机械工程测试技术基础培训教材模板ppt
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机械工程测试技术课件整理版
当ω=0 X(ω)=A/α ω→+∞ X(ω) →+0 ω→-∞ X(ω) →-0
Φ(ω)=0 Φ(ω) →- π/2 Φ(ω) → +π/2
三、几种典型信号的频谱
1、矩形窗函数的频谱
1 t 0
t t T 2 T 2
W f t e
j 2 ft
3 两个极端发展
• 两个极端就是指相对于现在测量尺寸的大尺寸和小尺寸。 通常尺寸的测量已被广为注意，也开发了多种多样的测试 方法。近年来，由于国民经济的快速发展和迫切需要，使 得很多方面的生产和工程中测试的要求超过了我们所能测 试的范围，如飞机外形的测量、大型机械关键部件测量、 高层建筑电梯导轨的准直测量、油罐车的现场校准等都要 求能进行大尺寸测量；微电子技术、生物技术的快速发展， 探索物质微观世界的需求，测量精度的不断提高，又要求 进行微米、纳米测试。纳米测量也多种多样，有光干涉测 量仪、量子干涉仪、电容测微仪、X射线干涉仪、频率跟 踪式法珀标准量具、扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显 微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、分子测量机 M3(molecular measuring machine)等。
t 2 t1
2
t1
x (t )dt
则称为功率信号。
二 信号的时域和频域描述 • 时域描述以时间t为独立变量的，直接观测 或记录到的信号。信号时域描述直观地出 信号瞬时值随时间变化的情况。 • 频域描述信号以频率f为独立变量的，称为 信号的。频域描述则反映信号的频率组成 及其幅值、相角之大小。 • 时域描述和频域描述为从不同的角度观察、 分析信号提供了方便。运用傅里叶级数、 傅里叶变换及其反变换，可以方便地实现 信号的时、频域转换。
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。
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PPT幻灯片PPT
2、机器人导航
“手-眼〞定位： 两个摄像机 --- 两幅平面图像 --- 三维场景信息
用于：目标识别、道路识别、障碍物判断、主动导航、自动视觉导航 无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、无人战车、探测机器人
(1) 零件的识别与定位
■ 自动连接引线、对准芯片和封装；
■ 自动安装部件，自动焊接或自动切割加工、自动浇注系统等。
(2) 零件尺寸的在线测量 钢板厚度的在线测量
(3) 零件外观及内部缺陷检测 (4) 产品分类、分组
苹果分级、分色、配色
七、测试技术在工程技术领域中的应用
(5) 产品标识、编码识别 商品条码、印鉴、标签
美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人
“勇气”号火星 车发回的彩色照
“机遇”号火星车拍摄
片
火星土壤的显微照片 检测手段水平决定科学研究的深度和广度
一、 测试的重要作用和意义
生物医学图像分析
医学临床诊断 ： X射线、B超、CT、核磁共振〔MRI〕
CT图像
医学影像融合分析
自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象
五、测试系统的组成
2、信号变换局部
检出信号 适合于分析和处理的信号 信号调理电路
阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 电压/电流〔V/A〕转换 ---- 需要电流输出时； 模拟/数字〔A/D〕转换 ---- 需要输出数字信号时
五、测试系统的组成
五、测试系统的组成
1、信号检出局部
传感器〔Sensor〕---- 执行检出功能的器件 信号提取〔被测量〕、传输〔信号变换局部〕
选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件 以及对传感器体积和整个检测系统的本钱等的限制
“手-眼〞定位： 两个摄像机 --- 两幅平面图像 --- 三维场景信息
用于：目标识别、道路识别、障碍物判断、主动导航、自动视觉导航 无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、无人战车、探测机器人
(1) 零件的识别与定位
■ 自动连接引线、对准芯片和封装；
■ 自动安装部件，自动焊接或自动切割加工、自动浇注系统等。
(2) 零件尺寸的在线测量 钢板厚度的在线测量
(3) 零件外观及内部缺陷检测 (4) 产品分类、分组
苹果分级、分色、配色
七、测试技术在工程技术领域中的应用
(5) 产品标识、编码识别 商品条码、印鉴、标签
美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人
“勇气”号火星 车发回的彩色照
“机遇”号火星车拍摄
片
火星土壤的显微照片 检测手段水平决定科学研究的深度和广度
一、 测试的重要作用和意义
生物医学图像分析
医学临床诊断 ： X射线、B超、CT、核磁共振〔MRI〕
CT图像
医学影像融合分析
自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象
五、测试系统的组成
2、信号变换局部
检出信号 适合于分析和处理的信号 信号调理电路
阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 电压/电流〔V/A〕转换 ---- 需要电流输出时； 模拟/数字〔A/D〕转换 ---- 需要输出数字信号时
五、测试系统的组成
五、测试系统的组成
1、信号检出局部
传感器〔Sensor〕---- 执行检出功能的器件 信号提取〔被测量〕、传输〔信号变换局部〕
选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件 以及对传感器体积和整个检测系统的本钱等的限制
机械工程测试技术ppt
x(t )
n
C e
n
jn0t
n 0,1,2,3,
1 1 T2 Cn an jbn x(t )e jn0t dt 2 T T 2
Cn Cn e
jn
1 2 2 Cn an bn 2
bn n arctan an
n 各阶谐波分量的初相角。
1.2 周期信号与离散频谱
1.2.2 几点说明 1）满足狄里赫利条件的任何周期信号可分解成直流 分量及许多简谐分量的叠加，且这些简谐分量的角 频率必定是基波角频率的整数倍。各次谐波频率之 比必定是有理数。 信号的频率组成： {0 ,20 ,30 ,......} 例如： xt sin 2t sin 2t 准周期信号
x(t ) a0 an cos n0t bn sin n0t bn jn0t an jn0t jn0t jn0 t a0 ( e e ) j (e e ) 2 n 1 2 an jbn jn0t an jbn jn0t a0 e e 2 2 n 1
1.2 周期信号与离散频谱 4）物理意义：
A0、A1、…… An均为常数，称为谐波系数 n为从１到∞的正整数，称为谐波阶数 n ＝１时， A1为基波分量的幅值 为基波或一次谐波分量 A1 cos0t 1 n ＝2 时， A2为二次谐波分量的幅值 为二次谐波分量 A2 cos20t 2 2 0 为基波圆频率 0 2f 0 T f 0 为基波频率 T 为周期信号的周期
An
● ● ● ● ● ●
0 ω0(f0) 2ω0
(2f0)
ω(f)
1.2 周期信号与离散频谱
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最新版本ppt课件
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。
上海大学机自学院
e2金属板厚度h
上海大学机自学院
• 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
上海大学机自学院
3.3 电感式传感器
上海大学机自学院
3.3 电感式传感器 产品：
• 灵敏度S与气隙长度的平方成反比，δ愈小，灵敏度愈高。由于S不是 常数，故会出现非线性误差，为了减小这一误差，通常规定δ在较小 的范围内工作。
• 例如，若间隙变化范围为（ δ0, δ0+Δδ ），则灵敏度为
S W 2 2 0 2 S 0 2 ( W 0 2 0 S 0 ) 2 W 2 2S 0 0 2 S 0 ( 1 2 0 )
1-悬臂梁；2-差动变压器 差动变压器式加速度传感器
第三章、常用传感器
上海大学机自学院
3.4 电容式传感器
变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化
以最简单的平行极板电容器
为例说明其工作原理。在忽
+
A 略边缘效应的情况下，平板
+
电容器的电容量为:
+
C
0A
式中ε0——真空的介电常数，
ε0=8.854×10-12F/m； A——极板的遮盖面积，m2；
• 这种传感器的线圈接于电桥上，构成两个桥臂，线圈电感
L1、L2随铁芯位移而变化，其输出特性如下图所示。
• 测量电路:交流电桥
LZ
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3.3 电感式传感器 电感式接近传感器（金属）
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3.3 电感式传感器
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：
• 灵敏度S与气隙长度的平方成反比，δ愈小，灵敏度愈高。由于S不是 常数，故会出现非线性误差，为了减小这一误差，通常规定δ在较小 的范围内工作。
• 例如，若间隙变化范围为（ δ0, δ0+Δδ ），则灵敏度为
S W 2 2 0 2 S 0 2 ( W 0 2 0 S 0 ) 2 W 2 2S 0 0 2 S 0 ( 1 2 0 )
1-悬臂梁；2-差动变压器 差动变压器式加速度传感器
第三章、常用传感器
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3.4 电容式传感器
变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化
以最简单的平行极板电容器
为例说明其工作原理。在忽
+
A 略边缘效应的情况下，平板
+
电容器的电容量为:
+
C
0A
式中ε0——真空的介电常数，
ε0=8.854×10-12F/m； A——极板的遮盖面积，m2；
• 这种传感器的线圈接于电桥上，构成两个桥臂，线圈电感
L1、L2随铁芯位移而变化，其输出特性如下图所示。
• 测量电路:交流电桥
LZ
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3.3 电感式传感器 电感式接近传感器（金属）
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3.3 电感式传感器
机械工程测试技术基础
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图8-19
图8-20
机械工程测试技术基础
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/18
机械工程测试技术基础
图8-14
机械工程测试技术基础
•第四节 声发射测量传感器与仪器
•三、声发射测量仪器
1 、传感器 2、前置放大器 3、主放大器 4、门槛值检测器 5、振铃计数器 6、事件计数器 7、能量处理器 8、振幅分析器 9、频率分析器
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机械工程测试技术基础
•第四节 声发射测量传感器与仪器
•四、声发射技术在滚动轴承状态检测中的应用
•第一节 概述
•二、工程声学测量的有关概念
1.声音的波长、频率和声速
声源完成一周的振动，声波所传播的距离，称为声波的波长。或者是具 有相同运动状态的两相邻空气层之间的距离，称为声波的波长。 频率是每秒振动的次数。 声音传播的速度随温度的升高而增大。
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机械工程测试技术基础
•第一节 概述
5.非接触式光纤声发射传感器
目前常用的AE传感器大都采用：压电陶瓷晶体(PZT)来实现,利用PZT 的压电效应把机械量变为电量后进行检测。
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机械工程测试技术基础
•第四节 声发射测量传感器与仪器
•三、声发射测量仪器
声发射测量常用仪器如图8-14所示，包括以下几个部分。
PPT文档演模板
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单端谐振式传感器结构简单，如上所示。
机械工程测试技术基础
•第四节 声发射测量传感器与仪器
•二、声发射测量传感器
2.宽频带传感器
机械工程测试技术基础课件第二章
环节和二阶环节的并联（也自然可转化为若干一阶环节和二阶环节的 串联）。
分析并了解一、二阶环节的传输特性是分析并了解高阶、复杂系 统传输特性的基础。
第三十页，共60页。
上页
目录
五、一阶、二阶系统的特性
（一）一阶系统
如图，装置分属于力学、电学范畴，但均属于一阶系统，均可用一 阶微分方程来描述。
一般形式的一阶微分方程为
测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
下面来讨论一些重要的静态特性。
第十三页，共60页。
上页 目录
线性度：校准曲线接近拟合直线的程度。
线性误差=B/A*100% B为校准曲线与拟合直线的最大偏差。
A为装置的标称输出范围。
B A
第十四页，共60页。
目 录 上页
当装置的输入x有一个变化量∆x，它引起输出y发生相应的变化量∆y，
曲线——相频特性曲线
A(ω )
0 Φ (ω )
0
2） P曲线——实频特性曲线
P(ω )
Q 曲线——虚频特性曲线 0 Q(ω )
0
第二十五页，共60页。
ω ω
ω
上页
ω
目录
3）伯德图 对自变量 ω或 f 取对
2
20lgA(ω ) (dB)
数标尺，幅值比A(ω)的坐标取分贝数（dB)
0
标尺，相角取实数标尺。由此所作的曲
四、稳定度和漂移
第三页，共60页。
目录
§3 测试装置动态特性的数学描述
一、传递函数 二、频率响应函数 三、脉冲响应函数
四、环节的串联和并联 五、一阶、二阶系统的特性
第四页，共60页。
目录
§4 测试装置对任意输入的响应
一、系统对任意输入的响应
分析并了解一、二阶环节的传输特性是分析并了解高阶、复杂系 统传输特性的基础。
第三十页，共60页。
上页
目录
五、一阶、二阶系统的特性
（一）一阶系统
如图，装置分属于力学、电学范畴，但均属于一阶系统，均可用一 阶微分方程来描述。
一般形式的一阶微分方程为
测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
下面来讨论一些重要的静态特性。
第十三页，共60页。
上页 目录
线性度：校准曲线接近拟合直线的程度。
线性误差=B/A*100% B为校准曲线与拟合直线的最大偏差。
A为装置的标称输出范围。
B A
第十四页，共60页。
目 录 上页
当装置的输入x有一个变化量∆x，它引起输出y发生相应的变化量∆y，
曲线——相频特性曲线
A(ω )
0 Φ (ω )
0
2） P曲线——实频特性曲线
P(ω )
Q 曲线——虚频特性曲线 0 Q(ω )
0
第二十五页，共60页。
ω ω
ω
上页
ω
目录
3）伯德图 对自变量 ω或 f 取对
2
20lgA(ω ) (dB)
数标尺，幅值比A(ω)的坐标取分贝数（dB)
0
标尺，相角取实数标尺。由此所作的曲
四、稳定度和漂移
第三页，共60页。
目录
§3 测试装置动态特性的数学描述
一、传递函数 二、频率响应函数 三、脉冲响应函数
四、环节的串联和并联 五、一阶、二阶系统的特性
第四页，共60页。
目录
§4 测试装置对任意输入的响应
一、系统对任意输入的响应
机械工程测试技术课件整理版
机械工程测试技术 基础
主讲：何柏
绪论
• • • • • 了解测试的基本概念 理解测试的基本内容与任务 掌握信号和信息的关系 理解测试系统的组成及各环节功能 了解测试信息处理技术的发展方向
第一节
测试技术概况
1 测试的基本概念
• 测量： 是指确定被测对象属性量值为目的 的全部操作。 • 试验： 对未知事物探索性的认识过程 • 测试： 是具有试验性质的测量，或者可以 理解为测量和试验的综合。
信号：传输信息的载体 信息蕴含于信号之中
4 测试技术的发展动向
• 1）测量方式的多样化 • 2）视觉测试技术 • 3)尺寸继续向两个极端发展
智能化 集成化
1.测量方式多样化
1.测量方式多样化
包括： （1）动态测量
（2）虚拟仪器 （3）便携式测量仪器 （4）组合式测量方 （5）多传感器融合技术在制造过程中的 应用
dt
1 jfT jfT e e j 2f
2 函数及其频谱 1、定义 在ε时间内激发一个矩形脉冲 S t ，其面积为1。当ε 趋于0时， S t的极限就称为 δ函数，记做δ(t)。 δ函 数称为单位脉冲函数。 δ(t)的特点有：
, t 0 t 0, t 0
非确定性信号(随机信号)是无法用明确的数学 关系式表达的信号。
分类图
• 周期信号是按一定时间间隔周而复始出现，无始
无终的信号。
x(t)=x(t+nT)式中，n任意整数（n=1.2……） T——周期
• 非周期信号是确定性信号中不具有周期重复性的
信号。 T →∞
2 连续信号和离散信号 连续信号是其数学表示式中的独立变量取值是 连续的信号。 离散信号是其数学表示式中的独立变量取值是 离散的信号。
主讲：何柏
绪论
• • • • • 了解测试的基本概念 理解测试的基本内容与任务 掌握信号和信息的关系 理解测试系统的组成及各环节功能 了解测试信息处理技术的发展方向
第一节
测试技术概况
1 测试的基本概念
• 测量： 是指确定被测对象属性量值为目的 的全部操作。 • 试验： 对未知事物探索性的认识过程 • 测试： 是具有试验性质的测量，或者可以 理解为测量和试验的综合。
信号：传输信息的载体 信息蕴含于信号之中
4 测试技术的发展动向
• 1）测量方式的多样化 • 2）视觉测试技术 • 3)尺寸继续向两个极端发展
智能化 集成化
1.测量方式多样化
1.测量方式多样化
包括： （1）动态测量
（2）虚拟仪器 （3）便携式测量仪器 （4）组合式测量方 （5）多传感器融合技术在制造过程中的 应用
dt
1 jfT jfT e e j 2f
2 函数及其频谱 1、定义 在ε时间内激发一个矩形脉冲 S t ，其面积为1。当ε 趋于0时， S t的极限就称为 δ函数，记做δ(t)。 δ函 数称为单位脉冲函数。 δ(t)的特点有：
, t 0 t 0, t 0
非确定性信号(随机信号)是无法用明确的数学 关系式表达的信号。
分类图
• 周期信号是按一定时间间隔周而复始出现，无始
无终的信号。
x(t)=x(t+nT)式中，n任意整数（n=1.2……） T——周期
• 非周期信号是确定性信号中不具有周期重复性的
信号。 T →∞
2 连续信号和离散信号 连续信号是其数学表示式中的独立变量取值是 连续的信号。 离散信号是其数学表示式中的独立变量取值是 离散的信号。
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2.4 系统不失真测量的条件
做傅立叶变换 y(t)=A0x(t-t0) Y(ω)=A0e-jωt0X(ω)
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不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应分别满足 A(ω)=A0=常数 φ(ω)= –t0ω
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• A（ω）不等于常数时所引起的失真称为幅值失真， φ(ω)与ω之间的非线性关系所引起的失真称为 相位失真。
x(τ)Δτ δ(t-τ)
x(t)
x( )
上海大学机自学院 x() t h(t- )
n
t
0
t
传输特性
h(t)
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2）在t==n时刻，窄条脉冲引起的响应为: [x()τ] h(t- )
x() t h(t- )
0
t
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3）在某一时刻t处的输出应是该时刻之前各脉冲 引起的响应之和即为输出y(t)
频域与时域的等价性:
输入量
x(t)
系统特性
h(t)
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输出 y(t)=x(t)h(t)
X(f)
H(f)
Y(f)=X(f) H(f)
卷积定理 X(f) H(f)
计算系统输出的两条途径： 1）时域y(t)=x(t)h(t) 2）频域Y(f)=X(f)· H(f)y(t)=F-1[Y(f)]
时域卷积定理
h(t) FTH(f );
卷积与相关
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x(t) FTX(f );
则h(t)*x(t) FTH(f )X(f );
卷积分的傅立叶变换计算法：
y(t)h(t)*x(t)
Y (f) H (f)X (f) y(t)F1[Y(f)]
频域与时域的等价性:
输入量
x(t)
系统特性
h(t)
•理论上系统响应当t时达到稳态，稳态是输出误差为零 •一阶装置的时间常数越小越好
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•阻尼比直接影响超调量和振荡次 数. •=0时超调量最大，为100%，且 持续不息,达不到稳定 •1，需较长时间才能达到稳定 •=0.6~0.8之间时，则系统以较短 时间达到稳定。这也是很多测量装 置的阻尼比取在这一区间的理由.
第二章、测试装置的基本特性
上海大学机自学院
2.5 系统不失真测量的条件
设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系 y(t)=A0x(t-t0)
该测试系统
的输出波形与输 入信号的波形精 确地一致，只是 幅值放大了A0倍， 在时间上延迟了t0 而已。这种情况 下，认为测试系 统具有不失真的 特性。
应用：连续信号离散采样
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看成是发生在τ=nτ时刻，强 度是x(τ)Δτ的δ函数。写成
x(τ)Δτ δ(t-τ)
x(t)
x( )
n
t
上海大学机自学院δ (t)Fra bibliotek传输特性
h (t) h(t)
x(τ)Δτδ(t-τ)
x(τ)Δτ h(t-τ)
依据:线性系统的叠加性
看成是发生在τ=nτ时刻，强 度是x(τ)Δτ的δ函数。写成
f(t)(t)f(0)(t)
f(t ) (f t ( t t) 0) ( t f) (t 0)f (( t0 ) t0) f ( t )( t t 0 ) f ( t 0 )
•乘积是强度为f(t0)的δ函数δ(t-t0) •在无限区间的积分是f(t)在t=t0时刻的函数值f(t0)
y(t) t [x()]h(t) 0
y(t)
t
0
t
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当0时，
y (t) t0 [x () ]h (t) 0 tx ()h (t)d
y ( t) 0 tx ()h ( t)d x ( t) h ( t)
从时域看，系统的输出就是输入与系统脉冲响应 函数的卷积。 测试装置对任意输入的响应,就是该输入与系统 脉冲响应函数的卷积。
例: 谐波输入稳态响应
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利用频率响应函数物理意义
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2.4 测试装置对任意输入的响应 即已知x(t)y(t)? 时域:系统特性h(t)
2.4 测试装置对任意输入的响应上海大学机自学院 系统分析中的三类问题： x(t) h(t) y(t)
1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通 过它们推断系统的传输特性。(系统辨识)
x(t)
h(t)
y(t)
输入量
系统特性
输出
问题归结为:已知x(t),h(t)y(t)?
已经知道:
δ(t)
输入量
h(t)
系统特性
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y(t)=h(t) 输出
现在的问题是: 输入是x(t),而非δ(t)
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处理方法: 1）将信号x(t)分解为许多宽度为τ 的窄条面 积之和，t= n 时的第n个窄条的高度为x(n )，在 趋近于零的情况下，窄条可以看作是 强度等于窄条面积[x() ]的脉冲。
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输出 y(t)=x(t)h(t)
X(f)
H(f)
Y(f)=X(f) H(f)
X(f) H(f)
计算系统输出的两条途径： 1）时域y(t)=x(t)h(t) 2）频域Y(f)=X(f)· H(f)y(t)=F-1[Y(f)]
• 系统对单位阶跃输入的响应
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单位阶跃函数：
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2)当系统特性已知，输出可测量，可以通 过它们推断导致该输出的输入量。 (反求)
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断 和估计系统的输出量。(预测)
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复习: 卷积分
卷积积分是一种数学方法，在信号与系统的 理论研究中占有重要的地位。特别是关于信号的 时间域与变换域分析，它是沟通时域－频域的一 个桥梁。
x(t)
x( )
n
t
由第一章知
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特性：（1）δ函数的采样性质
f(t)(t)f(0)(t)
f ( t )( t ) f ( 0 ) f ( t )
f(t)(tt0)f(t0)(tt0)
f(0)δ(t)是一个强度为f(0)的δ函数，即从函数值来看,
该乘积趋于无限大，从面积(强度)来看,则为f(0)
x(t)h (t) x()h (t )d
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• 卷积特性:
•若
•
x1(t)
•
x2(t)
X1(f) X2(f)
则 x1(t) x2(t) x1(t) x2(t)
X1(f) X2(f) X1(f) X2(f)
第四章、测试系统特性
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2.4 系统对任意输入的响应
无论复杂程度如何，把测量装置作为一个系 统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传 输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。