工程测试技术基础.ppt
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工程测试技术PPT课件
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
②对策： a、制造时尽量使机械上，电气上对称； b、使用时，由后续电路进行补偿调零。
①降噪、②便于使用性能稳定的 交流放大器
相敏整流：①鉴别相位、②把交流变直流
种类：①半波相敏整流（检波）器 王光铨P76 ②单环形相敏检波器 吴旗P125 王光铨P144 ③三极管式 张肃文、高频电子电路 ④运放式 、P175;csy——968传感器试验台 ⑤LZX1全集成化相敏器;测试讲稿2/P175;王光铨P140
2R LU •S1 LU •S 和单臂电桥相比，灵敏度增大了一倍。 4RL 2L 输出电压的东西取决于电感变化的大
小，相位取决于电感变化的正、负号。
差动电感传感器本身的零点剩余电压： ①、原因、什么是？ 由于制造中的各种因素，如绕组尺寸，所选材料和安装等问题，使 衔铁处于中间初始位置时，输出电压不为零，或在调整时，对工作 电源基频可调到平衡，但对高次谐波难以调到平衡，造成零点输出 误差
5.2 互感式电感传感器：差动变压器
3、测量电路 1）、相敏整流
2）、
4、应用；用于测量位移及一切可以转换成位移的那些物理量
图2-62 差动变压器测量加速度的原理图
差动变压器位移传感器
案例：板的厚度测量
~
案例：张力测量
5.3 电涡流式传感器
1.原理:涡流效应
5.3 电涡流式传感器
2
2
R
L
5.3 电涡流式传感器
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
②对策： a、制造时尽量使机械上，电气上对称； b、使用时，由后续电路进行补偿调零。
①降噪、②便于使用性能稳定的 交流放大器
相敏整流：①鉴别相位、②把交流变直流
种类：①半波相敏整流（检波）器 王光铨P76 ②单环形相敏检波器 吴旗P125 王光铨P144 ③三极管式 张肃文、高频电子电路 ④运放式 、P175;csy——968传感器试验台 ⑤LZX1全集成化相敏器;测试讲稿2/P175;王光铨P140
2R LU •S1 LU •S 和单臂电桥相比，灵敏度增大了一倍。 4RL 2L 输出电压的东西取决于电感变化的大
小，相位取决于电感变化的正、负号。
差动电感传感器本身的零点剩余电压： ①、原因、什么是？ 由于制造中的各种因素，如绕组尺寸，所选材料和安装等问题，使 衔铁处于中间初始位置时，输出电压不为零，或在调整时，对工作 电源基频可调到平衡，但对高次谐波难以调到平衡，造成零点输出 误差
5.2 互感式电感传感器：差动变压器
3、测量电路 1）、相敏整流
2）、
4、应用；用于测量位移及一切可以转换成位移的那些物理量
图2-62 差动变压器测量加速度的原理图
差动变压器位移传感器
案例：板的厚度测量
~
案例：张力测量
5.3 电涡流式传感器
1.原理:涡流效应
5.3 电涡流式传感器
2
2
R
L
5.3 电涡流式传感器
工程测试技术基础
工程测试技术基础摘要：1.工程测试技术概述2.工程测试技术的基本原理3.工程测试技术的分类与应用4.工程测试技术的发展趋势正文：一、工程测试技术概述工程测试技术，顾名思义，是指在工程领域中对产品、设备、系统进行检测与测试的一门技术。
其目的是为了确保这些产品、设备、系统在实际应用中能够达到预期的性能、安全和可靠性要求。
工程测试技术在我国各个领域的工程项目中扮演着举足轻重的角色，如航空航天、电子信息、机械制造、能源化工等。
二、工程测试技术的基本原理工程测试技术的基本原理主要包括以下几个方面：1.测试信号与被测对象的相互作用原理：通过测试信号与被测对象之间的相互作用，获取被测对象的响应信息，从而分析和评估被测对象的性能和状态。
2.测试数据的采集与处理原理：测试数据的采集是指通过传感器、仪器等工具将被测对象的响应信息转换为可处理的电信号或其他形式的信息。
测试数据的处理是指对采集到的数据进行分析、处理和解释，以便得到有关被测对象的性能和状态的有用信息。
3.测试结果的评价与分析原理：通过对测试数据的分析和评价，判断被测对象是否满足预期的性能、安全和可靠性要求。
如果被测对象存在问题，还需要分析问题原因，并提出改进措施。
三、工程测试技术的分类与应用根据被测对象和测试目的的不同，工程测试技术可分为以下几类：1.性能测试：主要用于检测产品、设备、系统的性能指标，如速度、精度、稳定性等。
例如，电子产品的性能测试、汽车发动机的性能测试等。
2.安全测试：主要用于评估产品、设备、系统的安全性能，如防爆、防火、防辐射等。
例如，压力容器的安全测试、电梯的安全测试等。
3.可靠性测试：主要用于评估产品、设备、系统的可靠性能，如耐久性、稳定性、抗干扰性等。
例如，电子产品的可靠性测试、飞机发动机的可靠性测试等。
4.环境测试：主要用于检测产品、设备、系统在不同环境条件下的性能和状态。
例如，高温、低温、湿度、盐雾等环境条件下的测试。
四、工程测试技术的发展趋势随着科技的进步和工程领域的不断拓展，工程测试技术呈现出以下发展趋势：1.测试技术与计算机技术的融合：现代测试技术越来越多地依赖于计算机技术，如数据采集、数据处理、结果分析等，计算机技术为工程测试技术提供了更为强大的支持。
软件测试工程师培训测试技术基础PPT课件
• 设计测试关注重点：
– 完备性 – 一致性 – 正确性 – 可行性 – 易修改性 – 模块性 – 健壮性 – 易追溯性 – 易测试性和可验证性
3.2 W模型－问题
• W模型未解决V模型中的部分问题：
– 需求、设计、编码串行进行，无法并行工作。 – 未将测试流程的完整性表示出来。
培训内容
• 第一章 软件测试的发展 • 第二章 软件测试的定义 • 第三章 软件测试的模型 • 第四章 质量保证与测试 • 第五章 测试方法 • 第六章 测试策略 • 第七章 测试实施
2.5 软件测试的目的
2. 通过分析错误产生的原因还可以帮助发 现当前开发工作所采用的软件过程的缺 陷，以便进行软件过程改进。同时通过 对测试结果的分析整理，还可以修正软 件开发规则，并为软件可靠性分析提供 依据。
2.5 软件测试的目的
3. 测试是以评价一个程序或者系统属性为目 标的一种活动，测试是对软件质量的度量 与评估，以验证软件的质量满足用户的需 求，为用户选择与接受软件提供有力的 依据。
• 评审/审计
– 依据SQA计划进行SQA检查、审计工作，按照规则发布结果报告 – 审计的内容：是否按照过程要求执行了相应活动，是否按照过程要求产生了
相应产品、产品是否符合相应的规程定义
• 问题跟踪
– 对审计中发现的问题，要求项目组改进，并跟进直到解决。 – 提供项目改进的依据
4.5 与测试的区别
– 使用人工或自动化手段来运行或测定某个系统的 过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求或 是发现预期结果与实际结果之间的差别。
2.2 软件测试的概念
• 扩展定义：
– 软件测试就是在软件投入运行前，对软件需求分 析、设计规格说明和编码的最终复审，是软件质 量保证的关键步骤。
– 完备性 – 一致性 – 正确性 – 可行性 – 易修改性 – 模块性 – 健壮性 – 易追溯性 – 易测试性和可验证性
3.2 W模型－问题
• W模型未解决V模型中的部分问题：
– 需求、设计、编码串行进行，无法并行工作。 – 未将测试流程的完整性表示出来。
培训内容
• 第一章 软件测试的发展 • 第二章 软件测试的定义 • 第三章 软件测试的模型 • 第四章 质量保证与测试 • 第五章 测试方法 • 第六章 测试策略 • 第七章 测试实施
2.5 软件测试的目的
2. 通过分析错误产生的原因还可以帮助发 现当前开发工作所采用的软件过程的缺 陷，以便进行软件过程改进。同时通过 对测试结果的分析整理，还可以修正软 件开发规则，并为软件可靠性分析提供 依据。
2.5 软件测试的目的
3. 测试是以评价一个程序或者系统属性为目 标的一种活动，测试是对软件质量的度量 与评估，以验证软件的质量满足用户的需 求，为用户选择与接受软件提供有力的 依据。
• 评审/审计
– 依据SQA计划进行SQA检查、审计工作，按照规则发布结果报告 – 审计的内容：是否按照过程要求执行了相应活动，是否按照过程要求产生了
相应产品、产品是否符合相应的规程定义
• 问题跟踪
– 对审计中发现的问题，要求项目组改进，并跟进直到解决。 – 提供项目改进的依据
4.5 与测试的区别
– 使用人工或自动化手段来运行或测定某个系统的 过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求或 是发现预期结果与实际结果之间的差别。
2.2 软件测试的概念
• 扩展定义：
– 软件测试就是在软件投入运行前，对软件需求分 析、设计规格说明和编码的最终复审，是软件质 量保证的关键步骤。
工程测试技术基础
工程测试技术基础工程测试技术基础是现代工程领域非常重要的一个领域，工程测试技术基础包含了一些工程学科基础知识以及测试技术、测试方法和测试设备的知识等。
在工程测试技术的实际应用中，它能够帮助工程设计者和工程师们更好地理解和把握工程运行的状况以及进行问题排除，从而大大提高工程的安全性和可靠性，使得工程的设计和运行更加高效、稳定和安全。
在本文中，将会介绍工程测试技术基础的相关知识。
一、工程测试技术基本概念工程测试技术是用科学方法和技术手段来对工程进行量化测量、记录和分析的过程，它不仅可以测量各种物理量和电气参数，还可以对物理现象进行分析和解释。
以工程学科为例，工程测试技术包含了诸多测试方法和测试技术，例如：电子数字测量、信号分析、计算机仿真、热工测试、机械振动测试、光学测试、气体测试和电机测试等。
工程测试技术的设计目的是为了得到准确的，可重复的和有意义的测试数据，并且使测试过程不影响工程的正常运行，以及对测试结果进行分析和解释。
根据测试对象的不同，工程测试分为产品测试和系统测试。
产品测试是指对制造的单个产品进行测试。
而系统测试则是对整个系统进行测试，包括硬件和软件。
二、测试方法与分析在工程测试过程中，测试方法和测试设备非常重要，有多种测试方法可以用于检测工程中的各种参数和变量。
接下来，我们将介绍一些常用的测试方法和测试设备。
1. 机械测试机械测试主要用于测量物体在机械方面（如力、形变、位移和速度等）的性能和特征。
通常采用传感器和数字多功能测量仪器来进行测量，例如拉伸试验机、压缩试验机、硬度计、扭转试验机、冲击试验机等。
2. 电气测试电气测试主要用于测量电气参数和电气性能，例如电压、电流、电阻、电势差等。
通常采用万用表、示波器、电源和信号生成器等仪器来进行测量。
3. 光学测试光学测试主要用于分析光学器件和系统的性能和特点，例如照明系统、视觉系统和光通信系统。
常用的测试仪器包括光谱仪、分光仪、激光测量仪、显微镜等。
s2机械工程测试技术基础课件
数学形式：
– y：输出量；x：输入量；t：时间 – 系统的阶次由输出量最高微分阶次n决定。
一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 上 页
2020/3/11
目 录12
二、线性系统及其主要性质
如以x(t)→ y(t)表示上述系统的输入、输出的对应关 系，则线性时不变系统具有以下一些主要性质。
1）叠加原理 几个输入所产生的总输出是各个输入
离散时间系统:输入、输出均为离散函数. 描述系统特征的为差分方程.
c.时变系统与时不变系统: 由系统参数是否随时间而变化决定. 其中，线性时不变系统（线性定常系统）进行分析的理论和
方法最为基础、最成熟，同时其它系统通过某种假设后可近 似作为线性定常系统来处理。一般的测试系统都可视为线性 定常系统，即可以用常微分方程描述的系统。
§1 概 述
测试是具有试验性质的测量，从客观事物取得相关信 息的过程在此过程中，借助专门设备—测试装置(系统)，设 计相应的实验,采用合适的方法和必要的数学处理方法求得 感兴趣的信息。
测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。
测试系统是从客观事物中获取有关信息的工具。测试的 目的不同，测试系统复杂程度不同。
实际的测试装范置围内①满只足能线在性较要小求工。作范围内和在一定误差允许 ②很多物理系统是时变的。在工程上，常可
以以足够的精确度认为系统中的参数是时 不变的常数。
上页 目录
3、测试系统模型的分类
a. 线性系统与非线性系统 线性系统:具有叠加性、比例性的系统
b.连续时间系统与离散时间系统
连续时间系统:输入、输出均为连续函数. 描述系统特征的为微分方程.
系统满量程输出值A之比的百分率表示其分辨能力，称为分辨率，
– y：输出量；x：输入量；t：时间 – 系统的阶次由输出量最高微分阶次n决定。
一般在工程中使用的测试装置都是线性系统。 上 页
2020/3/11
目 录12
二、线性系统及其主要性质
如以x(t)→ y(t)表示上述系统的输入、输出的对应关 系，则线性时不变系统具有以下一些主要性质。
1）叠加原理 几个输入所产生的总输出是各个输入
离散时间系统:输入、输出均为离散函数. 描述系统特征的为差分方程.
c.时变系统与时不变系统: 由系统参数是否随时间而变化决定. 其中，线性时不变系统（线性定常系统）进行分析的理论和
方法最为基础、最成熟，同时其它系统通过某种假设后可近 似作为线性定常系统来处理。一般的测试系统都可视为线性 定常系统，即可以用常微分方程描述的系统。
§1 概 述
测试是具有试验性质的测量，从客观事物取得相关信 息的过程在此过程中，借助专门设备—测试装置(系统)，设 计相应的实验,采用合适的方法和必要的数学处理方法求得 感兴趣的信息。
测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。
测试系统是从客观事物中获取有关信息的工具。测试的 目的不同，测试系统复杂程度不同。
实际的测试装范置围内①满只足能线在性较要小求工。作范围内和在一定误差允许 ②很多物理系统是时变的。在工程上，常可
以以足够的精确度认为系统中的参数是时 不变的常数。
上页 目录
3、测试系统模型的分类
a. 线性系统与非线性系统 线性系统:具有叠加性、比例性的系统
b.连续时间系统与离散时间系统
连续时间系统:输入、输出均为连续函数. 描述系统特征的为微分方程.
系统满量程输出值A之比的百分率表示其分辨能力，称为分辨率，
机械工程测试技术基础教学PPT
测量的基础知识
#2022
*
测量的基础知识
基本量和导出量 基本量： 长度、质量、时间、温度、电流、发 光强度、物质的量 导出量：由基本量按一定函数关系来定义的
*
测量的基础知识
3、基准与标准
基准：用来保存、复现计量单位的计量器具，是最高准确度的计量器具。 国家基准、副基准和工作基准 计量标准：用于检定工作计量器具的计量器具 工作计量器具是指用于现场测量而不用检定工作的计量器具。
物质所固有，客观存在或运动状态的特征 非物质，不具有能量，传输依靠物质和能量
*
四、测试技术的内容
测试技术的内容 测量原理：实现测量所依据的物理、化 学、生物等现象及有关定律。 测量方法：分为直接或间接测量、接触 或非接触测量、破坏或非破坏测量 测量系统 数据处理
*
测试过程：首先利用酒精（敏感元件）检测出被测对象温度变化并将其转换成自身体积的变化（热胀冷缩），然后经过等截面的中空玻璃管（中间变换器）再转换成高度的变化（分析处理），最后由外面的刻度线显示出测试结果（显示、记录）并提供给观察者或输入后续的控制系统。
*
教材、参考书与课时安排 教材 机械工程测试技术基础(第3版) 熊诗波 黄长艺编著 机械工业出版社 测试技术与信号处理 郭迎福，焦锋，李曼主编 中国矿业大学出版社 课时安排 授课 ：36学时 实验 ：4学时
教材、参考书与课时安排
*
教学目的和要求 测试技术是工科院校机械类各专业本科生一门重要的技术基础课，内容包括传感器、测量电路、测试系统的特性，信号分析与数据处理 。 通过本课程的学习： 掌握传感器的原理、特点及应用，常用测试系统和测量电路以及信号分析的基本原理和分析方法。为后续课程打好基础。
领域：工业、农业、航天、军事等
#2022
*
测量的基础知识
基本量和导出量 基本量： 长度、质量、时间、温度、电流、发 光强度、物质的量 导出量：由基本量按一定函数关系来定义的
*
测量的基础知识
3、基准与标准
基准：用来保存、复现计量单位的计量器具，是最高准确度的计量器具。 国家基准、副基准和工作基准 计量标准：用于检定工作计量器具的计量器具 工作计量器具是指用于现场测量而不用检定工作的计量器具。
物质所固有，客观存在或运动状态的特征 非物质，不具有能量，传输依靠物质和能量
*
四、测试技术的内容
测试技术的内容 测量原理：实现测量所依据的物理、化 学、生物等现象及有关定律。 测量方法：分为直接或间接测量、接触 或非接触测量、破坏或非破坏测量 测量系统 数据处理
*
测试过程：首先利用酒精（敏感元件）检测出被测对象温度变化并将其转换成自身体积的变化（热胀冷缩），然后经过等截面的中空玻璃管（中间变换器）再转换成高度的变化（分析处理），最后由外面的刻度线显示出测试结果（显示、记录）并提供给观察者或输入后续的控制系统。
*
教材、参考书与课时安排 教材 机械工程测试技术基础(第3版) 熊诗波 黄长艺编著 机械工业出版社 测试技术与信号处理 郭迎福，焦锋，李曼主编 中国矿业大学出版社 课时安排 授课 ：36学时 实验 ：4学时
教材、参考书与课时安排
*
教学目的和要求 测试技术是工科院校机械类各专业本科生一门重要的技术基础课，内容包括传感器、测量电路、测试系统的特性，信号分析与数据处理 。 通过本课程的学习： 掌握传感器的原理、特点及应用，常用测试系统和测量电路以及信号分析的基本原理和分析方法。为后续课程打好基础。
领域：工业、农业、航天、军事等
工程测试技术 第2章 信号分析基础-3
第二章、信号分析基础
Page 2 华中科技大学机械学院
2.5 信号的频域分析
信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为 频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特 征。
傅里叶 变换
8563A
SPECTRUM ANALYZER 9 kHz - 26.5 GHz
第二章、信号分析基础
2.5 信号的频域分析
频域分析
Page 25 华中科技大学机械学院
吉布斯现象(Gibbs)
• 吉布斯现象是由于展开式在间断点邻域不能均匀收敛 引起的。
• 例：方波信号
x(t)
T
T
t
2.5 信号的频域分析
频域分析
Page 26 华中科技大学机械学院
N=1
2.5 信号的频域分析
Page 27 华中科技大学机械学院
用线性叠加定理简化
X1(f)
+Page 38 华中科技大学机械学院
5、频谱分析的应用
频谱分析主要用于识别信号中的周期分量，是信号分析 中最常用的一种手段。
在齿轮箱故障诊断中，可
以通过齿轮箱振动信号频谱分 析，确定最大频率分量，然后 根据机床转速和传动链，找出 故障齿轮。
2 T
T /2
T /2 x(t) sin n0tdt;
ω0―基波圆频率； f0 ―基频：f0= ω0/2π
An an2 bn2 ;
n
arctan bn an
;
2.5 信号的频域分析
傅里叶级数的复数表达形式：
x(t) Cne jn0t , (n 0,1,2,...) n
Page 9 华中科技大学机械学院
2.5 信号的频域分析
第一讲 测试基础PPT课件
第三节 测试技术的发展趋势
1 测试仪器向高精度、高速度和多功能方向发展
（1）在尺寸测量范畴内 ，从绝对量来讲已经提 出了纳米与亚纳米的测 量要求； （2）在时间测量上，分 辨力要求达到分秒级， 相对精度为10-14次方； （3）在电量上则要求能 够精确测出单个电子的 电量。 （4）在航空航天领域， 对飞行物速度和加速度 的测量都要求达到0.05 ％的精度。
在测量速度 方面，机床、 涡轮机、交 通工具等的 运行速度都 在不断加快。
在科学技术的 进步与社会发 展过程中，不 断出现新领域、 新事物，需要 人们去认识、 探索和开拓， 如开拓外层空 间、探索微观 世界、了解人 类自身的奥秘 等。
第三节 测试技术的发展趋势
2 传感器向新型、微型、智能型、网络化发展
测量的基本概念、测量误差与测量不确定性等关于 测量的基础知识，为后续的测试工作奠定基础。
第四节 测量基础
1、测量的概念
测量（Measurement）是借助专门的技术
和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观 事物定量数据资料的实践过程。 测量过程实质上是一个比较的过程，即将被 测量与一个同性质的、作为测量单位的标准 量进行比较的过程。
被测 对象
传感器
新号分 析处理
信号转 换与调
理
数据显 示与记
录
观察者
第二节 测试系统的组成
各组成部分功能
➢传感器：获取被测对象有用的信息， 并转换变量或信号。 ➢信号转换与调理电路：对信号做转换、 放大、滤波及一些 专门的处理 ➢信号分析与处理装置：对信号其进行 各种运算、滤波、分析。 ➢数据显示和记录仪器：显示调理和处 理过的信号。
第一节 测试技术的基本概念
测试对象总结
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件 第1章 绪论
1.1 测试技术概况
工程测量可分为静态测量和动态测量。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量， 例如机械制造中通过被加工零件的尺寸测量， 试图得到制成品的尺寸和形位误差。动态测 量是指随时间变化的物理量的测量。
图１-２中被测物理量（或信号）作为测 量系统的输入，它经传感器变成可做进一步 处理的电量，经信号调理（放大、滤波、调 制解调等）后，可以通过模数转换变成数字 信号，从而得到数字化的测量值，将其送入 计算机（或仪器控制系统）进行分析与存储， 用于各种用途。
1.1 测试技术概况
1.1.2测试技术发展概况
现代生产的发展和工程科学研究对测试及其相关技术的需求极大地推动 了测试技术的发展，而现代物理学、信息科学、计算机科学、电子与微机械 电子科学与技术的迅速发展又为测试技术的发展提供了知识和技术支持，从 而促使测试技术在近３０年来得到极大的发展和广泛应用。例如工程创新设 计，特别是动态设计对振动分析的需求促使振动测量方法、传感器和动态分 析技术与软件的迅速发展；对汽车性能和安全性要求的不断提高，使得“汽 车电子”技术得到迅速发展，这种发展是以基于总线技术的传感器网络的发 展为基础的。现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以下方面：
图1-1
1.1 测试技术概况
在产品开发或其他目的的试验中，一般要在被测对象运行过程中或试验激励 下，测量或记录各种随时间变化的物理量，通过随后的进一步处理或分析，得到 所要求的定量的试验结果。在运行监测或控制系统中，实时测量的各种时间变量 则用于过程参数监视、故障诊断或者作为控制系统的控制、反馈变量。不同的用 途对测量过程和结果的要求也不同，例如在反馈控制系统中，可能要求测量系统 的输出以很小的滞后（理想的情况是没有滞后）不失真地跟踪以一定速率变化的 被测物理量。如果只要求不失真地测量和显示物理量的变化过程，则对滞后就没 有要求。因此，用途和要求不同，测量系统的组成环节及其构成方式也不同。
工程测试技术基础 第二部分 信号分析基础
a)能量信号 在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称
为能量信号，满足条件：
x2 (t)dt
一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。
瞬态信号
2.1 信号的分类与描述
b)功率信号 在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限值．此时，
研究信号的平均功率更为合适。
T
lim
数学期望，称为相关性，表征了x、y之间其的中一关个联可程以度测。量的量
cxy xy x y
E[(xx )( y的 的y )变变] 化化来。表示另一个量
E[(xx )2 ]E[( y y )2 ]1/ 2
y
y
y
y
x
x
xy 1
xy 1
x
0 xy 1
b) sinc 函数
sin c(t) sin t , or, sint , ( t )
t
t
性质：
波形
偶函数；
闸门(或抽样)函数；
滤波函数；
内插函数。
2.1 信号的分类与描述
c) 复指数函数
est et e jt
t
et cost et sint ; s j
瞬态信号
瞬态信号:持续时间有限的信号，如 x(t)= e-Bt . Asin(2*pi*f*t)
2.1 信号的分类与描述
c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化 不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。
噪声信号(平稳)
噪声信号(非平稳)
统计特性变异
2.1 信号的分类与描述 2 能量信号与功率信号
（3）卷积特性
f (t) * (t) f ( ) (t )d f (t)
为能量信号，满足条件：
x2 (t)dt
一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。
瞬态信号
2.1 信号的分类与描述
b)功率信号 在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限值．此时，
研究信号的平均功率更为合适。
T
lim
数学期望，称为相关性，表征了x、y之间其的中一关个联可程以度测。量的量
cxy xy x y
E[(xx )( y的 的y )变变] 化化来。表示另一个量
E[(xx )2 ]E[( y y )2 ]1/ 2
y
y
y
y
x
x
xy 1
xy 1
x
0 xy 1
b) sinc 函数
sin c(t) sin t , or, sint , ( t )
t
t
性质：
波形
偶函数；
闸门(或抽样)函数；
滤波函数；
内插函数。
2.1 信号的分类与描述
c) 复指数函数
est et e jt
t
et cost et sint ; s j
瞬态信号
瞬态信号:持续时间有限的信号，如 x(t)= e-Bt . Asin(2*pi*f*t)
2.1 信号的分类与描述
c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化 不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。
噪声信号(平稳)
噪声信号(非平稳)
统计特性变异
2.1 信号的分类与描述 2 能量信号与功率信号
（3）卷积特性
f (t) * (t) f ( ) (t )d f (t)
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4版)》基本课件第4章
第4章 常用传感器与敏感元件
目录
4.1 常用传感器分类 4.2 机械式传感器及仪器 4.3 电阻式、电容式与电感式传感器 4.4 磁电式、压电式与热电式传感器 4.5 光电传感器
目录
4.6 光纤传感器 4.7 半导体传感器 4.8 红外测试系统 4.9 激光测试传感器 4.10 传感器的选用原则
物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例 如,水银温度计是利用了水银的热胀冷缩性质;压力测力计利用的是石英晶体的压电 效应等。
结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转变的。例如,电容 式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起 自感或互感的变化。
弹性元件具有蠕变、弹性后效等现象。材料的蠕变与承载时间、载荷大 小、环境温度等因素有关。而弹性后效则与材料应力-松弛和内阻尼等因素 有关。这些现象最终都会影响到输出与输入的线性关系。因此,应用弹性元 件时,应从结构设计、材料选择和处理工艺等方面采取有效措施来改善上述 诸现象产生的影响。
4.2 机械式传感器及仪器
近年来,在自动检测、自动控制技术中广泛应用的微型探测开关亦被 看作机械式传感器。这种开关能把物体的运动、位置或尺寸变化,转换为 接通、断开信号。图4-4表示这种开关中的一种。它由两个簧片组成,在 常态下处于断开状态。当它与磁性块接近时,簧片被磁化而接合,成为接通 状态。只有当钢制工件通过簧片和电磁铁之间时,簧片才会被磁化而接合, 从而表达了有一件工件通过。这类开关,可用于探测物体有无、位置、尺 寸、运动状态等。
工程测量中通常把直接作用于被测量,并能按一定方式将其转换成同种或别种 量值输出的器件,称为传感器。
传感器是测试系统的一部分,其作用类似于人类的感觉器官。它把被测量,如力、 位移、温度等物理量转换为易测信号或易传输信号,传送给测试系统的调理环节。 因而也可以把传感器理解为能将被测量转换为与之对应的,易检测、易传输或易处 理信号的装置。直接受被测量作用的元件称为传感பைடு நூலகம்的敏感元件。
目录
4.1 常用传感器分类 4.2 机械式传感器及仪器 4.3 电阻式、电容式与电感式传感器 4.4 磁电式、压电式与热电式传感器 4.5 光电传感器
目录
4.6 光纤传感器 4.7 半导体传感器 4.8 红外测试系统 4.9 激光测试传感器 4.10 传感器的选用原则
物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例 如,水银温度计是利用了水银的热胀冷缩性质;压力测力计利用的是石英晶体的压电 效应等。
结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转变的。例如,电容 式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起 自感或互感的变化。
弹性元件具有蠕变、弹性后效等现象。材料的蠕变与承载时间、载荷大 小、环境温度等因素有关。而弹性后效则与材料应力-松弛和内阻尼等因素 有关。这些现象最终都会影响到输出与输入的线性关系。因此,应用弹性元 件时,应从结构设计、材料选择和处理工艺等方面采取有效措施来改善上述 诸现象产生的影响。
4.2 机械式传感器及仪器
近年来,在自动检测、自动控制技术中广泛应用的微型探测开关亦被 看作机械式传感器。这种开关能把物体的运动、位置或尺寸变化,转换为 接通、断开信号。图4-4表示这种开关中的一种。它由两个簧片组成,在 常态下处于断开状态。当它与磁性块接近时,簧片被磁化而接合,成为接通 状态。只有当钢制工件通过簧片和电磁铁之间时,簧片才会被磁化而接合, 从而表达了有一件工件通过。这类开关,可用于探测物体有无、位置、尺 寸、运动状态等。
工程测量中通常把直接作用于被测量,并能按一定方式将其转换成同种或别种 量值输出的器件,称为传感器。
传感器是测试系统的一部分,其作用类似于人类的感觉器官。它把被测量,如力、 位移、温度等物理量转换为易测信号或易传输信号,传送给测试系统的调理环节。 因而也可以把传感器理解为能将被测量转换为与之对应的,易检测、易传输或易处 理信号的装置。直接受被测量作用的元件称为传感பைடு நூலகம்的敏感元件。
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件第9章
滑线电阻的结构形式有缠绕式和单丝式。缠绕式是用电阻丝缠绕在绝 缘骨架上制成。骨架的材料常用电木或塑料,其形状可根据需要而定。缠 绕时应保证一定的张力,且缠绕均匀。单丝式是用单根电阻丝张紧后固定 在绝缘骨架的槽中而成。除自制的滑线电阻外,可利用现有的产品,如滑线 变阻器、多圈电位器等。
滑线电阻式位移传感器具有结构简单、使用方便、输出大、性能稳定 等优点,但由于触头运动时有机械摩擦,其使用寿命受限、分辨率较低、输 出信号噪声大,故不宜用于频率较高时的动态测量。
显然,e0是调频输出,载波是e,调制信号是位移变化量Δl。差动变压器也是一 种调制器。对于这样一个调制信号,在后续的测量环节中一般要设置一个典型的 测量电路——相敏检测电路,目的是既能检测位移的大小,又能分辨位移的方向。
差动变压器式位移传感器的测量系统及其组成中各环节的工作原理可参阅 本书的有关内容。下面再介绍一种可与差动变压器配用的测量电路——差动整 流电路。
第9章 位移测量
目录
9.1 概述 9.2 常用的位移传感器 9.3 位移测量的应用
9.1 概述
位移测量是线位移和角位移测量的统称。测量时应根据具体的测 量对象,来选择或设计测量系统。在组成系统的各环节中,传感器性能 特点的差异对测量的影响最为突出,应给予特别注意。表9-1介绍了一 些常用的位移传感器及其性能特点,通过该表可以对位移传感器有一个 总体的了解。
9.2 常用的位移传感器
如图9-6所示,差动整流电路与相敏检测电路的功能基本相同,虽然检波 效率低,但因其测量线路简单,故用得也很多,差动变压器的最后输出一般可 用示波器直接显示。由于示波器振子的内阻都很小,当差动变压器的测量电 路是电压输出时,振子回路应接入电阻,以保证线性。
国产的差动变压器式位移传感器已有多种,其测量位移范围 有:0~±5mm,0~10mm,…, 0~300mm等。
滑线电阻式位移传感器具有结构简单、使用方便、输出大、性能稳定 等优点,但由于触头运动时有机械摩擦,其使用寿命受限、分辨率较低、输 出信号噪声大,故不宜用于频率较高时的动态测量。
显然,e0是调频输出,载波是e,调制信号是位移变化量Δl。差动变压器也是一 种调制器。对于这样一个调制信号,在后续的测量环节中一般要设置一个典型的 测量电路——相敏检测电路,目的是既能检测位移的大小,又能分辨位移的方向。
差动变压器式位移传感器的测量系统及其组成中各环节的工作原理可参阅 本书的有关内容。下面再介绍一种可与差动变压器配用的测量电路——差动整 流电路。
第9章 位移测量
目录
9.1 概述 9.2 常用的位移传感器 9.3 位移测量的应用
9.1 概述
位移测量是线位移和角位移测量的统称。测量时应根据具体的测 量对象,来选择或设计测量系统。在组成系统的各环节中,传感器性能 特点的差异对测量的影响最为突出,应给予特别注意。表9-1介绍了一 些常用的位移传感器及其性能特点,通过该表可以对位移传感器有一个 总体的了解。
9.2 常用的位移传感器
如图9-6所示,差动整流电路与相敏检测电路的功能基本相同,虽然检波 效率低,但因其测量线路简单,故用得也很多,差动变压器的最后输出一般可 用示波器直接显示。由于示波器振子的内阻都很小,当差动变压器的测量电 路是电压输出时,振子回路应接入电阻,以保证线性。
国产的差动变压器式位移传感器已有多种,其测量位移范围 有:0~±5mm,0~10mm,…, 0~300mm等。
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An an2 bn2 ;
n arctg
;b n
an
T――周期， T=2π/ω0； ω0――基波圆频率；
f0= ω 0 /2π
傅里叶级数的复数表达形式：
x(t) C nejn0t,(n0,1,2,...)
n
2.5 信号的频域分析
实验：方波信号的合成与分解
x(t) A si tn ) A (si3 n t)/3 ( A si5 n t)/5 ( ... n 1
x ( t ) = x ( t + nT )
任何周期函数，都可以展开成正交函数线性 组合的无穷级数，如三角函数集的傅里叶级数:
{cno 0ts,sin n0t}
2.5 信号的频域分析 傅里叶级数的表达形式：
x(t)a 2 0 (anco ns0tbnsinn 0t)(n1,2,,3,...) n1
2.5 信号的频域分析 例子：求下图波形的频谱
用线性叠加定理简化 X1(f)
+
X2(f)
2.5 信号的频域分析
5 频谱分析的应用
频谱分析主要用于识别信号中的周期分量，是 信号分析中最常用的一种手段。
案例：在齿轮箱故障诊断
通过齿轮箱振动信号频谱分析， 确定最大频率分量，然后根据 机床转速和传动链，找出故障 齿轮。
变形为：
x(t)a20 Ancon s0(tn) (n1,2,,3,...) n1
2.5 信号的频域分析
式中:
a0
1 T
T /2
x ( t ) dt ;
T /2
T /2
a n
2 T
x ( t ) cos
T /2
n 0 tdt ;
T /2
b n
2 T
x ( t ) sin
T /2
n 0 tdt ;
时域分析与频域分析的关系
幅值
信号频谱X(f)代表了信号 在不同频率分量成分的大 小，能够提供比时域信号 波形更直观，丰富的信息。
时域分析
频域分析
2.5 信号的频域分析
时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化 情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示 信号的频率组成和各频率分量大小。
图例：受噪声干扰的多频率成分信号
2.5 信号的频域分析 大型空气压缩机传动装置故障诊断
2.5 信号的频域分析 1 时域和频域的对应关系
131Hz 147Hz 165Hz 175Hz
频域参数对 应于设备转 速、固有频 率等参数， 物理意义更 明确。
2.5 信号的频域分析
2.5 信号的频域分析 2 周期信号的频谱分析
周期信号是经过一定时间可以重复出现的信 号，满足条件：
x(t)
X( f )e j2ft df
X( f )
x(t)e j2ft dt
2.5 信号的频域分析
或
x(t)
1
2
X()ejtd
X()
x(t)ejtdt
求解：
X(f)X(f)ej(f)
X(f)R2[e X(f) ]Im 2[X(f)]
(f)arcR Im teX Xg[(([ff))]]
2.5 信号的频域分析
实验：手机和弦铃声的合成
2.5 信号的频域分析
实验：双音频DTMF信令模拟实验系统
2.5 信号的频域分析
频谱图的概念
工程上习惯将计算结果用图形方式表示，以 fn (ω 0)为横坐标，bn 、an为纵坐标画图，称为 实频－虚频谱图。为纵坐标画图，则称为
案例：螺旋浆设计
可以通过频谱分析确定螺旋浆 的固有频率和临界转速，确定 螺旋浆转速工作范围。
2.5 信号的频域分析 谱阵分析：设备启/停车变速过程分析
2.5 信号的频域分析
动手做： 用计算机声卡和麦克风对 乐器进行测量分析，给出 不同音阶对应的频率。 设计一个计算机电子琴。
2.5 信号的频域分析 习题1：从下面的功率谱中读出信号的主要频率成分。 10V
第二章、信号分析基础
2.5 信号的频域分析
信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t) 变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度 来了解信号的特征。
X(t)= sin(2πnft)
傅里叶 变换
0
t
8563A
SPECTRUM ANALYZER 9 kHz - 26.5 GHz
0
f
2.5 信号的频域分析
2.5 信号的频域分析 对比:方波谱
2.5 信号的频域分析
实验：典型信号的频谱分析
点击图片进入
2.5 信号的频域分析
4 傅立叶变换的性质
a.奇偶虚实性
b.线性叠加性 若 x1(t) ←→ X1(f)，x2(t) ←→ X2(f) 则：c1x1(t)+c2x2(t) ←→ c1X1(f)+c2X2(f)
c.对称性 若 x(t) ←→ X(f)，则 X(-t) ←→ x(-f)
2.5 信号的频域分析 d. 时间尺度改变性 若 x(t) ←→ X(f)，则 x(kt) ←→ 1/k[X(f/k)]
e. 时移性 若x(t) ←→ X(f)，则 x(t±t0) ←→ e±j2πft0 X(f)
f. 频移性 若x(t) ←→ X(f)，则x(t) e±j2πf0t ←→ X(f ±f0)
2.5 信号的频域分析
与周期信号相似，非周期信号也可以分解为 许多不同频率分量的谐波和，所不同的是，由于 非周期信号的周期T∞，基频fdf，它包含了 从零到无穷大的所有频率分量，各频率分量的幅 值为X(f)df，这是无穷小量，所以频谱不能再用 幅值表示，而必须用幅值密度函数描述。
另外，与周期信号不同的是，非周期信号的谱 线出现在0,fmax的各连续频率值上，这种频谱称为 连续谱。
幅值－相位谱；
2.5 信号的频域分析
以fn为横坐标， A n 2 为纵坐标画图，则称为 功率谱。
2.5 信号的频域分析
例子：方波信号的频谱
2.5 信号的频域分析 幅值－相位谱
2.5 信号的频域分析
3 非周期信号的频谱分析
非周期信号是时间上不会重复出现的信号， 一般为时域有限信号，具有收敛可积条件，其能 量为有限值。这种信号的频域分析手段是傅立叶 变换。
0
500Hz
习题2：从下面的信号波形图中读出其主要参数。
5V
-5V 0
0.1秒
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/11/92020/11/9Monday, November 09, 2020