工程测试技术71ppt课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
简单的测试系统可 以只有一个模块， 如玻璃管温度计。 它直接将被温度变 化转化液面示值。 没有电量转换和分 析电路，很简单， 但精度底，无法实 现测量自动化。 为提高测量精度和 自动化程度，以便 于和其它环节一起 构成自动化装置， 通常先将被测物理 量转换为电量，再 对电信号进行处理 和输出。如图所示 的声级计。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
4. 测试技术的发展趋势
1). 传感器方面
a. 利用新发现的材料和新发现的生物、物理、 化学效应开发出的新型传感器。 b. 智能传感器：传感器+嵌入式计算机 智能 传感器
2). 测试系统方面
a. 智能化仪器仪表； b. 虚拟仪器。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
第二章 信号分析基础
n 1
, 2, 3,, 式中: n 1 a0 an bn
1 T 2 T 2 T
正整数 直流分量
T2
T 2 T2
x(t)dt
T 2 T2
工程测试技术71
第一章 绪 论
本章学习要求： 1. 掌握测试技术的概念及研究内容 2. 了解测试技术的应用情况 3. 了解测试技术的发展动态
4. 了解主要测试仪器生产厂商
工程测试技术
华中科技大学材料学院
1. 测试技术的基本概念
测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物 理量的测量原理和测量信号分析处理方法。 测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参 数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。
T
T
2 0 12 A 2 [ x ( t ) ]dt T x 0 T 2 0 2 2 x
T
工程测试技术
华中科技大学材料学院
4. 信号频域频谱分析方法
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
工程测试技术
华中科技大学材料学院
时域分析与频域分析的关系
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。
幅值
时域分析
频域分析
华中科技大学材料学院
工程测试技术
周期信号的频谱分析-FS
x ( t ) a ( a cos n t b sin n t ) 0 n 0 n 0
工程测试技术
华中科技大学材料学院
2. 测试系统的基本组成
一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和 显示记录装置三部分组成。
信息转换 信息提取
传感器将被测物理量(如噪声,温度) 检出并转换为电量；
中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或 经A/D变换后用软件进行信号分析；
显示记录装置则将测量结果显示和/或记录下来，提供给观察 者或其它自动控制装置。
4). 随机噪声信号的自相关函数将随 的增大快速衰减。
5). 两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号， 且保留原了信号的相位信息。
6). 两个非同频率的周期信号互不相关。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
例
( t ) A cos( t ) 有一信号 x ，初始相角为一随机变量； 试求 1）求其自相关函数；2）确定其均值和方差。
华中科技大学材料学院
确定性信号与非确定性信号
可以用明确数学关系式描述的信号称为确 定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为 非确定性信号。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
2. 信号时域波形分析方法
A Pp-p T
P
t
1. 周期–T或频率–f=1/T； 2. 峰值–P 3. 双峰值–Pp-p； 4. 均值–μ； 5. 均方值–Ψ2； 6. 方差–σ2 工程测试技术
华中科技大学材料学院
3. 信号时差域相关分析方法
如果所研究的变量x, y是与时间有关的函数， 即x(t)与y(t)，二者之间是否存有关联？信号的相 关描述又称信号的时差描述。它的特点是在广义 积分平均时，将信号作了恰当时延，从而反映信 号取值的大小及先后的影响。 信号的相关函数:
1T R ( ) lim x ( t ) y ( t ) dt xy 0 T T
工程测试技术
华中科技大学材料学院
3. 测试技术的应用情况
1). 工业自动化中的应用 在各种自动控制系统中，测试环节起着系 统感官的作用，是其重要组成部分。
a. 机械手、机器人中的传感器 b. AGV自动送货车 c. 生产加工过程监测
2). 工业设备运行状态监控 3). 产品质量检测 4). 楼宇控制与安全防护 5). 家庭与办公自动化 6). PC机中的测试技术应用
本章学习要求： 1.Байду номын сангаас了解信号分类方法； 2. 掌握信号时域波形分析方法； 3. 掌握信号时差域相关分析方法； 4. 掌握信号频域频谱分析方法； 5. 了解其它信号分析方法。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
1. 信号的分类
1. 从信号描述上--确定性信号与非确定性信号 2. 从信号的幅值和能量上--能量信号与功率信 号 3. 从分析域上--时域信号与频域信号 4. 从连续性上--连续时间信号（模拟信号）与 离散时间信号（数字信号） 5. 从可实现性上--物理可实现信号与物理不可 实现信号 工程测试技术
答：自相关函数：
1T R ( ) lim x ( t ) x ( t ) dt x 0 T
T 1 lim A cos( t ) A cos[ ( t ) )] dt 0 T
A2 cos( ) 2
均值：
方差：
0 0 12 12 x ( t ) dt A cos( t ) dt 0 x T T 0 0 T T 0 2 0 2
工程测试技术
华中科技大学材料学院
相关函数的性质
相关函数描述了两个信号间或信号自身不同时刻的相似 程度，通过相关分析可以发现信号中许多有规律的东西。
1). 自相关函数是 的偶函数，RX()=Rx(-); 2). 当 =0 时，自相关函数具有最大值。 3). 周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但 不保留原信号的相位信息。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
4. 测试技术的发展趋势
1). 传感器方面
a. 利用新发现的材料和新发现的生物、物理、 化学效应开发出的新型传感器。 b. 智能传感器：传感器+嵌入式计算机 智能 传感器
2). 测试系统方面
a. 智能化仪器仪表； b. 虚拟仪器。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
第二章 信号分析基础
n 1
, 2, 3,, 式中: n 1 a0 an bn
1 T 2 T 2 T
正整数 直流分量
T2
T 2 T2
x(t)dt
T 2 T2
工程测试技术71
第一章 绪 论
本章学习要求： 1. 掌握测试技术的概念及研究内容 2. 了解测试技术的应用情况 3. 了解测试技术的发展动态
4. 了解主要测试仪器生产厂商
工程测试技术
华中科技大学材料学院
1. 测试技术的基本概念
测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物 理量的测量原理和测量信号分析处理方法。 测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参 数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。
T
T
2 0 12 A 2 [ x ( t ) ]dt T x 0 T 2 0 2 2 x
T
工程测试技术
华中科技大学材料学院
4. 信号频域频谱分析方法
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
工程测试技术
华中科技大学材料学院
时域分析与频域分析的关系
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。
幅值
时域分析
频域分析
华中科技大学材料学院
工程测试技术
周期信号的频谱分析-FS
x ( t ) a ( a cos n t b sin n t ) 0 n 0 n 0
工程测试技术
华中科技大学材料学院
2. 测试系统的基本组成
一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和 显示记录装置三部分组成。
信息转换 信息提取
传感器将被测物理量(如噪声,温度) 检出并转换为电量；
中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或 经A/D变换后用软件进行信号分析；
显示记录装置则将测量结果显示和/或记录下来，提供给观察 者或其它自动控制装置。
4). 随机噪声信号的自相关函数将随 的增大快速衰减。
5). 两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号， 且保留原了信号的相位信息。
6). 两个非同频率的周期信号互不相关。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
例
( t ) A cos( t ) 有一信号 x ，初始相角为一随机变量； 试求 1）求其自相关函数；2）确定其均值和方差。
华中科技大学材料学院
确定性信号与非确定性信号
可以用明确数学关系式描述的信号称为确 定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为 非确定性信号。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
2. 信号时域波形分析方法
A Pp-p T
P
t
1. 周期–T或频率–f=1/T； 2. 峰值–P 3. 双峰值–Pp-p； 4. 均值–μ； 5. 均方值–Ψ2； 6. 方差–σ2 工程测试技术
华中科技大学材料学院
3. 信号时差域相关分析方法
如果所研究的变量x, y是与时间有关的函数， 即x(t)与y(t)，二者之间是否存有关联？信号的相 关描述又称信号的时差描述。它的特点是在广义 积分平均时，将信号作了恰当时延，从而反映信 号取值的大小及先后的影响。 信号的相关函数:
1T R ( ) lim x ( t ) y ( t ) dt xy 0 T T
工程测试技术
华中科技大学材料学院
3. 测试技术的应用情况
1). 工业自动化中的应用 在各种自动控制系统中，测试环节起着系 统感官的作用，是其重要组成部分。
a. 机械手、机器人中的传感器 b. AGV自动送货车 c. 生产加工过程监测
2). 工业设备运行状态监控 3). 产品质量检测 4). 楼宇控制与安全防护 5). 家庭与办公自动化 6). PC机中的测试技术应用
本章学习要求： 1.Байду номын сангаас了解信号分类方法； 2. 掌握信号时域波形分析方法； 3. 掌握信号时差域相关分析方法； 4. 掌握信号频域频谱分析方法； 5. 了解其它信号分析方法。
工程测试技术
华中科技大学材料学院
1. 信号的分类
1. 从信号描述上--确定性信号与非确定性信号 2. 从信号的幅值和能量上--能量信号与功率信 号 3. 从分析域上--时域信号与频域信号 4. 从连续性上--连续时间信号（模拟信号）与 离散时间信号（数字信号） 5. 从可实现性上--物理可实现信号与物理不可 实现信号 工程测试技术
答：自相关函数：
1T R ( ) lim x ( t ) x ( t ) dt x 0 T
T 1 lim A cos( t ) A cos[ ( t ) )] dt 0 T
A2 cos( ) 2
均值：
方差：
0 0 12 12 x ( t ) dt A cos( t ) dt 0 x T T 0 0 T T 0 2 0 2
工程测试技术
华中科技大学材料学院
相关函数的性质
相关函数描述了两个信号间或信号自身不同时刻的相似 程度，通过相关分析可以发现信号中许多有规律的东西。
1). 自相关函数是 的偶函数，RX()=Rx(-); 2). 当 =0 时，自相关函数具有最大值。 3). 周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但 不保留原信号的相位信息。