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3.现有电阻凡和必，电感L和电容C,连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。
（设激励为〃，输出为匕）。
答: 正确的接桥方法如图所示：（3'）1 LR.R, = fwL ------------------------------- ---- =—电桥的平衡条件是：… EC C（2，）6.电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？（5'）答：包括电阻式、电感式、电容式三种。
巨阻式传感器工作核珪：把被习量转换为巨阻交化的一种装置：电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化为一种装置：「MJ 电容式传感器工作原理，把被测物理量转换为电容量变化的一种装置.（104、金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何特点？赭是利用导体形变引起阻值变化，后者是利用半导体电阻率变化引硼值变化。
金属电阻丝应变牌定性和温度特性好，但灵敏翳数小。
半导体应变片殴灵敏度大；邮小；能制成具有-定应变电阻的元件，但温度靛性和可重复性不如金属应变片。
3、交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？，、§： WW：甑诺蜘应臆并皑丽晰胡他例曝觌:Sffi申卵i。
2-6试说明二阶装置阻尼比修采用0.6~0.8的原因。
解答：从不失真条件出发分析。
0.707左右时，幅频特性近似常数的频率范围最宽, 而相频特性曲线最接近直线。
系统以很短时间进入稳态测量装置的静态特性：线性度、灵敏度、回程误差周期信号的频谱三个特点：离散性、谐波性、收敛性传递函数的几个特点：1、H (s)与输入x(t)及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性2、H (s)是对物理系统的微分方程，即有个拉普拉斯变换过程求得，它只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构3、对于实际的物理系统，输入x(t)和输出y(t)都具有各自的量纲4、H (s)中的分母取决于系统的结构影响二阶系统动态特性的参数是固有频率和阻尼比阻尼比4直接影响超调量和振荡次数电容量c与极距6呈非线性关系灵敏度s与极距平方成反比，极距越小，灵敏度越高为了提高传感器的灵敏度、线性度。
机械工程测试技术基础知识点总结
机械工程测试技术基础知识点总结一、引言机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分，它主要涉及到对机械产品进行各种测试和评估的技术方法和手段。
本文将从以下几个方面对机械工程测试技术的基础知识点进行总结。
二、测试目的与方法1. 测试目的：机械工程测试的目的是为了评估机械产品的性能、可靠性和安全性，以确保其符合设计要求和使用需求。
2. 测试方法：机械工程测试可以采用静态测试、动态测试、功能测试、环境测试等多种方法。
其中静态测试主要用于评估机械产品的结构强度和刚度，动态测试用于评估机械产品的振动、噪声和动力性能，功能测试用于评估机械产品的功能是否正常，环境测试用于评估机械产品在不同环境条件下的性能。
三、测试设备与工具1. 测试设备：机械工程测试需要使用各种测试设备，如力传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器等。
这些设备用于测量机械产品在测试过程中产生的各种物理量。
2. 测试工具：机械工程测试还需要使用各种测试工具，如测量仪器、测试仪器、数据采集仪等。
这些工具用于对测试设备进行校准、数据采集和分析。
四、测试流程与方法1. 测试准备：机械工程测试前需要进行测试准备工作，包括制定测试计划、选择测试方法和设备、清洁测试环境等。
2. 测试执行：根据测试计划，进行具体的测试操作，包括设置测试参数、采集测试数据、记录测试结果等。
3. 测试分析：对测试数据进行分析和处理，评估机械产品的性能指标是否符合要求，找出可能存在的问题和改进方向。
4. 测试报告：根据测试结果，编制测试报告，包括测试目的、测试方法、测试数据、测试结论等内容，供相关人员参考和决策。
五、常见测试指标与评估方法1. 结构强度：通过静态测试和有限元分析等方法，评估机械产品的结构是否能承受设计载荷，并满足安全要求。
2. 动力性能：通过动态测试和数学模型仿真等方法，评估机械产品的加速度、速度、位移等动力性能指标是否符合设计要求。
3. 噪声与振动：通过振动测试和噪声测试等方法，评估机械产品在运行过程中产生的噪声和振动是否超过限制值，是否对人体健康造成影响。
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1.信号分类：连续信号和离散信号，能晕:信号和功率信号，随机性和确定性。
确定信号分周期性(连续谱线)和非周期。
非周期性分准周期信号和瞬变非周期信号。
2.时域分析：常用于用时间描述的信号分析；频域分析：常用于与频率或周期相关的信号的分析；相关分析：常用于对随机信号的分析3.周期信号与离散频谱(数学工具：傅立叶级数)周期信号频谱的三个特点：①离散性：即周期信号的频谱是离散的。
②谐波性；即每条谱线只出现在基频的整数倍上。
③收敛性；即匚程中常见周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。
各频率分量的的漕线高度表示该谐波的幅值或相位角。
4.非周期信号与连续频谱(数学工具：傅立叶变换)准周期信号：频谱是离散的，但各频率分量与基频的比值不一•定都是有理数。
5.测试装置的基本要求：①线性的，即输出与输入成线性关系。
但实际测试装置只能在一定工作范围和一定误差允许范围内满足该要求。
②定常的(时不变的)，即系统的传输特性是不随时间变化的。
但工程实际中，常把一些时变的线性系统当作时不变的线性系统。
6.频率保持性：若输入为某一频率的简谐信号，则系统的稳态输出也是同频率的简谐信号。
*符合叠加原理和频率保持性，在测试工作中具有十分更要的作用。
7.测试装置的基本特性：静态与动态特性，负载特性，抗干扰性8.测试系统静态特性：就是在静态测量时描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
包括灵敏度、线性度和分辨力。
①线性度：指测试装置输出与输入之间保持线性比例关系的程度。
②灵敏度：指测试装置输出与输入之间的比例因子，即测试装:置.对输入晕变化的反应能力。
③分辨力：指测试装置有效地辨别紧密相邻输出量值的能力。
9.动态特性：就是在动态测量时描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
10.传递函数特点：①H(s)与输入x(t)及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性②H(s)是对物理系统的微分方程，只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构。
机械工程测试技术基础知识点总结
机械工程测试技术基础知识点总结一、测试的定义和作用1.1 测试的定义：测试是通过模拟实际工作条件和环境，对机械设备进行性能、功能、可靠性等方面的评估和验证的过程。
1.2 测试的作用：测试可以帮助发现机械设备的问题和缺陷，提高产品质量，降低故障率，保证设备的可靠性和安全性。
二、测试的基本原则2.1 客观性原则：测试结果应客观、真实、可靠，不能受个人主观因素的影响。
2.2 全面性原则：测试应涵盖机械设备的各个方面，包括性能、功能、可靠性等。
2.3 可重复性原则：测试应具备可重复性，即在相同条件下进行多次测试，结果应保持一致。
2.4 系统性原则：测试应按照一定的方法和步骤进行，以保证测试的系统性和有效性。
三、测试的分类3.1 功能测试：测试机械设备是否能够按照设计要求完成各项功能。
3.2 性能测试：测试机械设备在不同工作条件下的性能表现，包括速度、力量、转速等。
3.3 可靠性测试：测试机械设备在长时间工作或恶劣环境下的可靠性和稳定性。
3.4 安全性测试：测试机械设备在正常使用过程中是否存在安全隐患，以及对操作人员的安全保护措施是否有效。
四、测试的方法和技术4.1 实验法：通过搭建实验平台，对机械设备进行各项测试，并记录实验数据进行分析和评估。
4.2 检测法：利用各种检测仪器和设备对机械设备进行各项测试，如测力计、测速仪等。
4.3 数学统计法：通过对大量数据进行统计分析，评估机械设备的性能和可靠性。
4.4 模拟仿真法：利用计算机软件对机械设备进行虚拟仿真，评估其性能和功能。
4.5 试验法：在实际工作场景中对机械设备进行测试，观察和记录其表现和工作状态。
五、测试的关键要素5.1 测试计划：明确测试的目标、范围、方法和步骤，制定详细的测试计划。
5.2 测试环境：提供符合实际工作条件的测试环境，确保测试的真实性和可靠性。
5.3 测试数据：收集和记录测试过程中的数据，包括测试结果、故障信息等。
5.4 测试工具：选择适当的测试工具和设备，如测力计、测速仪等。
《机械工程测试技术基础》知识点总结
《机械工程测试技术基础》知识点总结1. 测试是测量与试验的概括，是人们借助于一定的装置，获取被测对象有相关信息的过程。
测试工作的目的是为了最大限度地不失真获取关于被测对象的有用信息。
分为：静态测试，被测量（参数）不随时间变化或随时间缓慢变化。
动态测试，被测量（参数）随时间（快速）变化。
2. 基本的测试系统由传感器、信号调理装置、显示记录装置三部分组成。
传感器：感受被测量的变化并将其转换成为某种易于处理的形式，通常为电量（电压、电流、电荷）或电参数（电阻、电感、电容）。
信号调理装置：对传感器的输出做进一步处理（转换、放大、调制与解调、滤波、非线性校正等），以便于显示、记录、分析与处理等。
显示记录装置对传感器获取并经过各种调理后的测试信号进行显示、记录、存储，某些显示记录装置还可对信号进行分析、处理、数据通讯等。
3. 测试技术的主要应用：1. 产品的质量检测2.作为闭环测控系统的核心3. 过程与设备的工况监测4. 工程实验分析。
4. 测试技术是信息技术的重要组成部分，它所研究的内容是信息的提取与处理的理论、方法和技术。
现代科学技术的三大支柱：能源技术材料技术信息技术。
信息技术的三个方面：计算机技术、传感技术、通信技术。
5. 测试技术的发展趋势：(1) 1. 传感技术的迅速发展智能化、可移动化、微型化、集成化、多样化。
（2）测试电路设计与制造技术的改进（3）计算机辅助测试技术应用的普及（4）极端条件下测试技术的研究。
6. 信息：既不是物质也不具有能量，存在于某种形式的载体上。
事物运动状态和运动方式的反映。
信号：通常是物理、可测的（如电信号、光信号等），通过对信号进行测试、分析，可从信号中提取出有用的信息。
信息的载体。
噪声：由测试装置本身内部产生的无用部分称为噪声，信号中除有用信息之外的部分。
（1）信息和干扰是相对的。
（2）同一信号可以反映不同的信息，同一信息可以通过不同的信号来承载。
7.测试工作的实质（目的任务）：通过传感器获取与被测参量相对应的测试信号，利用信号调理装置以及计算机分析处理技术，最大限度地排除信号中的各种干扰、噪声，最终不失真地获得关于被测对象的有关信息。
《机械工程测试技术基础》知识点总结
《机械工程测试技术基础》知识点总结引言机械工程测试技术是机械工程领域内的一个重要分支，它涉及到对机械系统的性能、状态和行为进行测量、分析和评估。
本文档旨在总结《机械工程测试技术基础》课程的核心知识点，为学生和专业人士提供一个复习和参考的框架。
第一章：测试技术概述1.1 测试技术的定义和重要性测试技术在机械工程中的应用测试技术对于产品质量和性能的影响1.2 测试系统的组成传感器信号调理器数据采集系统分析和处理软件1.3 测试技术的发展趋势数字化和智能化无线传感网络云计算和大数据第二章：传感器原理与应用2.1 传感器的分类按测量参数分类（如力、温度、位移等）按工作原理分类（如电阻式、电容式、电感式等）2.2 传感器的基本特性灵敏度线性度稳定性响应时间2.3 常见传感器的原理与应用应变片热电偶光电传感器霍尔效应传感器第三章：信号调理与数据采集3.1 信号调理的概念放大滤波模数转换3.2 数据采集系统数据采集卡（DAQ）的功能和选择数据采集的软件实现3.3 信号的数字化处理数字信号处理（DSP）技术快速傅里叶变换（FFT）第四章：机械特性测试4.1 力和扭矩的测量力传感器的选择和校准扭矩传感器的应用4.2 位移和速度的测量位移传感器的类型和选择速度测量的方法4.3 振动测试振动的基本概念振动测试的仪器和方法第五章：温度和压力测试5.1 温度测量接触式和非接触式温度测量温度传感器的选择和校准5.2 压力测量压力传感器的类型压力测量系统的校准和维护第六章：测试数据分析与处理6.1 数据分析的基本概念时域分析频域分析6.2 信号的统计特性均值方差功率谱密度6.3 故障诊断与状态监测故障特征提取状态监测的方法和应用第七章：测试技术的实际应用7.1 机械系统的测试与评估性能测试耐久性测试7.2 测试技术在智能制造中的应用智能传感器预测性维护7.3 测试技术在质量控制中的作用过程控制质量保证结语机械工程测试技术是确保机械系统性能和可靠性的关键。
机械工程测试技术基础第1章
本章将介绍机械工程测试技术的基础知识，包括概述、测试仪器与设备、测 试方法与标准以及数据采集与分析。了解这些知识将对从事机械工程测试工 作的人员和学生有很大帮助。
概述
• 机械工程测试技术的定义 • 为什么学习机械工程测试技术 • 机械工程测试技术的应用领域
测试仪器与设备
常见的机械工程测试仪器
介绍一些常用的机械工程测试仪器，包括测量仪器和实验设备。
测试仪器的原理和工作原理
解释一些常用测试仪器的原理和工作原理，帮助人们理解其工作机制。
选择适合的测试仪器和设备的重要性
讲述在进行机械工程测试时选择适合的测试仪器和设备的重要性。
测试方法与标准
常用的机械工程测试 方法
介绍一些常用的机械工程测试 方法，例如拉伸测试、硬度测 试等。
测试方法与标准的关 系
解释测试方法与标准之间的关 系，以及如何根据标准进行测 试。
如何选择合适的测试 方法和标准
给出选择合适的测试方法和标 准的建议，以便获得准确可靠 的测试结果。
ห้องสมุดไป่ตู้
数据采集与分析
1 数据采集的方法和技巧
讲述机械工程测试中常用的数据采集方法和技巧，如传感器、数据记录仪等。
2 数据分析与处理
介绍数据分析与处理的重要性，以及一些常用的数据分析方法。
3 数据可视化与报告
讲述如何将测试数据进行可视化，并生成专业的测试报告。
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第一章 信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n |–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。
解答：在一个周期的表达式为 积分区间取（-T/2，T/2）所以复指数函数形式的傅里叶级数为 没有偶次谐波。
其频谱图如下图所示。
1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。
解答：00002200000224211()d sin d sin d cos TTT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T TT ωT ωπ====-==⎰⎰⎰1-3 求指数函数()(0,0)atx t Ae a t -=>≥的频谱。
解答：1-4 求符号函数(见图1-25a)和单位阶跃函数(见图1-25b)的频谱。
单边指数衰减信号频谱图A /aπ/2-π/2幅频图相频图周期方波复指数函数形式频谱图图1-4 周期方波信号波形图a)符号函数的频谱t =0处可不予定义，或规定sgn(0)=0。
该信号不满足绝对可积条件，不能直接求解，但傅里叶变换存在。
可以借助于双边指数衰减信号与符号函数相乘，这样便满足傅里叶变换的条件。
先求此乘积信号x 1(t)的频谱，然后取极限得出符号函数x (t )的频谱。
b)阶跃函数频谱在跳变点t =0处函数值未定义，或规定u (0)=1/2。
阶跃信号不满足绝对可积条件，但却存在傅里叶变换。
由于不满足绝对可积条件，不能直接求其傅里叶变换，可采用如下方法求解。
解法1：利用符号函数结果表明，单位阶跃信号u (t )的频谱在f =0处存在一个冲激分量，这是因为u (t )含有直流分量，在预料之中。
同时，由于u (t )不是纯直流信号，在t =0处有跳变，因此在频谱中还包含其它频率分量。
解法2：利用冲激函数 根据傅里叶变换的积分特性单位阶跃信号频谱f|U (f )|(1/2)1()sgn()at x t e t -=符号函数tx 1(t ) 01-1符号函数频谱图1-25 题1-4图a)符号函数b)阶跃函数1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。
机械工程测试技术基础知识点整合
机械工程测试技术基础知识点整合第一章：测试概述测试是一种获取被测对象有用信息的方法，是测量和试验技术的综合。
测试可以分为静态测量和动态测量两种类型。
本课程主要研究机械工程中动态参数的测量，测试系统的组成包括量纲及量值的传递，测量误差，测量精度和不确定度，以及测量结果的表达。
第二章：信号分析与处理信号可以根据其描述方式分为时域描述和频域描述。
时域描述是指幅值随时间的变化，而频域描述则是指频率组成及幅值、相位大小。
对于周期信号，可以使用XXX级数来求其频谱，其特点为离散性、谐波性和收敛性。
瞬变信号可以使用傅里叶变换求其频谱，其特点为连续性和收敛性。
随机信号也可以使用傅里叶变换求其频谱，其特点为连续性。
信号的特征参数包括均值、均方值、方差和概率密度函数等。
自相关函数和互相关函数可以用来描述两个信号之间的相关性。
相关系数和相干函数在时域和频域描述两个变量之间的相关关系。
自功率谱密度函数和互功率谱密度函数可以用来反映信号的频域结构。
数字信号处理是对信号进行数字化处理的一种方法。
时域采样定理规定了采样频率必须大于信号最高频率的两倍，即fs。
2fh。
而混叠是因为采样频率过低（即Ts过大）或信号频率过宽，导致信号在fs/2处折叠。
为了避免混叠，需要进行抗混叠滤波或提高采样频率。
量化误差是由于量化步长造成的，减小量化步长可以降低误差。
泄漏是由于加窗截断处理引起的，合理选择窗函数可以减小泄漏。
对于周期信号，可以进行整周期截断处理。
频域采样会出现栅栏效应，需要进行插值处理。
测量装置的基本特征包括静态特性和动态特性。
静态特性包括线性度、灵敏度、回程误差和分辨力等参数。
线性系统具有叠加性、比例性、微分性、积分性和频率保持性等特性。
频率响应函数描述了系统在简谐信号激励下，稳态输出对输入的幅值比、相位差随激励频率变化的特性。
求取频率响应函数的方法包括微分方程、拉普拉斯变换、傅里叶变换和实验法等。
系统不失真的条件包括时域不失真和频域不失真条件。
机械工程测试技术基础
机械工程测试技术基础1. 概述机械工程测试技术是机械工程领域中的一项关键技术，它主要用于对机械产品、设备和系统进行性能评估和质量控制。
本文将介绍机械工程测试技术的基础知识，包括测试的目的、方法和常用工具。
2. 测试的目的在机械工程中，测试的主要目的是评估机械产品的性能和确保其满足设计要求。
具体而言，测试的目的包括：•评估产品的静态和动态性能，如刚度、强度、耐久性等；•检测产品的功能性能，如传动系统的效率、控制系统的稳定性等；•确定产品的质量水平，如尺寸精度、表面光洁度等；•验证产品的可靠性和安全性，如使用寿命、承载能力等。
3. 测试的方法3.1 实验室测试实验室测试是机械工程测试中最常用的方法之一。
它通过模拟实际工作环境和加载条件，对机械产品进行精密的性能和质量评估。
常见的实验室测试包括：•静态力学测试：通过加载力和测量应变来评估机械产品的刚度和强度；•动力学测试：通过加载振动或冲击来评估机械产品的动态响应和耐久性；•环境适应性测试：通过模拟不同环境条件（如高温、低温、湿度等）来评估机械产品的适应性和可靠性。
3.2 原型测试原型测试是在产品开发过程中进行的一项重要测试。
它通过制造和测试原型产品，评估设计的可行性和性能。
原型测试可以帮助工程师发现和解决设计缺陷，并优化产品的性能。
常见的原型测试包括：•品质测试：通过对原型产品进行检查、测量和比较，确定产品的尺寸精度、表面光洁度等品质要求；•功能测试：通过实际操作原型产品，验证其功能是否满足设计要求；•可靠性测试：通过长时间运行原型产品，评估其使用寿命和可靠性。
3.3 数值模拟数值模拟是近年来在机械工程测试中得到广泛应用的方法。
它通过利用计算机模拟和数值计算技术，对机械产品的性能进行预测和评估。
数值模拟可以在早期设计阶段快速评估不同设计方案的性能，减少实验测试的成本和时间。
常见的数值模拟方法包括：•有限元分析：通过将机械系统离散成有限数量的单元，利用数值计算方法求解其力学行为和应力分布；•流体力学模拟：通过求解流体动力学方程，预测流体在机械系统中的流动和压力分布；•多体动力学模拟：通过求解多体动力学方程，预测机械系统中多个刚体的运动和相互作用。
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机械工程测试技术基础知识点的整合第一章是引言1，测试的概念和目的:获取被测对象的有用信息。
测试是测量和测试的结合。
测试技术是测量和测试技术的统称。
2、静态测量和动态测量静态测量:它指的是不随时间变化的物理量的测量。
动态测量:它指的是随时间变化的物理量的测量。
3.本课程的主要研究对象是机械工程中动态参数的测量。
4.测试系统的组成5.尺寸和数量的转移6、测量误差系统误差、随机误差、粗差7.测量精度和不确定度8.测量结果的表达第二章信号分析与处理一、信号的分类和描述1.分类2.时域描述:振幅随时间变化的频域描述:频率成分、振幅和相位大小二、寻找信号频谱的方法及其特点1、周期信号数学工具:寻找信号的傅立叶级数系数的谱特征；离散谐波收敛(见表1-1，测试的概念目的:获取被测对象的有用信息。
测试是测量和测试的结合。
测试技术是测量和测试技术的统称。
2、静态测量和动态测量静态测量:它指的是不随时间变化的物理量的测量。
动态测量:它指的是随时间变化的物理量的测量。
3.本课程的主要研究对象是机械工程中动态参数的测量。
4.测试系统的组成5.尺寸和数量的转移6、测量误差系统误差、随机误差、粗差7.测量精度和不确定度8.测量结果的表达第二章信号分析与处理一、信号的分类和描述1.分类2.时域描述:振幅随时间变化的频域描述:频率成分、振幅和相位大小二、寻找信号频谱的方法及其特点1、周期信号数学工具:寻找信号的傅立叶级数系数的谱特征；离散谐波收敛(见表1:每个谐波周期的最小公倍数基频的确定:每个谐波频率的最大公约数2.瞬态信号的数学工具(不包括准周期信号):傅立叶变换法；寻找信号的傅里叶变换频谱特征；连续性和收敛性3、随机信号数学工具:傅立叶变换法；信号自相关函数的傅里叶变换谱特征；连续性三.典型信号的频谱1.δ(t)函数△(f)=1的频谱和性质在频率上是无限的，在强度上是相等的，这被称为“均匀频谱”采样性质:整体特征:卷积特性:2.正弦和余弦信号的频谱(双边频谱)欧拉公式将正弦和余弦的实变量转换成复指数形式，即一对反向旋转损耗的组合。
机械工程测试技术基础
二、连续信号和离散信号 • 分类依据：
–自变量即时间t是连续的还是离散的 –信号的幅值是连续的还是离散的；
• 连续信号：
–自变量和幅值均为连续的信号称为模拟信号； –自变量是连续、但幅值为离散的信号则称为量化信号
• 离散信号：
–信号的自变量为离散值、但其幅值为连续值时则称该 信号为被采样信号
–信号的自变量及幅值均为离散的则称为数字信号；
Cn
C n
C0
1 2
(an
1 2
(an
a0
jbn ) jbn )
n 1,2,3
则
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Leabharlann x(t) Cnejn0t n0,1,2,一-一
n
五
这就是傅里叶级数的复指数展开形式
n0td e tj n0t
• 小结： – 从式一－二九可知一个非（ZHOU）期函数可分解成 频率f连续变化的谐波的叠加式中Xfdf的是谐波ej二πf 的系数决定着信号的振幅和相位 – Xf或Xω为xt的连续频谱 – 由于Xf一般为实变量f的复函数故可将其写为
X(f)X(f)ej(f)
将上式中的称X非(（f )ZHOU）期信号xt的连续幅值谱 称(xft)的连续相位谱 例题一－三求矩形窗函数的频谱
二、傅里叶级数的复指数函数展开式
由欧拉公式可知：
ejt cotsjsin t(j1) cso i n tts 1 2j((e e jj tt e ejj tt))
2
代入式一－七有：
x ( 令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
《机械工程测试技术基础》知识点总结
《机械工程测试技术基础》知识点总结引言机械工程测试技术是机械工程领域中的重要组成部分，它涉及到对机械系统的性能、参数和状态进行测量、分析和评估。
随着科技的发展，测试技术在提高产品质量、优化设计、降低成本和保障安全等方面发挥着越来越重要的作用。
第一部分：测试技术概述1.1 测试技术的定义测试技术是指利用各种仪器和方法对机械系统进行定量或定性的测量，以获取系统的性能参数和状态信息。
1.2 测试技术的重要性质量控制：确保产品符合设计标准和用户需求。
故障诊断：及时发现并解决机械故障，延长设备使用寿命。
性能优化：通过测试数据对机械系统进行优化设计。
第二部分：测试技术基础2.1 测量的基本概念测量单位：国际单位制（SI）和常用单位。
测量误差：系统误差、随机误差和测量不确定度。
2.2 传感器原理电阻式传感器：利用电阻变化来测量物理量。
电容式传感器：基于电容变化来测量。
电感式传感器：基于电感变化来测量。
光电传感器：利用光电效应来测量。
2.3 信号处理技术模拟信号处理：滤波、放大、模数转换。
数字信号处理：FFT、数字滤波、谱分析。
2.4 数据采集系统硬件组成：数据采集卡、接口、传感器。
软件功能：数据采集、处理、存储和分析。
第三部分：机械性能测试3.1 力和扭矩测试力测试：静力测试和动力测试。
扭矩测试：静态扭矩和动态扭矩的测量。
3.2 振动测试振动类型：随机振动、谐波振动、冲击振动。
振动测量：加速度计、速度计和位移计的使用。
3.3 温度测试接触式温度测量：热电偶、热电阻。
非接触式温度测量：红外测温技术。
3.4 流体特性测试压力测试：压力传感器的应用。
流量测试：流量计的选择和使用。
3.5 材料特性测试硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
疲劳测试：循环加载下的应力-应变关系。
第四部分：测试技术的应用4.1 机械系统的故障诊断故障信号的采集：振动、声音、温度等。
故障特征的提取：频域分析、时域分析。
故障诊断方法：专家系统、神经网络、模糊逻辑。
机械工程测试技术基础知识点
机械工程测试技术基础知识点第一章绪论1. 测试技术是测量和试验技术的统称。
2. 工程测量可分为静态测量和动态测量。
3. 测量过程的四要素分别是被测对象、计量单位、测量方法和测量误差。
4. 基准是用来保存、复现计量单位的计量器具5. 基准通常分为国家基准、副基准和工作基准三种等级。
6. 测量方法包括直接测量、间接测量、组合测量。
7. 测量结果与被测量真值之差称为测量误差。
8. 误差的分类:系统误差、随机误差、粗大误差。
第二章信号及其描述1. 由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号称为一般周期信号。
2. 周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。
1．信号的时域描述，以时间为独立变量。
4．两个信号在时域中的卷积对应于频域中这两个信号的傅里叶变换的乘积。
5信息传输的载体是信号。
6一个信息，有多个与其对应的信号；一个信号，包含许多信息。
7从信号描述上：确定性信号与非确定性信号。
8从信号幅值和能量：能量信号与功率信号。
9从分析域：时域信号与频域信号。
10从连续性：连续时间信号与离散时间信号。
11从可实现性：物理可实现信号与物理不可实现信号。
12可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。
13不能用数学关系式描述的信号称为随机信号。
14周期信号。
按一定时间间隔周而复始出现的信号15一般周期信号:由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号。
16准周期信号:由多个简单周期信号合成，但其组成分量间无法找到公共周期。
或多个周期信号中至少有一对频率比不是有理数。
17瞬态信号（瞬变非周期信号）:在一定时间区间内存在，或随着时间的增加而幅值衰减至零的信号。
18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。
19一般持续时间无限的信号都属于功率信号。
20一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号（可以理解成能量衰减的过程）。
机械工程测试技术基础
3、 测试系统的组成
• 测试系统是指由相关的器件、仪器和测试 装置有机组合而成的具有获取某种信息之 功能的整体。
测试系统框图
• 传感器：直接用于被测量，并能按一定规律将被测 量转换成同种或别种量值输出。这种输出通常是电 信号。
• 信号调理：把来自传感器的信号转换成更适合于传 输和处理的形式。如幅值放大、阻抗的变化转换成 电压的变化、或阻抗的变化转换成频率的变化。
测量误差=测量值 - 真值
二、测量误差产生的原因
1．测量方法引起的误差 基准误差（基准不统一）方法误差，物理量转换 为电量转换误差，安装操作误差。
2．设备引起的误差 测量器件的误差，如标准法码，量规，刻度尺， 电器电阻误差等。 如设计误差，零件误差，安装误差，系统老化等
3．环境条件引起的误差 如：温度、湿度、气压、光照、电磁场，振动等。
2 视觉测试技术
视觉测试技术是建立在计算机视觉研究 基础上的一门新兴测试技术。与计算机视 觉研究的视觉模式识别、视觉理解等内容 不同，视觉测试技术重点研究物体的几何 尺寸及物体的位置测量，如三维面形的快 速测量、大型工件同轴度测量、共面性测 量等。它可以广泛应用于在线测量、逆向 工程等主动、实时测量过程。
c）准确度
不确定度 ：意味着对测量结果可信性、有效 性的怀疑程度或不肯定程度，是定量说明测 量结果的质量的一个参数。
测量不确定度就是说明被测量之值分散性 的参数，它不说明测量结果是否接近真值。
测量不确定度用标准〔偏〕差表示，这时称其 为标准不确定度。
第一章 信号及其描述
• 了解信号的分类 • 掌握对周期性信号及非周期信号的描述 • 了解随机信号
机械工程测试技术基础
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
机械工程测试技术总复习
测试系统的动态特性是指输入量随时间变化时，其输 出随输入而变化的关系。一般地，在所考虑的测量范 围内，测试系统可以认为是线性系统。
基本方法： 传递函数
拉普拉斯变换（Laplace transform）
频率响应函数
傅里叶变换（Fourier transform）
19 19
传递函数
ห้องสมุดไป่ตู้H (s)
Y (s) X (s)
17 17
第3章 测试系统的基本特性
3.1 概述 3.2 测试系统的静态特性 3.3 测试系统的动态特性 3.4 典型测试系统的动态响应 3.5 实现不失真测试的条件
18 18
测试系统的静态特性是指静态测量情况下，描述实际测 试装置与理想定常线性系统的接近程度。
灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨力（分辨 率）、漂移（点漂、零漂）、信噪比
频率特性
H () P() jQ() A()e j()
式中： A() H ( j) P2 () Q2 ()
( ) H ( j ) arctan Q( ) P( )
频率特性、幅频特性、相频特性、实频特性、虚频特性 20 20
（1）一阶系统的特点
其中， Cn T
T
2 T
x(t)e
jn0t dt
2
两种展开式中的系数关系见表2－4。
11 11
周期信号的频谱特点： • 离散性 • 谐波性 • 收敛性
12
A()
A
4
2
A
2
0 0 ()
4A 92 4A
252
30 50
2
0 0
30 5012
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第一章绪论
1、测试的概念
目的：获取被测对象的有用信息。
测试是测量和试验的综合。
测试技术是测量和试验技术的统称。
2、静态测量与动态测量
静态测量：是指不随时间变化的物理量的测量。
动态测量：是指随时间变化的物理量的测量。
3、课程的主要研究对象
研究机械工程中动态参数的测量
4、测试系统的组成
5、量纲及量值的传递
6、测量误差
系统误差、随机误差、粗大误差
7、测量精度和不确定度
8、测量结果的表达
第二章信号分析与处理
一、信号的分类及其描述
1、分类
2、描述
时域描述：幅值随时间的变化
频域描述：频率组成及幅值、相位大小
2、求信号频谱的方法及频谱的特点
1、周期信号
数学工具：傅里叶级数
方法：求信号傅里叶级数的系数
频谱特点：离散性
谐波性
收敛性（见表1-2 ）
周期的确定：各谐波周期的最小公倍数
基频的确定：各谐波频率的最大公约数
2、瞬变信号（不含准周期信号）
数学工具：傅里叶变换
方法：求信号傅里叶变换
频谱特点：连续性、收敛性
3、随机信号
数学工具：傅里叶变换
方法：求信号自相关函数的傅里叶变换频
谱特点：连续性
3、典型信号的频谱
1、δ (t) 函数的频谱及性质
△(f)=1 频率无限，强度相等，称为“均匀谱”采样性质：
积分特性：
卷积特性：
2、正、余弦信号的频谱（双边谱）
解决了周期欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式，即一对反向旋转失量的合成。
信号的傅里叶变换问题，得到了周期信号的双边谱，使信号的频谱分析得到了统一。
3、截断后信号的频谱
频谱连续、频带变宽（无限）
4、信号的特征参数
1 、均值：静态分量（常值分量）
正弦、余弦信号的均值？
2、均方值：强度（平均功率）
均方根值：有效值
3、方差：波动分量
4、概率密度函数：在幅值域描述信号幅值分布规律
5、自相关函数的定义及其特点
1、定义：
2、特点
3、自相关图
6、互相关函数的定义及其特点
1、定义
2、特点
3、互相关图
七、相关分析的应用
八、相关系数与相干函数
相关系数、相关函数在时域描述两变量之间的相关关系；相干函数在频域描述两变量之间的相关关系。
9、自功率谱密度函数定义及其特点
1、定义
2、意义
就是信号的功率密度沿频率轴的分布。
反映信号的频域结构。
3、特点
10、互功率谱密度函数定义及其应用
11、数字信号处理
1、时域采样定理：fs > 2fh fs > (3-4)fc
2、混叠：原因：Ts↑( fs ↓) 、信号频率太宽
混叠部位： fs/2----折叠频率
fs↑ ↑→ N↑处理方法：抗混叠滤波，提高采样频率
3、量化及量化误差：△x↓→误差↓
4 、泄漏：原因加窗截断处理
处理方法：合理选择窗函数
周期信号—整周期截断
5、频域采样与栅栏效应
12、傅里叶变换的几个性质
k>1时间轴压缩，频带加宽，幅值降低
k<1时间轴扩展，频谱变窄，幅值增高
第 3 章测量装置的基本特征
测量装置的基本特征：静态特性和动态特性
一、测量装置的静态特征及主要参数
1、静态特性：
2、主要静态参数
1）线性度：线性度越好→线性范围( 量程 ) 越宽
2）灵敏度： S↑→△ x↓→测量范围↓
S =△y/△x（输出的量纲/ 输入的量纲）
3 ）回程误差：与输入变化方向有关的输出特性。
4）分辨力（分辨率）：能测量到输入量最小变化的能力。
二、线性系统的主要特性
叠加性、比例性、微分性、积分性、
频率保持性
4、频率响应函数 ( 频率特性 ) 定义及物理意义
1、频率响应函数定义
2、频率响应函数物理意义
：系统在简谐信号激励下，其稳态输出对输入的幅值比、相位差随激励频率ω变化的特性。
五、频率响应函数的求取方法
1、微分方程→ H(ω)
2、H(S)―→ H(ω)
3、h(t) →H(ω)
4、实验法
六、系统不失真的条件
1、时域不失真条件：y(t)= A0x(t-t0)
2、频域不失真条件：
其中：幅频特性A(ω)=A0
相频特性φ( ω)=- ωt0
即：系统对不同频率的信号具有相同的增益；
系统对不同频率的信号具有相同的滞后时间。
7、一、二阶系统的动态特性
1 、一阶系统（如：RC低通滤波器）
2、二阶系统
不失真工作频率范围：
八、系统的串并联
9、系统的稳态响应与响应误差
十、测量装置动态特征参数的测量方法
频率响应法阶跃响应法
1、频率响应法：
2、阶跃响应法：
第四章测量系统
一、传感器的定义及分类
定义： p68
二、常用传感器种类、工作原理、特点及应用
1 、电阻式传感器
变阻器式：
应变片：金属应变片： Sg≈1+2υ形变
半导体应变片： Sg≈λE导电性能ρ 变化
特点：
应用： 1）测应力、应变；
2）组成各种应变式传感器
2、电容式传感器
极距变化型： s↑线性差，微小位移、非接触测量
面积变化型： s↓线性好，较大线、角位移测量
介质变化型： s↓线性好，介质参数测量
3、电感式传感器
精确度高、线性范围大、稳定性好、使用方便
应用： p87 图 3-28
4、磁电式传感器
应用：速度、频数、转速、偏心量、振动
主要特点：
1° 固有频率高（），动态范围宽；
2° 尺寸小，质量轻（0.14g ） , 负载效应小；
3° 精确度和灵敏度高；
4° 线性好，寿命长，使用方便；
5° 不宜作静态参数测量；
6 °输出阻抗高（），输出能量小，需采用高输入阻抗的前置放大器。
应用：力、压力、加速度、声和声发射
6、热电式传感器
7、光电式传感器
光电管 ----外光电效应
光电池 ----光生伏特效应
光敏电阻 ----内光电效应
应用：
三、差动式传感器的优点
1、灵敏度扩大近一倍；
2、改善了传感器线性，线性工作范围扩大近一倍；
3、提高了传感器工作的稳定性。
四、传感器选用原则
3、交流电桥的调幅功能。
4、电桥的输出及灵敏度
六、滤波器
1、分类及其功能
功能：让有用的频率成分成分通过，抑制或衰减不需要的频率成分。
分类：低通 ~、高通 ~、帯通 ~、带阻 ~
2、特征参数
1）截止频率 fc ：
2）带宽 B ：
3）中心频率 f0 ：
4）倍频程选择性：衰减快→ dB↑→选择性↑
5）品质因数(子)Q: Q=f0/B Q↑→选择性↑
6）滤波器因数λ：
λ↓→选择性↑
3 、倍程波器：恒比
4、理想波器是不可能
七、调制与解调
1、制：利用某种低信号来控制或改高振的某个参数的程。
2、解：从已制信号中恢复原低制信号的程。
3、波、制信号、已制信号（幅波⋯.
4、制与解的作用
1）不失真的信号；
2）不失真的放大信号；
3）可信号的。
5、幅与解
幅：高信号与（制）信号相乘, 使高信号幅随被信号的化而化。
解：同步解、整流波、相敏波
解法：幅
同步解调
调幅装置实际上是一乘法器。
交流电桥 ----调幅装置
6、调频与解调
调频：利用调制信号控制高频载波信号频率变化过程，使载波的频率随调制信号的幅值成比例变化。
鉴频
单位阶跃信号频谱分析
单位阶跃信号在时域上可表示为:
由于单位阶跃信号不满足绝对可积条件，不能直接由定义给出其频谱，可把它看成当a0 时的指数信号
在时域上的极限。
其傅立叶变换为：
其幅度谱、相位谱分别为
将单边指数信号的频谱分解为实频与虚频两部分
阶跃信号的频谱为
0处存在冲激，而且它在由于阶跃信号中含有直流分量，所以阶跃信号的频谱在
t=0 处有跳变，从而频谱中还有高频分量。
符号函数的频谱分析
符号函数 x(t)可表示
2-4.求真实高度
斜坡温度场函数：
一阶系统斜坡信号的响应函数为：
气球检测 -1 ℃（即气球上升3000m）所需时间：
5-1. 求的自相关函数及自功率谱。