第九章第三节《机械工程测试技术基础(第3版)》教学课件

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机械工程测试技术基础第三版

1.1求周期方波（图1-4）的傅立叶级数（复指数函数形式）。

画出频谱图|C n |—ω ；φn —ω 图并与表1-1对比。

解：傅立叶级数的复指数形式表达式：⋅⋅⋅±±±==∑+∞-∞=,3,2,1,0;)(0n eCt x n tjn nω式中：所以：幅值频谱：相位频谱：傅立叶级数的复指数形式的幅值频谱图和相位频谱都是双边频谱图。

1.2求正弦信号 x (t )=x 0sin ωt 的绝对均值μ|x |和均方根值x rms解：1.3求指数函数的频谱。

解：1.4求符号函数（题图1-1a ）和单位阶跃函数（题图1-1b ）的频谱. 解:1) 符号函数的频谱:[]()⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅±±±=⋅⋅⋅±±±=-=--=+⨯+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤+⎢⎣⎡-==---------⎰⎰⎰,6,4,2;0,5,3,1;2cos 12111)(1)(120000200200202200n n n A j n n A j e e n jA n jA e jn A T e jn A T dt Ae dt e A T dt e t x T C jn jn Tt jn T t jn Tt jn T t jn T T t jn n πππππωωππωωωωω⋅⋅⋅±±±±=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑+∞-∞=,7,5,3,1;2)(0n en A j t x t jn n ωπ⋅⋅⋅±±±==+=,5,3,1;222n n A C C C nI nR n π⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅---=⋅⋅⋅=-=⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==,5,3,1;2,5,3,1;202n n n A arctg C C arctg nR nIn πππϕωππωμ2;2sin 1)(lim 0000000====⎰⎰∞→T x tdt x T dt t x T T T x 式中：()2sin 1)(10020002000x dt dt x T dt t x T x T T rms ===⎰⎰ω)0;0(;)(≥>=-t Ae t x t ααf j A dt e Ae dt e t x f X ftj t ft j παπαπ2)()(022+=⋅==⎰⎰∞+--∞+∞--令:2)单位阶跃函数的频谱:1.5求被截断的余弦函数cos ω0t （题图1-2）的傅立叶变换。

《机械工程测试技术第3版》教案大纲

《机械工程测试技术》教学大纲一、课程基本信息二、课程性质和课程目标1．课程性质《机械工程测试技术》是面向机械及近机械类专业开设的一门专业技术基础课。

本课程培养学生具备从事测试工作、特别是动态测试工作所必需的基础知识，并熟练运用研究动态测试的基本理论和基本方法，为今后从事机械工程测试工作打下坚实的理论基础。

2. 课程目标课程目标1：能理解测试技术的基本概念，具备测试技术的基础理论知识，掌握基本的测试应用技术，具有独立分析测试系统的基本能力，并能提升科学素养。

课程目标2：能掌握测量系统的静态和动态特性，理解各类传感器的工作原理与结构特点，并了解其技术前沿及发展趋势。

课程目标3：能运用常见测量系统的频率特性，分析调制与解调、滤波等基本电路，应用信号分析与处理技术，识别和判断机械领域的复杂工程问题的内在规律和关键参数。

正确评价解决方案对安全的影响，并理解应承担的责任。

课程目标4：能够选择恰当的软件工具或传感器，建立有效的测试系统，对复杂机械工程问题进行动态测试，并对获取的信号进行科学分析。

同时综合考虑公众安全及环保等因素，自觉履行责任，具备科技报国的家国情怀与使命担当。

四、课程目标与教学内容、方法及学习成果的对应关系1. 课程目标与教学内容的对应关系2.学习内容、学习成果及学时安排五、教学方法和学习建议1. 教学方法建议根据本课程的特点，确立学生中心、产出导向、持续改进的教育理念，按照模块化教学思想，有针对性的应用板书教学、多媒体教学、视频教学、网络教学、工程实例、实验教学、软件仿真等手段优化教学过程，激发学生的热情，以小组讨论与问题启发方式发挥学生的主体作用，真正做到“授人以鱼，更要教人以渔”。

采用形式多样的课程教学方式，包括：(1)传统教学与多媒体教学结合法：板书和多媒体教学相结合，采用动画、实物演示等，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。

(2)案例教学法：对于每一知识模块，通过分析和研究已有的案例组织教学，使学生在分析和学习案例的过程中，提高理论联系实际的能力，了解理论知识的工程应用。

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。

机械工程测试技术基础(第3版)

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机械工程测试技术是指利用各种测试设备和方法对机械产品进行性能、结构、可靠性等方面的测试，以验证产品设计和制造过程中的合理性和准确性。

机械工程测试技术基础(第三版)段富海-绪论幻灯片PPT

计算机虚拟仪器技术
用PC机＋仪器板卡代替传统仪器用计算机软件代替硬件分析电路
优点
我们的工作
DATE:
23
三、测试技术开展的趋势
3.新原理新技术的应用 ➢ 微电子技术； ➢ 微机械技术。 4.传感器网络与远程测试 ➢ 传感器网络及仪器总线技术； ➢ Internet网与远程测试等。
DATE:
要求：
①了解常用传感器、信号调理、记录仪器的原理、性能，能较合理使用；
②掌握测试装置的特性评价方法和不失真测试条件，掌握一阶、二阶线性系统的动态特性及测试方法；
③掌握信号的时域和频域描述方法，建立起明确的信号频谱分析和相关分析的根本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些根本概念；
④对动态测试工作的根本问题建立起一个比较完整的概念，并能初步运用于机械工程中某些参量的测试。
超声波测距传感器：判断建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器：运动轨迹和AGV小车位置识别；条形码传感器：货品识别。
香港理工AGV模型
DATE:
11
二、测试技术的工程应用
c) 生产加工过程监测
切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。
密歇根大学数字化工厂
DATE:
DATE:
6
一、测试技术的根本概念
被测对象
传感器
信号调理
传输
信号处理
显示记录
观察者
激
励
反响、控制
装
置
组成：传感器、信号调理、传输、信号处理、显示记录、反响、控制、功放、伺服器
DATE:
7
DATE:
8
二、测试技术的工程应用

机械工程测试技术基础ppt

机械工程测试技术基础引言机械工程领域的发展需要依赖于有效的测试技术来保证产品的质量和性能。

机械工程测试技术基础是机械工程师必备的知识之一。

本文将介绍机械工程测试技术的基础知识，包括测试方法、测试设备、测试流程等方面的内容。

测试方法测试方法是机械工程测试的核心。

它包括了对产品的性能、质量和可靠性进行定量和定性的评估。

常用的机械工程测试方法有静态测试和动态测试两种。

静态测试静态测试是通过对物体的外部形态、尺寸、质量等特征进行测试。

这种测试方法一般可以通过目测、测量仪器等手段进行。

静态测试的目的是评估产品的静态性能，如刚度、强度、硬度等。

例如，在机械设计过程中，可以通过有限元分析等静态测试方法来评估产品的刚性和强度。

动态测试动态测试是通过给予物体外部力或运动状态下对其进行测试。

这种测试方法可以评估产品在不同运动状态下的性能和可靠性。

动态测试常用的方法有冲击测试、振动测试等。

例如，在机械工程领域中，可以通过振动台等设备对产品进行振动测试，以评估产品在振动环境下的可靠性和耐久性。

测试设备机械工程中常用的测试设备有很多种，根据不同的测试方法和需求，选择适合的测试设备非常重要。

传感器传感器是机械工程测试中常用的设备之一。

它们可以用来测量物体的尺寸、形态、力量、速度等各种参数。

常见的传感器包括压力传感器、温度传感器、加速度传感器等。

传感器可以通过物理或电子方式将测试对象的特征转换为可读取的信号，进而进行数据分析和判读。

试验台试验台是机械工程测试中的另一个重要设备。

它可以提供稳定的工作台面和固定测试物体的能力。

试验台的设计要考虑到测试对象的大小、稳定性和安全性等因素。

试验台的种类很多，例如万能材料试验机、振动台、冲击试验台等。

根据具体的测试需求和要求，选择适用的试验台非常关键。

数据采集装置数据采集装置是机械工程测试中必不可少的设备。

它可以将传感器采集到的数据转化为数字信号，并保存或传输到计算机进行分析。

数据采集装置的功能包括数据采集、数据存储和数据传输等。

机械工程测试技术基础PPT(共41页)

！！！
x t a 0 n 1 1 2 a n jn b e j n 0 t 1 2 a n jn b e j n 0 t
实频谱、虚频谱余弦函数
正弦函数
！！！
！！！
由于
0
2
T0
当 T 0 趋于无穷时，频率间隔成为 d，
离散谱中相邻的谱线紧靠在一起，n0 成为连续变
量，求和符号就变为积分符号，则

且有
A na n 2 b n 2
tg n
an bn
*
xta0 A nco n s0tn
0
注意此二式的区别
且有
A na n 2 b n 2
tg n
bn an
P 22-23
算例：求右图周期性三角波的傅立叶级数
解：在x(t)的一个周期中可表示为X(t)
xt
A A
2A T0 2A
t t
T0 t 0 2
xt d x t ejtdtejt
2
1 x t ejtdtejtd
2
这就是傅立叶积分
二、傅立叶变换的主要性质(P 30) 熟悉傅立叶变换的性质的重要意义简化作用,推广于复杂复杂情况！！！
第2章测试装置的基本特性
§2.1 概述 §2.2 测试装置的静态特性 §2.3 测试装置动态特性的数学描述 §2.4 测试装置对任意输入的响应 §2.5 实现不失真测试的条件 §2.6 测试装置动态特性的测试
0 t T0
t
T 0
2
常值分量
1 T0
a0
T0
x 2
T0
t
dt
2
2 T0
T0 2
0
A

机械工程测试技术基础第三章 (2)PPT课件

能量控制型（有源传感器）:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化. 例如:电阻应变片，热电阻，电容测振仪
(4)按信号变换特征分类
物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换. 如:水银温度计（热胀冷缩性），压电加速度计（石英晶体压电效应）.
结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.如:电容（极板间距离变化）、电感式位移传感器（衔铁位移引起自感或互感）.
3) 灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。
4) 其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。
金属应变计
✓ 金属应变计有: 1、丝式 2、箔式
优点:稳定性和温度特性好.
缺点:灵敏度系数小.
(2)半导体应变计（物性型）压阻效应：单晶半导体材料在沿
某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。
第一节常用传感器分类
(1)按被测物理量分类
位移传感器,力传感器,温度传感器等.
(2)按传感器的工作原理分类机械式,电气式,光学式,流体式等.
能量控制型传感器
(3)按敏感元件与被测对象之间的能量关系
能量转换型（无源传感器）:直接由被测对象输入能量使其工作，由于被测对象与传感器之间存在能量交换，必然导致被测对象状态和测量误差. 例如:热电偶,压电式加速度计，弹性压力传感器
A
➢两边同除以R，同时R= l/A，则
dR dl d dA RlA
dl/l = e ——金属导线长度的相对变化，称纵向应变。
d / ——导线电阻率的相对变化。
dA/A ——导线截面积的相对变化，称为横向应变。
➢ 对于圆形截面积的导线，若半径为r，则
dA d(r 2 ) 2r d r

机械工程测试技术基础ppt

因而可确定其任何时刻的量值。随机信号：具有不能被预测的特性，无法用数
学关系式来描述，只能(zhī nénɡ)通过统计观察来加以描述的信号。
第三页，共71页。
确定性信号又分为(fēn wéi)周期信号和非周期信号。
周期信号：定义：满足下面关系式的信号： x(t)=x(t+nT0)
式中，T0——周期。非周期信号：定义：不具有周期重复性的确定性信号。非周期信号又可分成准周期信号和瞬态信号两类。
x (t ) X ( f ) e j 2ft df
(1-29)
这样(zhèyàng)就避免了傅里叶变换中出现1/2π,简化了公式，且有
X ( f ) 2X ( )
第三十页，共71页。
非周期函数x（t）存在傅里叶变换的充分条件是x（t）在区间(-∞, ∞)上绝对可积，即
但上述(shàngshùx)条(t件) 并dt非必要条件。因为
An
an2 bn2
tgn
an bn
n＝1,2, …
n
An称信号频率成分的幅值，称初相角。
第二十页，共71页。
讨论：
式中第一项a0为周期信号中的常值或直流分量；
从第二项依次向下分别称信号的基波或一次谐波、二次谐波、三次谐波、……、n次谐波；
将信号的角频率(pínlǜ)ω0作为横坐标，可分别画出信号幅值An
• 由于X(f)一般为实变量f的复函数，故可将其写为
•
X ( f ) X ( f ) e j ( f )
• 将上式中的 X (称f 非) 周期信号x(t)的连续幅值谱，
• (称f )x(t)的连续相位谱。
• 例题(lìtí)1－3，求矩形窗函数的频谱。
第三十二页，共71页。

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上海大学机自学院
常用的互感型传感器
Eout
是差动变压器式电感
传感器
Ew
两次级线圈反接
3.3 电感式传感器
传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁三部分组成。线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感应电动势e1和e2。
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W1 W W2
Es Eout
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• 不考虑磁路的铁损时，则磁路总磁阻为
• 因此，自感L可写为
• 上式表明，自感L与空气隙δ成反比，而与空气
隙导磁截面积S0成正比。 δ、 S0变化L变化
• 当固定S0不变， • 变化δ时，
• L 与δ呈非线性
• （双曲线）关系，
• 传感器的灵敏度为
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呈非线性
上海大学机自学院
利用e2的变化即可测量其厚度。低频透射式涡流传感器可用于金
属板材厚度。
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e2金属板厚度h
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• 涡流式传感器的应用: • 涡流式电感传感器主要用于位移、振
动、转速、距离、厚度等参数的测量。
3.3 电感式传感器
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3.3 电感式传感器
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3.3 电感式传感器产品：
• 由上式可以看出，当Δδ «δ0时
S
W2
0
S0
S 2 2 0
为常数
近似线性
δ0
δ0+Δδ
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• 由上式可以看出，当Δδ «δ0时 • 输出与输入近似成线性关系。 • 实际应用中，一般取 Δδ/ δ0 ≤0.1 • 这种传感器适用于较小位移的测量，一般约为

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机械工程测试技术基础 第三版

《机械工程测试技术 第3版》教案大纲

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机械工程测试技术基础(第3版)

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