机工社熊诗波《机械工程测试技术》十PPT课件
机械工程测试基础第三版全套课件熊诗波黄长艺
1）周期信号的频谱是离散的。 2）每条频谱只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸分量频率的公约数。 3）各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。
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33
第二节 周期信号与离散频谱
三、周期信号的强度表述
周期信号的强度以峰值、绝对均值、有效值和平均功率来表述。
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16
第二节 测量的基础知识
八、测量误差
3.误差表示方法 （3）应用误差：计量器具的绝对误差与引用值之比。 （4）分贝误差：一种特殊形式的相对误差。在数值上与相对误差有着一
定的关系。
测量误差和其分布特征量的关系如图0-3
图0-3
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17
第二节 测量的基础知识
九、测量精度和不确定度
1.测量精密度 表示测量结果中随机误差大小的误差；也是指在一定条件下测量结果中所有系 统误差的综合。
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第二节 测量的基础知识
十、测量器具的误差
5.测量器具的重复性和重复性误差 测量器具的重复性是指在规定的使用条件下，测量器具重复接受相同的输入， 并给出非常相似输出的能力。测量器具的重复性误差就是测量器具造成的随机 误差分量。
6.回程误差 回程误差也称为滞后误差，是指在相同条件下，被测量值不变。测量器具 形成方向不同时，其示值之差的绝对值。
3
第一节 测试技术概况
一、测试和测量系统
测量系统的用途如图0-1所示。
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图0-1
4
第一节 测试技术概况
一、测试和测量系统
测量系统的一般构成如图0-2所示
图0-2
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5
第一节 测试技术概况
二、测试技术的发展概况
机械工程测试技术课件整理版
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 机 械 工 程 测 试 系 统
组成
05 机 械 工 程 测 试 技 术 实例分析
02 机 械 工 程 测 试 技 术 概述
04 机 械 工 程 测 试 技 术 原理
06 机 械 工 程 测 试 技 术 发展趋势与展望
压力测试原理
压力测试的定义：通过施加压力来 检测机械设备的性能和稳定性
压力测试的方法：包括静态压力测 试和动态压力测试
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压力测试的目的：确保机械设备在 正常工作条件下能够承受压力避免 故障和损坏
压力域
流量测试原理
传感器是机械工程测试系统 的重要组成部分
传感器的种类繁多包括温度 传感器、压力传感器、流量
传感器等
传感器的性能直接影响测试 系统的精度和稳定性
信号处理装置
功能：对采集到的信号进行处理和分析 组成：包括信号放大器、滤波器、/D转换器等 工作原理：将模拟信号转换为数字信号并进行滤波、放大等处理 应用：广泛应用于各种机械工程测试系统中如振动测试、噪声测试等
新型传感器技术发展与应用
传感器技术发展 趋势：智能化、 微型化、集成化
新型传感器技术 应用领域：汽车 电子、医疗电子、 工业自动化等
新型传感器技术 特点：高精度、 高灵敏度、高可 靠性
新型传感器技术发 展趋势：无线传感 器网络、物联网、 大数据分析等
虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用与展望
虚拟仪器技术：利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能 应用领域：机械工程测试、控制系统设计、数据分析等 发展趋势：智能化、网络化、集成化 展望：未来将更加广泛应用于机械工程测试提高测试效率和准确性
机械工程测试技术基础ppt(共70张PPT)
瞬时功率对时间的积分即为能量。
定义：当x〔t〕满足x2(关t)d系t式
那么称信号x〔t〕为有限能量信号 ，简称能量信号 。
矩形脉冲、衰减指数信号等均属这类信号。
• 功率信号：
• 假设信号在区间〔－∞，＋ ∞〕的能量是无限的
x2(t)dt
•
但它在有限区间〔t1,t2)的平均功率有限，即
1 t2 x2(t)dt
令
Cn
C n
C0
1 2
(an
1 2
(an
a0
jbn ) jbn )
n 1,2,3
那么
x (t) C 0 C n e j n 0 t C n ej n 0 t n 1 ,2 ,3
n 1
n 1
或
x(t)
Cejn 0t n
n0,1,2,(1-
n
15)
这就是傅里叶级数的复指数展开形式。
若 x(t) X (f )
则有
d n x (t) dt n
( j2 f )n X （ f )
( j2 t)n x (t)
d nX (f ) df n
t
1
x ( t ) dt X ( f )
j2 f
三、几种典型信号的频谱
1. 矩形窗函数的频谱
结论：
➢矩形窗函数在时域中有限区间取值，但频域中频谱在频率 轴上连续且无限延伸。 ➢实际工程测试总是时域中截取有限长度(窗宽范围)的信号，其本 质是被测信号与矩形窗函数在时域中相乘，因而所得到的频谱必 然是被测信号频谱与矩形窗函数频谱在频域中的卷积，所以实际 工程测试得到的频谱也将是在频率轴上连续且无限延伸。
★周期信号的频谱是离散的!
n
例题1－1，求图1－6中周期三角波的傅里叶级数。
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
机械工业出版社（熊诗波黄长艺）版《机械工程测试技术基础》（第三版
机械工业出版社（熊诗波黄长艺）版《机械工程测试技术基础》（第三版信号及其描述习题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 eC t 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.[]()±±±=?±±±=-=--=+?+-=-+--=??+-==---------?,6,4,2;0,5,3,1;2cos 12111)(1)(1200002002002022000000000000n 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 T t jn T t jn T t 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 n I nR n π---==-=-==,5,3,1;2,5,3,1;202n n n A arctg C C arctg nR nI n πππ?ωππωμ2;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 ft j t ft j παπαπ2)()(022+=?==?∞+--∞+∞--解:1) 符号函数的频谱: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。
机械工程测试技术基础ppt
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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第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
2.压阻式压力传感器，如图10-6所示。
图10-6 9
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
膜片式压电压力传感器如图10-7所示
图10-7 10
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
图10-8 多片层叠压电晶体压力传感器 11
1.压力测量装置的静态定度
常用的静态压力定度装置为如图10-19所示的活塞压力机。
图10-19 23
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
2.压力测量装置的动态定度 1） 快速阀门装置。预应力快速阀门装置的结构原理图，如图10-20所示。
图10-20 24
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
图10-14 17
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
7.光电式压力传感器
图10-15 一种光纤式压力传感器的结构原理图 18
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
8.振频式压力传感器
传感器由振筒组件和激振电路组成，如图10-16所示。
图10-16 19
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
9.力平衡式压力传感器，如图10-17所示。
一、弹性式压力敏感元件
2.膜片与膜盒 膜片是用金属和非金属制成的圆形薄片。
弹性压力敏感元件如图10-1b。
图10-1 4
第一节 压力的测量
一、弹性式压力敏感元件
3.波纹管 波纹管是外周沿轴向有深槽形波纹状皱褶，可沿轴向伸缩的薄壁管子。
弹性压力敏感元件，如图10-1c所示。
图10-1
5
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
1.应变式压力传感器
平膜片式压力传感器，如图10-3所示。
图10-2 6
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
1.应变式压力传感器
圆筒式压力传感器，如图10-4所示。
图10-4 7
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
1.应变式压力传感器
组合式压力传感器，如图10-5所示。
图-5 8
10.质量流量检测方法 （1） 直接式质量流量计 （2） 间接式质量流量计
39
第二节 流量的测量
二、流量计的定度
1.直接测量法 2.间接测量法，图10-35为流量定度装置。（以水为工作介质）
40
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/11
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
活塞式压电压力传感器如图10-9所示。
图10-9 12
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
图10-10为带加速度补偿的压力传感器。
图10-10 13
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
4.电容式压力传感器
图10-11是一种电容式差压传感器的结构示意图。
图10-17 20
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/11
第一节 压力的测量
三、压力测量系统的动态特性传感器
传感器安装到测压点上之后：其动态特性自然还要受到被测流体的性 质和安装情况的影响。
传感器的安装方法如图10-18所示。
图10-18 22
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
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第一节 压力的测量 第二节 流量的测量
第一节 压力的测量
一、弹性式压力敏感元件
1.波登管 波登管是大多数指针式压力计的弹性敏感元件。
图10-1 各种结构形式的波登管。 3
第一节 压力的测量
33
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
5.容积式流量计（流量—转速转换法） （3） 螺旋转子流量计，图10-30为四瓣螺旋转子流量计。
34
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
6.涡街流量计（流量—频率转换法） 涡街流量计是利用流体振荡的原理进行流量测量的。图10-31为三
角柱体涡街检测器原理图。
35
30
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
4.涡流流量计（流量—转速转换法），如图10-27所示。
31
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
5.容积式流量计（流量—转速转换法） （1） 椭圆齿轮流量计，如图10-28所示。
32
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
5.容积式流量计（流量—转速转换法） （2） 腰形转子流量计，图10-29为腰形转子流量计的原理图。
2.压力测量装置的动态定度
激波管，如图10-21所示。
图10-21 25
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
1.差压式流量计（流量—差压转换法） （1） 节流式流量计， 图10-22所示的为差压流量计原理图。
图10-22 26
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
目前常用的节流元件有压力损失较小的文杜里管如图10-23c和喷嘴如图10-23b。
图10-11 14
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
5.霍尔式压力传感器，如图10-12所示。
图10-12 15
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
6.电感式压力传感器，如图10-13所示。
图10-13 16
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
7.光电式压力传感器
利用弹性元件和光电元件可组成光电式压力传感器，如图10-14所示。
图10-23 27
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
1.差压式流量计（流量—差压转换法） （2） 弯管流量计，如图10-24所示。
图10-24 28
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
2.转子流量计（流量—位移转换法），如图10-25所示。
图10-25 29
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
3.靶式流量计（流量—力转换法），靶式流量计的工作原理如图10-26所示。
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
7.电磁流量计，测量原理如图10-32所示。
36
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
8.超声波流量计
测量原理如图10-33所示。 37
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
9.相关流量计
相关流量计测量原理图如图10-34所示。 38
第二节 流量的测量
一、常用的流量计