以用于诊断故障并提出进一步的维护措施。
振动测试和动态信号分析是振动测试的主要方法之一，它是对系统的
动态性能检测和评估的有效手段。
振动测试可以快速和准确地捕捉原始振
动信号，并将它们可视化。
振动测试还可以检测和分析动态响应，从而从
多个角度了解系统的性能和可靠性。
动态信号分析也是技术测试工作的重要组成部分，它将振动信号进行
信号处理，分析系统的动态行为，可反映系统的状态和性能。
通过这种方法，可以诊断故障类型，指导维护策略，确定不良结构性能，验证设计参数，优化运行状态，等等。
它可以通过模拟检测和实验测试相结合的方式
完成，来获得完整的数据分析和诊断结果，以识别和可靠性评估复杂的机
械系统。
动态信号分析是通过复杂的信号处理方法，对原始振动信号进行分析、可视化和诊断，从而对机械系统的性能和可靠性进行评估。
动态测试方法
动态测试方法动态测试方法是软件测试中非常重要的一部分，它是指在软件运行过程中对软件进行测试的方法。
动态测试方法可以帮助我们发现软件在运行时可能存在的错误和缺陷，对软件的质量和稳定性有着重要的影响。
下面我们将介绍几种常见的动态测试方法。
首先，我们来介绍一下黑盒测试方法。
黑盒测试是一种测试方法，它是基于软件规格说明进行测试的。
在进行黑盒测试时，测试人员并不需要了解软件的内部结构和实现细节，而是将软件看作一个黑盒子，只关心输入和输出之间的关系。
通过输入一些特定的数据，观察软件的输出是否符合预期，从而发现软件可能存在的错误和缺陷。
接下来，我们介绍白盒测试方法。
白盒测试是一种测试方法，它是基于软件内部结构进行测试的。
在进行白盒测试时，测试人员需要了解软件的内部结构和实现细节，通过对软件的控制流和数据流进行分析，设计测试用例，以达到检验软件正确性的目的。
此外，还有一种常见的动态测试方法是边界值分析测试。
边界值分析测试是一种测试方法，它是针对输入或输出的边界条件进行测试的。
在进行边界值分析测试时，测试人员会选择接近边界值的测试用例进行测试，以发现软件在边界条件下可能存在的错误和缺陷。
最后，我们介绍一种常见的动态测试方法——等价类划分测试。
等价类划分测试是一种测试方法，它是将输入数据划分成若干等价类，然后从每个等价类中选取一个代表性的测试用例进行测试。
这样可以有效地减少测试用例的数量，同时又能够发现大部分可能存在的错误和缺陷。
总的来说，动态测试方法是软件测试中非常重要的一部分，它可以帮助我们发现软件在运行时可能存在的错误和缺陷，对软件的质量和稳定性有着重要的影响。
不同的动态测试方法有着不同的特点和适用范围，测试人员需要根据具体的情况选择合适的测试方法进行测试，以确保软件的质量和稳定性。
动态信号分析
-1
-0.5
0.5
1
归一化
直方图
概率密度函数
5.3 信号的幅值域分析 3、概率分布函数 F ( x)
概率分布函数是信号幅值小于或等于某值R的概 率，其定义为：
F ( x)
R
p ( x) dx
概率分布函数又称之为累积概率，表示了落在某 一区间的概率。
5.3 信号的幅值域分析 p(x)的计算方法：对于各态历尽过程
p ( x) lim
Tx 1 x 0 x T T
T ——表示分析时间； 瞬时值落在 x, x x 区间的时间
[ lim
]
Ts t1 t 2
5.3 信号的幅值域分析 2 直方图
以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出 现的频次为纵坐标进行统计分析的一种方法。
f ( t) (t t0 ) f ( t0 )
3）卷积特性
f ( t ) * (t )
f ( ) (t ) d f ( t)
5.1 信号的分类与描述 4）拉氏变换
(s)
( t ) e st d t 1
5）傅氏变换
( f )
第五章 动态信号分析
5.1 信号的分类与描述 信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的;
信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程 称为信号的波形。
波形
5.1 信号的分类与描述
A
0
t
信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐 标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间 的变化情况。
5.1 信号的分类与描述 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，可分为： 1 从信号描述上分 --确定性信号与非确定性信号； 2 从信号的幅值和能量上 --能量信号与功率信号； 3 从分析域上 --时域与频域；
测控期末复习资料
智能：是指能随内、外部条件的变化，能够运用已有知识解决问题和确定正确行为的能力。
智能检测：智能检测就是利用计算机及相关仪器，实现检测过程智能化和自动化。
信号：传输信息的载体。
信息：是人和外界作用过程中互相交换内容的名称。
确定性信号：可以用明确的数学关系式描述的信号随机信号：指不能用精确的数学关系式来描述的信号，它只能用概率统计方法来描述其规律性。
连续信号：对于任意时刻都可以给出确定的函数值。
连续信号的幅值可以是连续的，也可以是离散的。
对于时间和幅值都是连续的信号又称为模拟信号。
离散信号：在时间上是离散的，只在某些不连续规定瞬时给出函数值，在其他时间没有定义。
测量仪表的功能：物理量的变换、信号的传输和处理、测量结果的显示静态信号：不随时间变化的信号；动态信号：随时间变化的信号。
灵敏度S等于测量仪表的指示值增量与被测量增量之比。
线性度：零漂：传感器无输入(或输入值不变)时，每隔一定时间，其输出值偏离零值（或原示值）的最大偏差与满量程的百分比。
温漂：温度每升高1C ，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比测量仪表的组成1)变换器：用来对被测物理量进行比例变换，以便获得便于传输和测量的信号。
2)标准量具：其功能是提供标准量，并且要求输出的标准量应当准确可调。
3)比较器：其功能是将已经经过比例变换后的被测量与标准量进行比较，并且根据比较结果差值的极性去调节标准量的大小，一直到二者相等，即达到平衡。
4)读数装置 (显示器）：其功能是将测量结果用人眼便于观察的形式显示出来对测量仪器的要求：（1）稳定性好 （2）精度高 （3）动态响应特性好信号不失真：是指被测信号的波形通过检测系统，其波形形状不发生改变。
信号不失真检测必须达到以下要求：1）仪表 （系统）的灵敏度在量程范围内为常数，即S=常数；2）幅频特性保持常数 （即为灵敏度），相频特性为输入信号频率的线性 函数； 3）当检测系统有实时要求时。
即τ=0，则不失真条件变为 幅频A(ω) = S 相频ϕ(ω) = 0绝对误差：∆= X - L 对一般仪器校准相对误差：很好的说明测量质量的好坏引用误差γ：指针式仪表一种误差表示方法数据处理目的：1）减小误差2）更直观的了解数据3）揭示信号的本质，为使用者提供更能表现数据特征的数据误差来源：1）测量仪表本身不是绝对准确的2）测量方法不完善3）外界干扰影响加权平均法：（1）权用符号P表示。
动态信号分析
动态信号分析引言动态信号分析是指对一系列随时间变化的信号进行分析和解释的过程。
这些信号可以是任何随时间变化的数据，如声音、振动、电信号等。
动态信号分析可以帮助我们了解信号的周期性、频谱特征、幅度变化等信息，对于理解信号的特性和进行相关应用具有重要意义。
常见的动态信号分析方法1. 傅里叶变换傅里叶变换是一种将信号从时域转换为频域的数学方法。
通过傅里叶变换，可以将信号分解为一系列不同频率的正弦波的叠加。
傅里叶变换可以帮助我们了解信号的频谱分布，找出信号中的主要频率成分，并进一步分析信号的周期性和频谱特征。
2. 小波变换小波变换是一种将信号从时域转换为时频域的数学方法。
与傅里叶变换不同，小波变换可以提供信号在时间和频率上的更为精细的分析。
通过小波变换，可以得到信号在不同时间段和频率段上的能量分布，帮助我们了解信号的局部特征和瞬态特性。
3. 自相关分析自相关分析是一种研究信号相关性的方法。
它通过计算信号与其在不同时间延迟下的自身的相关性，来分析信号的周期性和重复性。
自相关分析可以用来判断信号中的周期性成分，并估计信号的主要周期。
4. 谱分析谱分析是一种将信号在频域上进行分析的方法。
它通过计算信号在不同频率段上的能量分布，来了解信号的频谱特性。
谱分析可以帮助我们找到信号中的主要频率成分，并估计信号的频率范围和带宽。
动态信号分析的应用领域动态信号分析在许多领域都具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 声音分析动态信号分析可以用来分析声音信号的频率特征、音调、语速等信息，对语音识别、音频处理和声音品质评估具有重要意义。
2. 振动分析动态信号分析可以帮助我们分析机械振动信号的频谱成分、振动模态、共振频率等信息，对机械故障诊断、结构健康监测等具有重要应用。
3. 电信号分析动态信号分析可以用来分析电信号的频谱特征、噪声成分、幅度调制等信息，对于电力系统分析、通信系统优化等具有重要意义。
4. 生物信号分析动态信号分析可以帮助我们研究生物信号的周期特征、频率变化、相位调制等信息，对心电图分析、脑电图分析和生物信号处理等具有重要应用价值。
接收机动态范围分析及测试方法
接收机动态范围分析及测试方法接收机的动态范围（Dynamic Range）是指一个接收机在接收到电磁波信号时，能够同时处理较小和较大信号的能力。
动态范围对于接收机的性能有着重要的影响，尤其是在面对弱信号和强信号同时存在的场景下。
因此，对接收机的动态范围进行分析和测试是非常必要的。
以下是接收机动态范围分析及测试方法的一些建议。
1.动态范围分析方法：a.测量方法：可以通过测量接收机在输入信号功率不同范围内的输出信号功率进行分析。
通过测量输出信号的最小值和最大值，即可得到接收机的动态范围。
b.线性度分析：可以通过测量接收机的线性度来分析其动态范围。
线性度测试可以通过向接收机输入一系列信号强度较小但逐渐增加的信号，观察接收机的输出是否与输入信号呈线性关系，从而得到线性度测试曲线。
根据线性度测试曲线的变化，可以估计接收机的动态范围。
2.动态范围测试方法：a.使用射频信号发生器：可以通过向接收机输入一系列由射频信号发生器产生的具有不同功率的信号进行测试。
从发生器输出的强信号开始，逐渐减小功率等级，直至输出的弱信号。
通过观察接收机对不同功率水平信号的反应，可以判断接收机的动态范围。
b.外部幅度控制器：使用一个外部的幅度控制器，可以调整输入信号的幅度，以模拟不同强度的信号输入。
通过观察接收机对不同幅度信号的处理能力，可以测试接收机的动态范围。
3.注意事项：a.测试环境：在进行动态范围测试时，需要保证测试环境的噪声水平低，以避免测试结果受到噪声的影响。
b.校准：在进行测试之前，需要对测试设备进行校准，以确保测试结果的准确性。
c.数据处理：在得到测试结果之后，需要进行数据处理和分析，以获得准确的动态范围值。
d.多种测试方法结合：为了得到更准确的测试结果，可以采用多种测试方法结合的方式进行测试，例如使用不同发生器和控制器进行测试。
总结起来，通过分析和测试接收机的动态范围，可以评估接收机的性能，从而为接收机的设计和优化提供指导。
动态指标测试说明教学教材
动态指标测试说明动态指标测试说明一、动态范围（Dynamic Range）定义：一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。
计算公式：DR=SINAD-20*log10(基频幅值 /满量程幅值)测试步骤：1.打开“动态范围”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围及带宽等参数；2.信号源输出频率为1kHz、幅值为-60dBFS的正弦波至被测通道；3.运行测试程序，选择不同增益、不同采样率开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。
技术指标：见表1。
（PXIe-3348指标）增益（dB）动态范围（dBFS）1,2f s = 51.2kS/s f s = 102.4kS/s f s = 204.8kS/s330 100 96 9320 108 104 10010 110 107 1010 111 108 1021 输入信号为1kHz正弦波，-60dBFS2 交流耦合3 带宽20Hz ~ 80kHz表1 动态范围技术指标测试程序：见图1。
图1 动态范围测试程序二、无杂散动态范围（Spurious-freeDynamicRange，SFDR）定义：无杂散动态范围指载波频率(最大信号成分)的RMS幅度与次最大噪声成分或谐波失真成分的RMS值之比，SFDR通常以dBc (相对于载波频率幅度)或dBFS (相对于ADC的满量程范围)表示。
计算公式：SFDR=20*log10(基频幅值/除基频外其他最大幅值)测试步骤：1.打开“无杂散动态范围”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围及带宽等参数；2.信号源输出频率为1kHz、幅值为-1dBFS的正弦波至被测通道；3.运行测试程序，选择不同增益、不同采样率开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。
技术指标：见表2。
（PXIe-3348指标）增益（dB）无杂散动态范围（dBc）1,2,330 9820 9910 1000 1011 f s = 204.8 kS/s2 输入信号为1kHz正弦波，-1dBFS3 交流耦合表2 无杂散动态范围技术指标测试程序：见图2。
动态范围测量
9
差分信号的差分操作
情境 9
函数发生器设为慢速方波, 3.3 Vp-p, 0 V 偏置 (例如, 3.3 V 的电 压差分摆动, 或者 1.65 Vp-p 的单端电压)。 "被测信号" 设为差分。 示波器偏置设为 0 V。 在此图 (图 14) 中，我们想要比较 f4 (粉红色迹线)和通道 2。f4 为通道 1 减去通道 3。f4 的差分 p-p 幅度和通道 2 相匹配。注 意，通道 2 和 f4 均以接地为中心。
图 9. 情境 5 函数发生器设为慢速方波, 3.0 Vp-p, 1.5 V 偏置
7
单端信号的差分操作
情境 6
函数发生器设为慢速方波, 3.0 Vp-p, 0 V 偏置。 "被测信号" 设为差分。 示波器偏置设为零。 再次检测信号的幅度，两个测量结果实际上完全相同。看 起来一切都非常完美。
图 10. 情境 6 函数发生器设为慢速方波, 3.0 Vp-p, 0 V 偏置
问题: 不同设置产生不同结果
图 1 的屏幕快照显示了使用两个探头对同一个单端信号 进行探测。通道 4 (粉红/红色)在探测时采用差分探头，探 头设为"单端"模式；通道 2 (绿色)在探测时采用同一差分探 头，但设为 "差分" 模式。
哪种测量是正确的呢?
通道 4 显示的是正确的测量。输入是一个 3.3 V 峰峰值幅 度 (额定值) 单端信号，采用 1.5 V 偏置。
应用指南 1451 总结如下: 1. 如使用单端探头探测单端信号，并将"被测信号"(Signal being probed)设为单端，此偏置会应用于探头放大器。
2. 如使用差分探头探测单端信号，并将"被测信号"(Signal being probed)设为单端，此偏置会应用于探头放大器。
燕山大学 动态信号处理 动态信号测试 重点
◆动态信号测试是利用快速的时域（或频域）参数来刻画系统的运动性质，状态和变化过程，并高速，实时，准确地显示记录系统的动态变化过程，提取系统的动态特性参数；动态信号测试系统是一个多环节的复杂系统，其动态特性不一定符合要求，需要通过数字模型研究，应用适当的滤波器进行动态补偿以拓展系统的频带改善系统的动态特性；◆动态测试和静态测量的区别：（1）动态测试更强调测试系统的动态性能；（2）静态测量更强调的是精度，动态测量更强调的是输出无失真，复现输入的能力；（3）动态测试通常需要设计滤波器进行修正和补偿，改善动态特性；◆动态测试系统的性能指标：（1）时域指标：时间常数t，上升时间tr，响应时间ts，超调量c；（2）频域指标：幅频特性，相频特性，带宽，带宽内幅值误差，带宽内相位差；◆动态补偿：若系统中某原件的工作频带不够，导致被测信号不能以足够小的动态误差得到传递，可以通过在二次仪表中增加相应的补偿环节，拓展整个测量系统的工作频带，以满足动态测量的要求；补偿方法：电气网络补偿法，数字滤波器补偿法；◆动态误差的修正：一些瞬变的信号变化很快，没有适当的仪器测量时，为了弥补了仪器方面的差距带来的误差所使用的修正方法；修正方法：频域修正法，时域修正法（数值微分法，叠加积分法）；◆相关分析的应用：（1）在强噪声的环境下信号提取；（2）延时估计（3）系统辨识；◆白噪声：是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。
白噪声特性：功率谱密度恒定，信号自相关，数学期望E(X(t)]=0，均方值：E[X(t)^2]=∞；◆参数谱相对于周期图的优势：(1)周期图容易产生吉布列效应；（2）周期图的谱分辨率受监测时间参数的限制，导致谱频分析的精确度受到限制；（3）周期图的随机起伏明显，不光滑，不适用于短数据；（4）而参数谱相对于周期图来说，参数谱克服了周期图的谱分辨率不高和吉布斯效应问题；◆AR谱的不足及解决办法：（1）受阶数的影响：阶数过低→过度平滑，阶数过高→虚假谱峰；（2）易造成谱线分裂；（3）造成谱峰展宽问题，当信号中含有较强的噪声时，AR谱不再优于周期图；对谱线分裂的解决办法：①解析信号代替正弦信号；②对Burg算法中的反射系数公式进行修正；③增加数据的记录长度；对谱峰展宽的解决办法：①用ARMA模型来代替AR模型；②预滤波，将噪声去掉；③提高模型的阶数；④用补偿修正方法补偿噪声的影响；◆ARMA模型的适用性检验的本质和方法：本质：通过检验残差序列是否是白噪声序列来判断模型是否合理的方法；方法：自相关法，残差方差法，最终估计误差准则（FPE），信息准则（AIC）；◆AR模型的求取方法：最小二乘法，Yale-walker方程法；Burg递推算法；。
软件测试教学PPT-静态测试与动态测试
静态测试地查错与分析功能是其它方法 所不能替代地,可以采用工或者计算机 辅助静态测试手段行检测。
代码检查
主要检查代码与设计地一致,代码对标 准地遵循,可读,代码逻辑表达正确,代 码结构合理方面;发现程序不安全,不明 确与模糊部分,找出程序不可移植部分; 发现违背程序编写风格问题。其包含变 量检查,命名与类型审查,程序逻辑审查, 程序语法检查与程序结构检查内容。
软件测试
（三）静态测试与动态测试
本章要点
静态测试地定义与内容 静态测试地分类与方法 代码检查方法与应用 静态结构分析方法与应用 动态测试地定义与内容 动态测试地分类与方法 主动测试与被动测试
静态测试技术概述
静态测试是不执行被分析地程序,而是 通过对模块源代码行研读,找出其地错 误或可疑处,收集一些度量数据。
是对程序地一种下意识地检查与测试,可以帮助程序员发现更多地错误,管理部门也 可以通过检查文档,了解模块质量,完全,测试方法与程序员能力。
静态结构分析
静态结构分析主要是以图地形式表现程 序地内部结构,供测试员对程序结构行 分析。
静态结构分析是一种对代码机械地,程 式化地特行分析地方法。
果是否为null。可能地检查代码为:
检查虽然没有错误,但却没有必要。C/C++ 程序员在开始写Java程序地时候常常会这 么做,这是由于检查C/C++malloc()地返回 结果是必要地,不这样做就可能产生错误。 但在Java,new操作不允许返回null,如果 真地返回null,很可能是虚拟机崩溃了,这 时候即便检查返回结果也是无济于事。
声明,空白,
动态信号分析仪操作规程,1200字
动态信号分析仪操作规程动态信号分析仪操作规程一、引言动态信号分析仪是一种广泛应用于工程领域的测试仪器，用于分析和测量信号的频率、幅度、相位等参数。
准确地操作动态信号分析仪对于得到可靠的测试结果至关重要。
本操作规程旨在指导操作人员正确地使用动态信号分析仪进行测试。
二、安全须知1. 操作人员应熟悉该仪器的安全操作方法和相关规程。
2. 操作人员应穿戴符合要求的个人防护装备，包括耳塞、护目镜等。
3. 在使用过程中，应注意防止电击、触电等风险。
禁止在潮湿环境中操作仪器。
4. 当发生电器故障、烟雾或异味时，应立即停止使用并通知维修人员。
三、仪器准备1. 检查仪器的外观是否完好无损。
2. 确认仪器与电源的连接是否牢固可靠。
3. 检查测量电缆和传感器是否正常工作。
四、仪器设置1. 打开仪器电源，确保仪器处于正常工作状态。
2. 根据测试需求选择适当的测量模式和参数设置。
3. 设置参考信号源，校准仪器零点和增益。
五、进行测试1. 将被测信号正确连接到仪器的输入端口。
2. 调整测试信号的频率、幅度等参数，确保测量范围和分辨率符合要求。
3. 开始数据采集前，应等待足够的稳定时间，确保测试结果的准确性。
4. 运行测试程序，记录测量数据。
5. 检查测试结果是否符合预期，并及时记录和报告异常情况。
6. 完成测试后，关闭仪器电源，并及时清理和归档数据。
六、维护和保养1. 定期检查和校准仪器，确保其工作状态和测试精度。
2. 清洁仪器外壳和按键，防止灰尘积累或影响操作。
3. 确保仪器周围环境干燥、通风良好，避免潮湿和高温环境。
4. 定期更换电池和消耗品，避免因电力不足或耗尽导致测试中断。
5. 对于长期闲置的仪器，应采取适当的防护措施，避免损坏或老化。
七、故障排除在测试过程中，如果出现异常情况，操作人员应及时停止测试并进行故障排除。
如果无法解决问题，应通知维修人员进行维修。
八、结束语本操作规程对动态信号分析仪的使用进行了详细介绍和规范，希望能帮助操作人员正确操作仪器，提高测试效果和结果的可靠性。
现代测试技术复习要点
复习重点第一章 信号分析基础（作业题重点） ——信号的分类：（确定性信号与非确定性信号）1．确定性信号：是指可以用明确的数学关系式描述的信号。
它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号。
周期信号是指经过一段时间可以重复出现的信号，满足条件()()x t x t nT =+。
非周期信号：往往具有瞬变性。
准周期信号：周期信号与非周期信号的边缘。
2．非确定性信号：是指无法用明确的数学式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程，通常只能用概率统计的方法来描述它的某些特征。
（能量信号与功率信号）1． 能量信号：在所分析的区间里面(,)-∞+∞，能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：()2t dt x ∞-∞<∞⎰2． 功率信号：有许多信号，它们在区间(,)-∞+∞内能量不是有限值。
在这种情况下，研究信号的平均功率更为合适。
在区间12(,)t t 内，信号的平均功率()221211t t P t dt x t t -=⎰（连续时间信号与离散时间信号）1． 连续时间信号：在所分析的时间间隔内，对于任意时间值，除若干个第一类间断点外，都可以给出确定的函数值，此类信号称为连续时间信号或模拟信号。
2． 离散时间信号：又称时域离散信号或时间序列。
它是在所分析的时间区间，在所规定的不连续的瞬时给出函数值。
可以分为两种情况：时间离散而幅值连续时，称为采样信号；时间离散而幅值量化时，称为数字信号。
——信号的时域分析（信号的时域统计分析）1．均值：表示集合平均或数学期望值，也即信号的静态分量。
用x μ表示。
2．均方值：也称平均功率，用2x ψ表示。
3．方差：描述信号的波动分量，用2x σ表示。
三者之间的关系为：2x ψ=2x σ+2x μ4．概率密度函数：随机信号的概率密度函数是表示幅值落在指定区间的概率。
定义为[]0()1()limlimlim x x x T P x x t x x T p x xx T ∆→∆→→∞<≤+∆⎡⎤==⎢⎥∆∆⎣⎦5．概率分布函数：概率分布函数是信号幅值()x t 小于或等于某值x 的概率，其定义为：()()xF x p x dx -∞=⎰（信号的时域相关分析）1．相关：是指客观事物变化量之间相互关联的程度。
反馈控制理论第五章第六章知识点笔记
反馈控制理论第五章第六章知识点笔记
标题：反馈控制理论第五章第六章知识点笔记
4.1信息输入、变换与放大过程信息传递的方式有两种：感觉传递和信号传递。
4.2采样控制信息传送，即从高频段向低频段传送，称为采样。
一般来说，采样时间应当足够短暂，使得不影响系统对被测量变化速度及其幅值的跟踪能力。
这就要求把取样信号送到采样器里去，并由它把所需要的数据转变成可用于测量的形式。
若把整个振动信号(振幅的积分)或周期性信号（振动周期的积分）都进行取样，则称为连续采样;而只选择被测物体某些特征参数作为代表，并且对其余部分不予取样，只用一次采样的采样信号经过滤波器后再提供给计算机进行处理，称为离散采样。
4.3多输出级调节系统的稳定性多输出级调节系统，如同一台电子计算机带着几个分机同时运行。
各分机之间不仅相互独立地进行工作，而且彼此协调工作。
多路开关输出级最常见的结构型式就是集中控制式。
在实际应用中，多路开关是交替切换使用的。
因此必须保证各路输出均衡、准确。
另外，为了减少分机输出波形之间相互串扰，还要尽可能使分机之间的距离小些。
多输出级调节系统正是根据这些要求设计的，所以稳定性较好。
但是，如果对控制精度的要求太高，例如，对主轴精度的要求很严格，那么就会引起控制误差累加，导致控制质量下降。
所以在满足工艺条件的前提下，既要考虑到系统的安全又要兼顾到质量，对系统的稳定性也要适当地折衷处理。
自动检测技术知到章节答案智慧树2023年山东科技大学
自动检测技术知到章节测试答案智慧树2023年最新山东科技大学第一章测试1.传感器主要完成两方面的功能：检测和（）。
参考答案:转换2.传感器的下列指标全部属于动态特性的是（）。
参考答案:幅频特性、相频特性3.传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）。
参考答案:迟滞、重复性、漂移4.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，该表可能出现的最大绝对误差为（）。
参考答案:1℃5.实际测量中，精密度高，准确度不一定高，因仪表本身可以存在较大的系统误差。
反之，如果准确度高，精密度也不一定高。
（）参考答案:对6.传感技术的作用主要体现在：（）。
参考答案:传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分。
;传感技术是产品检验和质量控制的重要手段。
;传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用。
;传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步。
第二章测试1.传感技术的研究内容主要包括：（）参考答案:信息转换;信息获取;信息处理2.影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（）。
参考答案:导电材料几何尺寸的变化3.下列说法正确的是（）。
参考答案:相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向。
4.电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。
参考答案:流量;位移;压力;振动5.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。
参考答案:变介电常数式6.电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有（）。
参考答案:变面积型电容传感器;变介质型电容传感器7.对石英晶体，下列说法正确的是（）参考答案:沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生。
8.制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化铟、砷化铟，其原因是这些（）。
参考答案:N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件。
9.磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（）。
参考答案:加速度10.热电偶测量温度时（）。
参考答案:不要加电压11.在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的那个基本定律（）。
5动态应变测量详解
例如：应变波在钢材中的传播速度v 5000 m / s ，给定允
许的相对误差 1的极限频率fmax为：
如果被测动态应变的
fmax
v
l
6
2
78000
Hz
频率远小于此数值，应变 计的动态相应误差可忽略
二、应变计的疲劳寿命
不计。
一般应变计在常温下105 106 动态应变计可达 107 108
（5—14）
n 1,2,,
（5—15）
(t) 0 (an cos2 n f1t bn sin 2 n f1t)
0
1 T
T 0
(t)dt
an
2 T
T 0
(t) cos2 n f1tdt
bn
2 T
T 0
(t)sin 2 n f1tdt
这样，第 n 次谐波的幅值 n 和相位n 可由 an、bn 确定如下
二应变计的疲劳寿命一般应变计在常温下1010动态应变计可达1010寿命与应变幅值有关53动态应变测量的标定和实施应变计一动态应变测量的仪器系统静动态应变计0200hz动态应变计0200khz超动态应变计200khz磁带记录仪频谱分析仪笔式记录仪存储式示波动态数据采集分析系统二动态测量的标定对于工作频率不高的情况1静态标定原理应变值的电标定模拟应变信号标准电信号传输给记录仪原理应变值的机械标定应变仪测量机械装置应变信号传输给记录仪对于较高频率的动态应变2动态标定原理应变仪测量标准试件已知动应变传输给记录仪54动态应变测量中的干扰与防干扰措施一干扰的分类及特点干扰分类干扰特点电磁干扰工频干扰无线电干扰静电干扰测量导线与干扰源之间的漏电容地电压地电流干扰接地保护工厂的高电压雷电测量仪器之间的干扰各仪器的实际载波频率不同二干扰源的检查仪器内部因素本身漂移多台仪器间干扰未加载接线有信号输出表明通过应变计及导线进入标准无感电阻代替应变计若干扰消除则为应变计原因加载后卸载直流干扰若干扰仍在则为外界对导线影响通过移动导线位置或改变走向查找往往发生在发动机或电动机开动或关闭时三抑制干扰的措施电磁静电干扰导线绞扭减少干扰磁通的耦合面积采用三芯四芯屏蔽线地电压地电流干扰信号电路必须一点接地仪器之间的干扰强迫各台仪器载波频率同步调整应变仪的震荡频率使其接近其他干扰措施使用滤波器增大测量导线与干扰源距离对干扰源采取屏蔽接地等应变仪使用供电电池时采用浮空尽可能缩短测量导线长度55动态应变的记录曲线与修正一记录曲线前标定记录h1零线记录曲线后标定记录h2h3h4周期记录长度510511二曲线修正1零线修正与静态应变修正相同原因输出漂移引起零线的移动处理依据零线移动与时间成正比这点计算移动量记录时间零线移动2应变测量值修正56动态应变的数据分析一周期性应变信号根据波形图除了确定应变的幅值和基频f1外还需计算频谱为此将复杂周期应变anbn称为傅里叶系数按下式计算512513514515这样第n次谐波的幅值和相位可由anbn确定如下因此计算周期信号的频谱即为确定时间历程的傅里叶系数
动态测试
（7）桩基检测
利用小应变对打入桩或灌注桩进行完整性检测，通过测量反射波与入射波的时间差，用户输入波速测桩长或输入桩长测波速。波形放大、动态显示桩长（或波速）等功能，帮助用户快捷、准确地定位反射波的位置。同样，也可以标柱缺陷的反射波时间及位置。
（8）疲劳寿命评估
适用于汽车工业、桥梁工程、大型机械设备中构件及零部件的疲劳寿命预估，结合有限元结构分析程序，进行复杂的计算和对比分析，有利于提高设计和试验的效率及可靠性，缩短产品的开发周期，为企业的技术进步服务。
软件有名义应力法和局部应力应变法两种。通过双参数雨流计数对典型运行工况下结构承载的应力-应变曲线的统计，综合分析结构材料的应力-寿命曲线或应变-寿命曲线，全面考虑影响构件疲劳强度的各种因素，遵循疲劳损伤累积理论，最终得到结构疲劳寿命的统计分析结果。
（9）小线图、频谱分析、直方图和降噪分析，用于减振降噪、数据压缩和故障诊断等工程中。
应变花设置界面冲击系数计算界面
（3）阻尼比计算
软件中根据结构幅频特性曲线确定对应共振频率下的阻尼比。
（4）索力计算
通过采用简单、快速的振动法测量拉索的固有频率可以计算拉索的索力，并能够对各类桥型的索力进行修正。
（5）冲击响应谱分析
冲击响应谱（SRS）可以直接估计某一冲击引起的各种响应量级，评定它对结构或设备造成的影响，为冲击隔离的设计与冲击环境的模拟提供数据依据。
（2）值得信赖的数据管理
专门的数据管理保证了频响函数、参数设置以及分析结果的正确关联；数据类型丰富，包括：实频图、虚频图、幅频图、相频图、奈奎斯特图；数据多行多列显示、重叠显示、局部放大缩小显示；单光标、双光标、峰光标、光标值显示等。
（3）丰富的模态参数估计
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(5.1-5)
f T ( t ) e jn t d t , n 0， 1, 2 , 3 .....
14
1 其 中 ： cn T
T 2 T 2
2. 傅里叶变换相关知识(续)
非周期振动的谐波分析
fT (t )
f (t )
n
c n e jn t
离散傅氏变换举例
x ( n ) c o s ( 2 0 .2 4 n ) c o s ( 2 0 .2 6 n ), n 0 9 9 , f 1 H z。 M a tla b 命 令 ： d fs , id fs
原 始 信 号 (N=100) 2 1 0 -1 -2
j
2 nk N
(5.1-18) (5.1-19)
1 T (tk ) x N
N 1 n0
( )e X T n
j
2 kn N
式 (5.1-17) 表 明 离 散 傅 里 叶 谱 是 原 信 号 频 谱 的 倍数为 1 / t f s 。
20
2. 傅里叶变换相关知识(续)
T /2 T / 2
f T ( t ) e jn t d t ] e jn t f T ( t ) e j n t d t ] e j n t
15
[ 2 n
T /2 T / 2
2. 傅里叶变换相关知识(续)
非周期振动的谐波分析
T
f (t )
6
测量电路
振动信号
记录设备 数据采集系统
动态测试后处理
通过振动测试基本手段得到了激励和响应的 时域信号。这一时域信号通常是足够长的模拟电 压信号，是进行模态分析的主要数据，由记录仪 记录下来进行离线分析，也可立即进行实时在线 分析。后续分析的目的是，获得结构的动力响应， 或者根据实测激励和响应的时间历程，通过一定 方法获得测试结构的非参数模型——频响函数或 脉冲响应函数。这一过程称为动态测试后处理。
2 / T
T
T
t
1 cn T
T 0
fT (t )e
jn t
1 dt T
T /2 T / 2
f T ( t ) e jn t d t
令 n n ， n 2 n / T ， n 1 n 2 / T
1 fT (t ) [ n T
将式(5.1-11)-(5.1-14)带入式(5.1-9)和式(5.1-10) 写成和的形式为
1 xT (k ) 2
N 1 n0
( n )e X T
j
2 n kT T N
1 N t
N 1 n0
( n )e X T
2 kn j N
(5.1-15)
频域离散谱为
7
2. 信号及信号处理
信号定义
信号定义为随着时间、空间或其他自变量而变化的物理量。数学上把一 个信号描述为一个或者几个自变量的函数。
s1 ( t ) 2 0 t 2 s2 ( x , y ) 3 x 2 xy 10 y 2 s3 ( t )
N
i1
A i ( t ) s in [ 2 π F i ( t ) t i ( t )]
16
f (t )e
dt
f (t )
的傅氏正变换
2. 傅里叶变换相关知识(续)
非周期振动的谐波分析 非周期振动可以通过傅氏变换作谐波分析，傅氏变 换可以通过令傅里叶基数中的周期趋向五穷大得到。 一无限长连续信号 x ( t ) 的傅氏变换对为：
1 x(t ) 2 X ( )
(5.1-1)
信号分类
依载体：电信号、磁信号、声信号、光信号、热信号、机械信号。 依变量个数：一维、二维、多维（矢量）信号。 依周期性：周期信号、非周期信号。 依是否为确定函数：确定信号、随机信号。
8
模拟信号与数字信号 模拟信号：是时间连续、幅度连续的信号。用电压或电流 去模拟其他物理量，如声音、温度、压力、图象等所得到 的信号。
第五章 动态信号测试2.5 结
构抗震试验方法 许国山
土木工程学院 土木工程学院 防灾减灾工程及防护工程学科 结构与抗震实验中心 讲师 副主任
邮 箱：xuguoshan@ 电 话：15244671831 办公室：土木工程学院420，结构抗震实验中心办公室
5.1 概述
1. 振动测量系统
动力特性测量
突然加荷法 共振法振动曲线
a 1 ln n 2 a n 1
2 1 20
数据采集系统
2
5.1 概述
1. 振动测量系统
应变采集
DH3810N‐1应变适配器
球面网壳应变测量
IMC动态数据采集系统
3
位移采集
LVDT固定
差动变压器式传感器
电源盒 振动台试验模型位移测量
合称傅氏变换对
T
t
1 fT (t ) [ n T
T /2 T / 2
f T ( t ) e jn t d t ] e jn t f T ( t ) e j n t d t ] e j n t
1 [ 2
[ 2 n
0
x T ( t ) e j t d t
2. 傅里叶变换相关知识(续)
非周期振动的谐波分析 对截断信号 x T ( t ) 进行采样离散化，采样时间间 隔 t T / N ，采样点数为N。为方便，设满足采样定 xT (t ) 包 含 的 最 高 频 率 成 理 t 0 .5 / f m ， fm 为 份 m 2 f m 。同时，对频域 也进行离散，频率分辨 率 2 / T 2 /( N t ) s / N , s 2 / t ， 则时域离散点为
21
作业
(1) 求如下矩形函数的傅氏谱
1， x(t ) 0，
t
T 2 T 2
t
(2) 画出余弦信号 y( t ) cos(2 t ) 的频谱。 其中 t k t , k 0 : 500Байду номын сангаас, t 1ms 。
22
5.2 从无限长连续信号到有限长离散信号的实现过程
13
2. 傅里叶变换相关知识
周期振动的谐波分析 傅里叶基数展开式为：
a0 fT (t ) 2
(a
n1
n
c o s n t b n sin n t ) f T ( t )d t
2 2 , a0 T T 2 an T 2 bn T
T 2 T 2
运 用 Fourier逆 变 换 得 到 的 合 成 信 号 2 1 0 -1 -2
0
50 时 间 /s
100
0
50 时 间 /s
100
X(k)振 幅 (N=100) 1 0.8
振幅
0.6 0.4 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 频 率 /Hz 0.7 0.8 0.9 1
(n) X T
N 1 k0
T ( k )e x
j
2 n kT T N
t
(5.1-16)
19
T ( k )e t x
k0
N 1
j
2 nk N
2. 傅里叶变换相关知识(续)
非周期振动的谐波分析 为保持对称性，令
1 X T ( n ) X T (n) t
模拟 输入
模拟抗混 滤波
采样、 A/D转换、 截断
选带分析 (基带分析)
加窗
FFT
脉冲响应 函数
频响函数 (相干函数)
平均
功率谱
数字信号分析系统一般原理
12
数字式频率分析系统使用的基本处理技术包括 采样和量化、加窗、FFT、平均、数字滤波、细化 等。
涉及到的基本问题：采样速率、频率混淆、泄 漏、功率谱估计、噪声影响等。
tk k t kT / N , k = 0 ,1 ,2 ...., N -1
(5.1-11) (5.1-12) (5.1-13)
18
时域离散信号为
T (tk ) x T (k t ) x T (k ) x
频域离散点为
n n 2 n / T ,
n = 0 ,1 ,2 ,.... N -1
T /2 T / 2
f ( t ) lim f T ( t )
1 f (t ) 2 c ( )
f ( t ) e j t d t ] e j t d
c ( ) e j t d
j t
(5.1-6)
c ( )
的傅氏逆变换
DSpace数据采集系统
4
加速度采集
BK加速度传感器
压电式加速度传感器原理
KD5018积分电荷放大器 振动台试验模型加速度测量 DH5922动态数据采集系统 5
5
振动量测系统简图
拾振器
测量及放大 记录与分析
位移传感器 磁电式速度传感器 压电式加速度传感器 压力传感器 荷载传感器 模拟信号 数字信号
s1 ( t ) e t , t
(5.1-2)
离散信号：在时间上是离散的，幅度上连续的信号。
s2 ( tn ) e
tn
, n 0 , 1, 2 , .......