测试技术第四章
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第四章 摩擦磨损试验及测试技术
②铁谱分析法：
分析式铁谱仪的结构原理如 图所示：从运转的摩擦机械 系统的润滑剂中提取一定量 的油样，经过能促进磨损微 粒沉淀的特殊溶剂稀释后， 由低流量泵送到并流过透明 基片。由于基片是装在略微倾斜的斜面上的，磁场力 呈梯度分布，所以微粒就粘附在底片上并接近按大小 分布。基片上的磨粒经去油和固定后，便制成了铁谱 图。
切槽法：切槽法测磨 损与压痕法十分相似, 用回转刀具刻出月牙 形槽，切槽法排除了 弹性变形回复和四周 鼓起的影响。根据几 何关系，切槽宽度和 磨损深度的关系为：
r-刀刃的回转半径；R-试件 的表面曲率半径，平面时 R=∞，凸面用“+”，凹面用“-” **压痕法和切槽法只适用于磨损量不大而表面光滑的试件。 由于这两种方法都要局部破坏试件的表层, 因而不能用于 研究磨损过程中表面层的组织结构的变化。
模拟的摩擦磨损试验系统中最多有四种参数 可以与实际摩擦系统不同：①载荷；②速度；③ 时间；④试样尺寸和形状。而在其他方面，例如 摩擦运动方式、引起磨损的机理、组成摩擦系统 的各要素及其材料性质、摩擦时的温度及摩擦温 升、摩擦系数等模拟的和实际的系统两者必须相 同或相似。
四、摩擦磨损实验机：
1、摩擦磨损试验机分 类 按摩擦副的接触形式和 运动方式分： 点、线、面接触；滑动、 滚动、滚滑、往复运动。
△h=(d2-d1)/m。
**因为压痕过程并非是完全塑性变形, 所以压坑与压头的 形状不完全相同。 考虑弹性变形的影响应将m 数值增大。当锥面角α=136° 时, 根据经验可按以下数值选取:塑性良好的金属例如铅, 选取m=7; 铸铁, 选取m=7.6 ～ 8.2；轴承钢, 选取 m=7.7～8.4。 压痕法产生误差的另一个因素是压坑四周形成鼓起, 使表 面形状变化，并影响摩擦副的配合性质和磨损测量精度。
半导体测试技术第四章资料
限制观测区域,一次成象一个点,需要光扫描整 个观测样品.
Schematic scanning confocal microscope (a) scanning mirrors and (b) Nipkow disk.
• 干涉测量显微术(Interferometric Microscopy)
干涉测量显微术是一种无接触测量方法,用于测量样品水平和 垂直方向的结构特征. 垂直方向的定量测量是通过相移干涉测 量手段(PSI).). 垂直方向的分辨率约1 nm.
.
二. 原理 ¾组成
目镜,物镜(六个以上高效透镜组合),样品台…
¾成像原理
显微镜和放大镜起着同样的作用，就是把近处 的微小物体成一放大的像，以供人眼观察。只是 显微镜比放大镜可以具有更高的放大率而已 样品O物体位于物镜前方，离开物镜的距离大 于物镜的焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，它 经物镜以后，必然形成一个倒立的放大的实像I. I 再经目镜放大为虚像I‘’后供眼睛观察。目镜的作 用与放大镜一样。所不同的只是眼睛通过目镜所 看到的不是物体本身，而是物体被物镜所成的已 经放大了一次的像 单筒显微镜是最简单的,要得到具有立体感的观 测图像需要双筒且双显微光路的设备.
明暗场显微镜图像明暗对比是相反的. 暗场显微镜适合观测表面小的不规则形貌
• 相差显微术(phase contrast microscopy) : 当光从样品透射或反射时,把光相位变化转变为光 强度变化来成衬度象. 相位移起因于样品不同区域折射系数不同.当光程 透射样品中不同部位光程不同,反射样品表面高度 不同.
z 光学测量使用光源：紫外-可见-远红外
§2. 光学显微镜
z引言 z原理 z仪器 z应用
(OPTICAL MICROSCOPY)
黑盒测试技术之状态转换图-教学课件
➢ 状态 ➢ 转换 ➢ 输入 ➢ 输出
1.状态转换测试
状态转换测试：也称为状态迁移图测试，是通过描绘系统的“状态” 及引起系统“状态转换”的“事件”来表示系统的行为。状态转换图 还指明了作为特定事件的结果，系统将做哪些“动作”。
状态转化测试普遍较多的使用在嵌入式软件行业和自动化行业。
2.使用状态转换测试设计测试用例
使用状态转换测试设计测试用例的步骤： 1. 根据需求提取全部状态； 2. 绘制状态迁移图； 3. 根据状态迁移图推导测试路径（状态迁移树）； 4. 选取测试数据，构造测试用例。
3.实例
需求： 路人甲打电话预订飞机票，要去某地。
1.根据需求提取全部状态
测试需求分析：
➢ 客户向航空公司打电话预订机票。此时，机票信息处于“完成预订”状态； ➢ 顾客支付了机票款项后，机票信息变为“已支付”状态； ➢ 客户当天到达机场并使用身份证换领登机牌后，机票信息变为“已出票”状态； ➢ 检票登机后，机票信息变为“已使用”状态； ➢ 在登机前，可以取消自己的订票信息，若已支付机票费用，则可以退回票款。 ➢ 取消后，订票信息处于“已取消”状态；
转换：指两种状态之间的一种关系，表明对象将在第一个状态中执行 一定的动作，并将在某个事件发生，同时某个特定条件满足时进行第 二个状态。
1.状态转换测试
动作：是指状态转换之后一种结果或者输出。 有限状态机：是一个概念上的构件（比如程序，逻辑电路，汽车传送
装置等）、输入集合和输出集合时有限的、并只有有限数目的状态。 其作用主要是描述对象在它的生命周期内经历的状态序列，以及如何 响应来自外界的各种事件。通常一个有限状态机由以下部分组成：
第四章 测试设计技术
——黑盒测试技术之状态转换测试
主讲人：丁慧
1.状态转换测试
状态转换测试：也称为状态迁移图测试，是通过描绘系统的“状态” 及引起系统“状态转换”的“事件”来表示系统的行为。状态转换图 还指明了作为特定事件的结果，系统将做哪些“动作”。
状态转化测试普遍较多的使用在嵌入式软件行业和自动化行业。
2.使用状态转换测试设计测试用例
使用状态转换测试设计测试用例的步骤： 1. 根据需求提取全部状态； 2. 绘制状态迁移图； 3. 根据状态迁移图推导测试路径（状态迁移树）； 4. 选取测试数据，构造测试用例。
3.实例
需求： 路人甲打电话预订飞机票，要去某地。
1.根据需求提取全部状态
测试需求分析：
➢ 客户向航空公司打电话预订机票。此时，机票信息处于“完成预订”状态； ➢ 顾客支付了机票款项后，机票信息变为“已支付”状态； ➢ 客户当天到达机场并使用身份证换领登机牌后，机票信息变为“已出票”状态； ➢ 检票登机后，机票信息变为“已使用”状态； ➢ 在登机前，可以取消自己的订票信息，若已支付机票费用，则可以退回票款。 ➢ 取消后，订票信息处于“已取消”状态；
转换：指两种状态之间的一种关系，表明对象将在第一个状态中执行 一定的动作，并将在某个事件发生，同时某个特定条件满足时进行第 二个状态。
1.状态转换测试
动作：是指状态转换之后一种结果或者输出。 有限状态机：是一个概念上的构件（比如程序，逻辑电路，汽车传送
装置等）、输入集合和输出集合时有限的、并只有有限数目的状态。 其作用主要是描述对象在它的生命周期内经历的状态序列，以及如何 响应来自外界的各种事件。通常一个有限状态机由以下部分组成：
第四章 测试设计技术
——黑盒测试技术之状态转换测试
主讲人：丁慧
第四章 岩体原位测试(岩土测试技术)
4. 安装完毕后，起动千斤 稍加压力或在传力柱
板间楔进楔形垫块，
系统结合紧密
顶 与垫 使整个
5. 加压与稳定标准
1）试验压力要分成5级施加 2）加压前要对千分表进行初始稳定读数观测 3）采用逐级一次循环法或逐级多次循环法 4）每级压力加压后，立即读数，以后每10分钟读一次 5）稳定标准：相邻两次读数差与该级压力的初始读数和上 一级压力的最后读数之差的比值小于5%
一、千斤顶法（承压板法）
基本原理
该法就是通过刚性或柔性承压板将 荷载加在无限空间的岩面上，测量 岩体变形，并把岩体视为均质、连 续、各向同性的理想弹性体按半 无限弹性体表面受局部荷载的布西 涅斯克(Boussniesg)解，根据所采用 的承压板的刚度和形状求解岩体的 变形模量等。
试验装置
1）承压板 2）加压装置 3）反力装置 4）量测装置
水压法是在岩体内开挖一个试洞，形成一个封闭 的空间，用高压水泵将水压入其中，向试洞围岩 表面施加均匀的水压力，使岩体发生变形，可根 据压力与变形的关系，求出岩体的变形参数
膨胀计
Em
dp (1 U
m)
E m — 变形模量
d — 钻孔直径
U — 径向位移
p — 压力（加静水压力）
第二节 岩体强度测试
5）试件顶面和剪力面务必要与反力面平行 6）试件尺寸宜选用2500~10000cm2，最小边长应大
于50cm，试件高度应大于最小边长的一半 7）试件间距要大于最小边长 8）制备好试件后，不要放置太长时间 9）位移观测要求
试验要求
最大垂直荷载为工程设计最大应力的1.2倍 每组试验试件的数量不少于5个 法向荷载一次施加完毕，加荷后立即读数，以后
4. 试点表面应垂直预定的受力方向 5. 承压板的边缘距洞侧壁应大于承压板直径D的1.5倍，至洞
内工大 测试技术 第四章_力参量的测量
第四章 力参量的测量--------20页，3万字力是物体之间的相互作用，各种机械运动都是力或力矩传递的结果，因此力参量是机械工程中最常见的基础被测参量之一。
在研究机器零件的刚度、强度、设备的力能关系以及工艺参数时都要进行应力应变的测量。
本章所介绍的力参量测量就是指作用于构件或零件表面上应力的直接测量或经转换后的各种集中力, 如拉(压)力, 弯矩, 扭矩等的测量。
力施加于某一物体后, 将产生两种效应, 一是使物体的运动状态改变,称为“动力效应” ；二是使物体产生变形，称为“静力效应”。
而在机械工程当中, 大部分测力方法都是基于“静力效应”。
在以上基础上发展出了多种力测量方法，如机械测力法，光学测力法和电测法。
而电测法就是利用各种电参量式力传感器和电子测量线路或仪器对力参量进行测量的方法。
电参量式力传感器有电阻应变式、电容式、电感式等。
其中电阻应变式力传感器应用最为广泛。
这种方法的主要特点是测量精度高、变换后得到的电信号可以很方便地进行传输和各种变换处理, 例如可进行连续的测量和记录以及直接和计算机数据处理系统相连接等。
本章主要介绍电阻应变式电测法，其测量系统主要由电阻应变式力传感器、测量电路、显示与记录仪器或计算机等设备组成，如图4-1所示。
ε图4-1 电阻应变式测试框图第一节 电阻应变式力传感器电阻应变式力传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。
其基本元件电阻应变片可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类，是一种将应变转换成电阻变化的变换元件。
将应变片粘贴在被测构件表面上，随着构件受力变形，应变片产生与构件表面应变成比例的电阻变化，应用适当测量电路和仪器就能测得构件的应变或应力。
应变片不仅能测应变，而且对能转化为应变变化的物理量，如力、扭矩、压强、位移、温度、加速度等，都可利用应变片进行测量，所以它在测试中应用非常广泛。
电阻应变式测试技术之所以得到广泛应用，是由于它具有以下优点：①非线性小，电阻的变化同应变成线性关系；②应变片尺寸小（我国的应变片栅长最小达0.178mm ），重量轻（一般为0.1~0.2g ），惯性小，频率响应好，可测0～500kHz 的动态应变；③测量范围广，一般测量范围为10~10-4量级的微应变；用高精度、高稳定性测量系统和u 或i ε半导体应变片可测出10-2量级的微应变；④测量精度高，动态测试精度达1%，静态测试技术可达0.1%；⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。
杭电测试技术第四章习题参考答案
（2）单位温度变化引起的虚应变。
解：(1)若假设电阻应变与钢质弹性元件不粘贴，温度变化20℃之后长度 变化为：
应变片：Ls Ls0 Ls0 s 20 3.2 104 Ls0
Ls (1 3.2 104 )Ls0
弹性元件：Lg Lg0 Lg0 g 20 2.4 104 Lg0
解：（1）
R k 2.05 800106 1.64 103
R R 1.64 103 120 0.1968
（2）
u0
E 4
R R
3 1.64 103 4
1.23mv
u' E( R1 R1 R3 ) 1.229mv
0
R1 R1 R2 R3 R4
非线性误差 L
u0
u' 0
u0
100%
解：参见教材P58
1
第4章 应变式传感器
习题参考答案
4-3 一应变片的电阻R=120Ω,K=2.05,用做最大应变为ε=800μm/m的传
感元件。当弹性体受力变形至最大应变时，
（1）求ΔR和ΔR/R； （2）若将应变片接入电桥单臂，其余桥臂电阻均为120Ω的固定电阻， 供桥电压U=3V，求传感元件最大应变时单臂电桥的输出电压U。和非 线性误差。
Lg (1 2.4 104 )Lg0
5
第4章 应变式传感器
习题参考答案
粘贴在一起后，L s0
Lg0
L0
则附加应变为：
L L0
Ls g L0
8105
附加电阻变化为：R KR0 0.0192
(2)应变片粘贴后的电阻温度系数为：
0 K (s g ) 2.8 105
单位温度变化引起的虚应变为：
0.082%
解：(1)若假设电阻应变与钢质弹性元件不粘贴，温度变化20℃之后长度 变化为：
应变片：Ls Ls0 Ls0 s 20 3.2 104 Ls0
Ls (1 3.2 104 )Ls0
弹性元件：Lg Lg0 Lg0 g 20 2.4 104 Lg0
解：（1）
R k 2.05 800106 1.64 103
R R 1.64 103 120 0.1968
（2）
u0
E 4
R R
3 1.64 103 4
1.23mv
u' E( R1 R1 R3 ) 1.229mv
0
R1 R1 R2 R3 R4
非线性误差 L
u0
u' 0
u0
100%
解：参见教材P58
1
第4章 应变式传感器
习题参考答案
4-3 一应变片的电阻R=120Ω,K=2.05,用做最大应变为ε=800μm/m的传
感元件。当弹性体受力变形至最大应变时，
（1）求ΔR和ΔR/R； （2）若将应变片接入电桥单臂，其余桥臂电阻均为120Ω的固定电阻， 供桥电压U=3V，求传感元件最大应变时单臂电桥的输出电压U。和非 线性误差。
Lg (1 2.4 104 )Lg0
5
第4章 应变式传感器
习题参考答案
粘贴在一起后，L s0
Lg0
L0
则附加应变为：
L L0
Ls g L0
8105
附加电阻变化为：R KR0 0.0192
(2)应变片粘贴后的电阻温度系数为：
0 K (s g ) 2.8 105
单位温度变化引起的虚应变为：
0.082%
软件测试技术第四章PPT教学课件
第18页
4.2.4 软件错误的分类
按照错误处理优先级 1. 程序员在面对一系列错误的时候，一般情况下，需要先修
改错误等级高的，但并不都如此。 2. 优先级与严重程度有一定关系，但也不完全相同。有可能
某个严重错误的修复优先级是低，也有可能某个轻微错误 的修复优先级是高。 3. “优先级”抓住了在严重程度中没有考虑的重要程度因素 。 4. 严重性等级由测试人员决定，而优先级则由项目经理设置 。
1. 使用的频度或范围 2. 失效的可能性 3. 能最大限度模拟真实环境
2020/12/12
第14页
4.2.2 建立系统测试环境
建立测试环境的步骤 1. 安装应用程序 2. 安装和开发测试工具（如果需要） 3. 设置专用文件，包括将这些文件与测试所需的数据相 对应 4. 建立与应用程序通信的实用程序 5. 配备适当的硬件以及必要的设备
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4.2.4 软件错误的分类
错误处理优先级别一般分为： 1. 立即解决：要求开发人员立即修复。此错误阻止进一步 测试，需要立即修复。 2. 高优先级：此错误在产品发布前必须修复，否则会影响 软件的发布和使用 3. 正常排队：应该修复。如果时间允许，应该修复此错误 4. 低优先级：考虑修复。此错误即使不修复，也可以发布 。
2. 软件环境指被测软件运行时的操作系统、数据库及其他 应用软件构成的环境。
测试环境如何规划？
分析用户环境中哪些配置可能对软件有所影响，在此基 础上建立测试环境。
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第11页
4.2.2 建立系统测试环境
某软件是一个运行在Windows下的桌面应用软 件，可以完成数据文件备份与恢复功能。该软件 支持Windows 98及以上的各个Windows版本 ，可以将文件备份到CD刻录机、DVD刻录机、 USB移动硬盘。
机械工程测试技术-第四章
a
C4 R4 d
R2 c Uy
R3
U0 图4-4 电容电桥
令上式实部、虚部分别相等，则有下面两个平衡条件
R1R3R2R4
（4-11）
R3 R2 C1 C4
（4-12）
要使电桥达到平衡，必须同时调节电阻与电容两个参数，达
到电阻和电容都平衡。
2019年11月21日星期四
机械工程测试技术基础
17
图4-5是一种电感电桥，两相邻桥臂为电感L1, L4与电阻R2，
所产生的输出电压的变化将相互抵消；
2) 若相邻两桥臂电阻反向变化或相对两桥臂电阻同向变化， 所产生的输出电压的变化将相互叠加。
2019年11月21日星期四
机械工程测试技术基础
6
传感器可以三种形式接入电桥。
■ 半桥单臂连接
当 RR 时， 电桥的输出电压为
U R E 4R
R R1
R2 U
R1 R2
R4 R3
2019年11月21日星期四
机械工程测试技术基础
（4-4）
2
在实际测试中，桥臂分为半桥式与全桥式联接，见4-2图，
b R2
a
c
Uy
R4 d R3
b
a
c
Uy
R4 d R3
b
a
c
Uy
d
U0
U0
U0
a)
b)
c)
图4-2 直流电桥的连接方式 a)半桥单臂 b)半桥双臂 c)全桥
2019年11月21日星期四
U0 图4-3 平衡电桥
态测量，以手工调平衡。
2019年11月21日星期四
机械工程测试技术基础
11
R1
C4 R4 d
R2 c Uy
R3
U0 图4-4 电容电桥
令上式实部、虚部分别相等，则有下面两个平衡条件
R1R3R2R4
（4-11）
R3 R2 C1 C4
（4-12）
要使电桥达到平衡，必须同时调节电阻与电容两个参数，达
到电阻和电容都平衡。
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机械工程测试技术基础
17
图4-5是一种电感电桥，两相邻桥臂为电感L1, L4与电阻R2，
所产生的输出电压的变化将相互抵消；
2) 若相邻两桥臂电阻反向变化或相对两桥臂电阻同向变化， 所产生的输出电压的变化将相互叠加。
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机械工程测试技术基础
6
传感器可以三种形式接入电桥。
■ 半桥单臂连接
当 RR 时， 电桥的输出电压为
U R E 4R
R R1
R2 U
R1 R2
R4 R3
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机械工程测试技术基础
（4-4）
2
在实际测试中，桥臂分为半桥式与全桥式联接，见4-2图，
b R2
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R4 d R3
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a)
b)
c)
图4-2 直流电桥的连接方式 a)半桥单臂 b)半桥双臂 c)全桥
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U0 图4-3 平衡电桥
态测量，以手工调平衡。
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机械工程测试技术基础
11
R1
测试技术智慧树知到答案章节测试2023年济南大学
第一章测试1.测试技术是测量和试验技术的统称。
（）A:对B:错答案:A2.工程测量可分为静态测量和动态测量。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.所有周期信号都是功率信号。
（）A:对B:错答案:A2.各态历经随机过程是平稳随机过程。
（）A:错B:对答案:B3.瞬态非周期信号的幅值谱表示的是幅值谱密度与频率的函数关系。
（）A:错B:对答案:B4.信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。
（）A:对B:错答案:A5.周期方波是简单周期信号。
（）A:错B:对答案:A第三章测试1.一个幅频特性为常数的线性系统，一定是不失真测量系统。
（）A:对B:错答案:B2.测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。
（）A:对B:错答案:B3.一阶低通测试装置适宜于测量缓变的信号。
（）A:对B:错答案:A4.测试装置传递函数H ( s )的分母与（）有关。
A:输出量y(t)B:输入点的位置C:装置结构D:输入量x(t)答案:C5.测试装置的频率响应函数H ( jω ) 是装置动态特性在（）中的描述。
A:幅值域B:时域C:复数域D:频域答案:D第四章测试1.压电式传感器的前置放大电路采用（）时，传感器的连接电缆可以达到百米以上，也不会影响其灵敏度。
A:比例运算放大器B:电荷放大器C:电桥D:电压放大器答案:B2.如果用电容传感器测电影胶片的厚度，那么可能是电容传感器的（）参数发生变化。
A:极距B:变化参数不定C:面积D:介质答案:D3.可以进行转速测量的传感器是（）。
A:光电式或霍尔式B:压电式或涡流式C:电阻式或霍尔式D:电阻式或涡流式答案:A4.在电容传感器的比例运算放大器电路中，传感器电容应接在（）回路中。
A:反馈B:电源C:输出D:输入答案:A5.在用涡电流传感器进行探伤时，是根据（）的变化。
A:物体的材质B:传感器线圈的激磁频率C:传感器与物体之间的间隙D:物体的磁导率答案:D第五章测试1.在使用电阻应变仪的时候，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片以提高灵敏度，下列方法（）可以提高电桥灵敏度。
《测试技术》(李迪 张春华 著) 课后习题答案 华南理工大学教材供应中心
若测量周期分别为 1s 时，即 ω1 = 2πf =
则 A1 (ω ) =
1 + (τω1 ) 2
∴振幅误差= 1 − A(ω1 ) = 1 − 0.9 =
4-3 求 周 期 信 号 x(t ) = 0.5cos10t + 0.2 cos(100t − 45 ) 通 过 传 递 函 数 为
o
H (s) =
+∞
案
a 2π j
−∞
∫ x(t )e
− jwt
dt
(此处无
1 也对π
3-5 求指数衰减振荡信号 x(t ) = e − at sin ω0t 的频谱。√ 解：∵ ω 0 = 2πf 0
⎯⎯ → j [δ ( f + f 0 ) − δ ( f − f 0 )] 由于 sin 2π f 0t ←⎯ ⎯
= lim
=
e − aτ 2a
3-8 求正弦波和方波的互相关函数。√ 解： x(t ) = sin ωt ， y (t ) = ⎨
T
1 Rxy (τ ) = lim ∫ x(t ) y (t + τ )dt T →∞ T 0
=
1 T0
T0
∫ x(t ) y(t + τ )dt
0
=
3π /2 −τ 2π −τ ω π /2−τ [ ∫ − sin ωtdt + ∫ sin ωtdt + ∫ − sin ωtdt ] 2π τ π /2 −τ 3π /2 −τ
FT
1 2
由频移性质 x(t )e
± j 2π f0t
FT ⎯⎯ → X ( f + f0 ) ←⎯ ⎯
若令 a = j 2π f 0' ，则 f 0 =
测试技术第4章
U ad I 2 R4
输出电压：
R1 R1 R3 R2 R4 R4 U y U ab U ad U U R R 0 R R 0 ( R R )(R R ) U 0 2 3 4 1 2 3 4 1
直流电桥
直流电桥的平衡条件： R1 R3 R2 R4 常用的电桥连接形式：
t 0 kx t
此时调频信号可表示 x f (t ) A cos 0t k x(t )dt 0
图4-10
调制信号加偏置的调幅波 b）偏置电压不够大
a）偏置电压足够大
相敏检波
为了使信号具有判别信号相位和选频的能力， 需采用相敏检波电路。 要实现正确的解调必须要求参考信号的幅值 远大于调幅信号的幅值，使开关器件的通断 完全由参考信号决定。其中x(t)为原信号； y(t)为载波，xm(t)为调幅波。电路设计使变 压器B二次边的输出电压大于A二次边的输出 电压，即满足参考信号的幅值大于调幅信号 的幅值。
当被控制的量为高频振荡信号的频率时，称为调频(FM)； 已调制信号为调频波； 当被控制的量为高频振荡信号的相位时，称为调相(PM)； 已调制信号为调相波； 调制与解调的应用： 应用分析：传感器输出的低频微弱信号需要放大。直流放 大，存在零漂和级间耦合，容易失真；交流放大，抗零漂， 故一般先将低频信号调制为高频信号，再交流放大，最后 解调。
2、整流检波和相敏检波 调幅波解调（检波）： 从已调制信号中检出调制信号的过程。 有三种方法：同步解调、包络检波、相敏检波。 同步解调：已调制信号Xm(t)与载波y(t)再次相乘， 经低通滤波器，检出调制信号。 整流检波（包络检波）： 幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值 变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一 致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。 这种方法称为整流检波或包络检波。
《测试技术》第四章传感器的基本类型及其工作原理解读
三、电位计式传感器
令 R / RL m， Rx / R x
(x 0时, Rx 0; x 1时,
UL
U
1
x mx(1
x)
Rx R)得
U L 与 x 呈非线性关系
电位计式传感器原理图
U Rx
x
R
a
RL UL
非线性相对误差 为：
b
(UL )m0 (UL )m0 100% [1 (UL )m0 ]100%
第一节. 概 述 传感器的组成
敏感元件
被测量
转换元件 辅助电源
基本转换电路
电量
敏感元件，是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关 系的 某一物理量的元件。
转换元件，敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电 路参量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电 路），便可转换成电量输出。
第四节. 电容式传感器
三、变介电常数型电容传感器
C 2 h11 2 (h h1)2
ln R
ln R
r
r
2 h2 2 h1(1 2)
ln R
ln R
r
r
容器内介质的介电常数 1
容器上面气体介质介电常数 2
输出电容C与液面高度成线性关系
第四节. 电容式传感器
三、变介电常数型电容传感器 — 应用
积变化 △AA ，电阻率的变化为 △ρ ，相应的电阻变化为 dRdR。对
式 R l 全微分得电阻变化率 dR//RR 为：
s
dR dl 2 dr d Rl r
上式中：dl l 为导体的轴向应变量 l ；dr / r 为导体的横向应变量 r
由材料力学得：l r
式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为 0.3～0.5 左右
第四章 汽车测试技术
4. 2 电阻应变片式传感器
•
敏感元件为半导体的应变片称为半导体应变片。半导体应变片由于 电阻率变化引起的λEξ远远大于几何尺寸变化引起的(1 + 2υ)二项，故 (4-3)可简化为
• 半导体应变片的灵敏度为 • 半导体应变片一般比金属丝电阻应变片的灵敏度大50 ~70倍。 • 以上分析表明，金属丝电阻应变片利用导体形变引起电阻的变化，而 半导体应变片则利用半导体电阻率变化引起电阻的变化
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4. 1 传感器的分类
•
• 2.根据工作原理分类 根据工作原理，传感器可为电阻式传感器、电容式传感器、电感 式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器、光纤传感 器、超声波传感器及激光传感器等。 3.根据输出信号的性质分类 根据输出信号的性质，传感器可分为模拟式传感器和数字式传感器， 模拟式传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号，数字式传感器 将被测量的非电量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 4.根据能量转换原理分类 根据能量转换原理，传感器可分为有源传感器和无源传感器。有源 传感器将非电量转换为电能量，如压电式传感器、电磁式传感器、
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4. 2 电阻应变片式传感器
• (1)金属丝式应变片 • 金属丝式电阻应变片分为圆角线栅式和直角线栅式两种。图4一2 ( a)所示为圆角线栅式电阻应变片，是最常见的形式，它制造容易、 成本低，但横向效应较直角线栅式电阻应变片大，见图4一2(b) • (2)金属箔式应变片 • 金属箔式应变片的工作原理与金属丝式应变片相同。它的敏感元件 不是金属丝栅，而是将厚度为0.001~0. 010 mm的康铜箔或镍铬箔， 利用现代照相制版、光刻腐蚀技术，在绝缘基底上制成很薄的金属箔 栅。箔式应变片的结构如图4一3所示。图4一3 ( a)是普通的箔式应变 片;图4一3(b)是用来测量剪应变或转矩的箔式应变片;图4一3()c是用 来测量流体压力的液压传感器膜片上的特种箔式应变片，其线栅形状
测试技术章节习题(附答案)
各章节习题(后附答案)第一章 信号及其描述（一）填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述，以 为独立变量；而信号的频域描述，以 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点： ， ， 。
4、 非周期信号包括 信号和 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。
6、 对信号的双边谱而b ，实频谱（幅频谱）总是 对称，虚频谱（相频谱）总是 对称。
（二）判断对错题（用√或×表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（ ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（ ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
（ ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（ ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。
（ ）（三）简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。
2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。
3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at的频谱。
4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=Tt T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。
5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x atω的频谱。
第二章测试装置的基本特性（一）填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin)(tt x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、和 。
光学测试技术 第4章 光学干涉测量技术
.
22
§4.1 干涉测量基础
样板本身也有误差，这种误差必然会影响到检测结果。下表给 出了基准样板精度等级的划分办法。在光学图纸上，基准样板精 度等级以符号ΔR表示。由于被测面曲率半径和样板曲率半径存在 差异ΔR’，使两者之间存在一定的空气隙厚度。空气隙厚度越大， 光圈数就越多。根据简单的数学推导，可以得到：
.
27
§4.1 干涉测量基础
I1 A B cos
I2
A
B cos(
位。
.
9
§4.1 干涉测量基础
所有干涉条纹进行强度叠加，形成视场中见到的干涉条纹。 条纹度比度直接取决于光阑大小。
如图所示。设光阑半径为rm0，应用物理光学知识可以证明：
f' rm0 2
/h
K≥90%
m0
1 2
/h
式中h是虚拟空气楔厚度。可见，为保证干涉仪的空间相干性，
采用长焦准直镜，采用尽可能相等的两臂长，减小空气楔厚度是
光学测试技术
第四章 光学干涉测量技术
2021年8月14日
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干涉技术和干涉仪在光学测量中占有重要地位。近年来，随 着数字图像处理技术的不断发展，使干涉测量这种以光波长作 为测量尺度和测量基准的技术得到更为广泛的应用。
在光学材料特性参数测试方面，用干涉法测量材料折射率精度 可达10-6；对材料光学均匀性的测量精度则可达10-7；
必要的。
.
10
§4.1 干涉测量基础
(3)光源非单色性影响与时间相干性 能够发生干涉现象的最大光程差与光源的谱线宽度成反比。
若干涉测量中用到的光源本身有一定的谱线宽度 ，对应波长为 /2和λ-Δλ/2两组干涉条纹的强度分布，其他波长的光对应的干 涉条纹强度分布介于两根曲线之间。干涉场中最终形成的干涉条 纹是这些干涉条纹叠加的结果。
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二、尺寸传递系统（2）
国家基准定、批准作为统一全国量值最高依据的计量器具。
副基准：
通过与国家基准比对或校准来确定其量值，并经国家检定、 批准的计量器具。
工作基准：
通过与国家基准或副基准比对或校准，用以检定计量标准的计 量器具。
三、量块——量块的构成
§4.2 尺寸的传递
一、长度单位与计量基准
长度的基本单位名称是“米”（m）。
1983年第17届国际计量大会给米下了第三次定 义，规定：“米”是在真空中在1/299 792 458s 的时间间隔内行进路程的长度。
二、尺寸传递系统
常见的实物计量标准器有量块（块规）和线纹尺。
我国长度量值传递系统如图4-1所示，从最高基准谱线向下 传递，有两个平等的系统，即端面量具（量块）和刻线量具 （线纹尺）系统。其中尤以量块传递系统应用最广。
按零件上同时被测参数的多少可分为：综合测量、单项测量；
按被测表面与量仪之间的接触关系可分为：接触测量、非接触
测量；
按测量结果与工艺过程控制的关系可分为：主动测量、被动
测量； 此外，按测量条件在整个测量过程中是否恒定，还可将测量方 法分为等精度测量与不等精度测量。
按被测零件在测量中所处的状态可分为：静态测量、动态测量；
量块是成套生产的。 根据GB6093—85的规定，量块共有17种套别，每套的块数分 别为91、83、46、12、10、8、6、5等。 下表所列为83块组和91块组一套的量块的尺寸系列。
三、量块——量块的组合
量块具有可粘合特性，利用此特性可使不同尺寸的量块组合 成所需要的尺寸。为了减少量块的组合误差，应尽量减少量 块的组合块数，一般不超过4块。
二、计量器具的分类
标准量具
测量中体现标准量的器具，有定值量具与变值量具之分。常用的定值量 具有：量块、直角尺、曲线样板等；变值量具有：游标卡尺、千分尺、 游标量角器等
量规 一种没有刻度的专用检验工具，只能判断被测件是否合格，而不能得出 被测量的具体数值。如光滑极限量规。 检验夹具 一种专用的检验辅助工具。当与各种比较仪配套使用时，能方便地检 验更多、更复杂的参数。 计量仪器 能将被测量值直接观察的指示值或等效信息的仪器。如比较仪、干涉仪、 测长机等。
四、角度传递系统
角度基准与长度基准有本质的区别。由于常用角度单位（度）
是由圆周角定义的，即圆周角=360°，弧度与度、分、秒又 有确定的换算关系，因此，无需建立角度的自然基准。 机械制造业中，常用的角度基准有多面棱体、测角仪或分度 头。多面棱体有 4 ， 8 ， 12 ， 24 ， 36 ， 72 面等。多面棱体主 要用于检定角度测量仪器和精密圆周度盘。 与长度基准中的量块相似，在实际工作中也常采用角度量块 检定一般角度测量器具或直接测量零件。 利用适当的夹具，可以将若干角度量块的工作角累加，以获 得要求的角度。角度量块常与其夹具一起成套供应。
量块是一种端面单值量具，它一 般用铬锰钢等特殊合金钢或线膨 胀系数小、性质稳定、耐磨以及 不易变形的其它材料制成。其形 状有长方体和圆柱体两种，常用 的是长方体。 两相互平行的测量面之间的距离 为量块的工作尺寸，称之为标称 长度（公称尺寸）。 量块是定尺寸量具，一个量块只 有一个尺寸。
三、量块——量块的选用
分等的主要依据量块中心长度测量的极限偏差和
平面平行性允许偏差来划分的。
三、量块——量块的“级”与 “等”
量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不 同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。
按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作 尺寸，该尺寸包含其制造误差。 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸， 该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。 所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高，且 能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。
三、量块——量块的精度
按国标GB6093-85，量块按制造精度分6级，即00、0、1、2、
3和K级，其中00级精度最高，3级最低，K级为校准级。
分级的主要根据量块中心长度极限偏差、量块长度变动量的
允许值和粘合性等。
标准规定了量块按其检定精度分为六等，即：
1、2、3、4、5、6等，其中1等精度最高，6等精 度最低。
直接测量与间接测量
⑴直接测量
无需对被测量与其它实测量进行函数关系的辅助计算而 直接得到被量值的测量。例如用游标卡尺、外径千分尺 测量外圆直径，用比较仪测量长度尺寸等。
四、角度传递系统
以多面棱体为角度基准的量值传递系统如
图 4-3 所示。角度计量传递系统由基准棱 体起逐级传递。
§4.3 测量方法与计量器具
主要内容： 测量方法的分类 计量器具的分类 计量器具的基本度量指标
一、测量方法的分类
按实测量与被测量关系可分为：直接测量、间接测量 按读数是否被测之量的整个数值分为：绝对测量、相对测量
§4.1 测量的基本概念
测量：将被测量与作为单位或标准的量进行比较,从而确定二 者比值的实验过程.
即：L=qE。E即为标准量，q为比值。
一个完整的测量过程由四个部分组成，即测量过程四要素： 1、测量对象或被测量： 2、测量单位或标准量： 3、测量方法 4、测量精度 指测量结果与真值的一致程度。 测量结果应该用被测量与单位量的比值x（测得值）和表达 该测值准确度的“测量不确定度”u表达为：x±u 例如：轴径：（30±0.05)mm。
选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数开始，每选一 块至少应减去所需尺寸的一位尾数。
例如，从83块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量块组，选取方法为： 36.745 …………所需尺寸 － 1.005 …………第一块量块尺寸 35.74 － 1.24 …………第二块量块尺寸 34.5 － 4.5 …………第三块量块尺寸 30.0 … ………第四块量块尺寸