吉林大学机械工程测试技术复习资料（DOC）

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机械工程测试技术绪论

1、测试基本任务：—获取有用信号。

2、误差定义：测量误差=测量结果-真值

3、误差分类：系统误差、随机误差、粗大误差

4、误差表示：绝对误差，相对误差=绝对误差÷真值

第一章信号及其描述

1、信号分类：

2、傅里叶级数三角函数展开式

3、欧拉公式

4、傅里叶级数复数函数展开式

5、周期信号频谱具有三个特点：

（1）周期信号的频谱是离散的。

（2）每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸分量频率的公约数。（3）各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。

6、周期信号强度表示：

7、傅里叶变换对：

8、傅里叶变换的主要性质

1）奇偶虚实性：奇偶性不变，偶函数虚实性不变，奇函数虚实性相反。2）对称性：

3）时间尺度改变特性：

(1)当时间尺度压缩(k>1)时，图c其频谱的频带加宽，幅值降低。

(2)当时间尺度扩展(k<1)时，图a其频谱的频带边窄，幅值增高。

(3)压缩时间尺度,提高处理信号效率,后续处理频带加宽,容易失真。

(4)扩展时间尺度，处理后续信号容易，但效率太低。

4）时移和频移特性：

5）卷积特性：

6)微分和积分特性：

9、几种典型信号频谱：

（一）矩形窗函数的频谱：

（二）δ函数及其频谱δ函数的采样性质：

（1）任意函数 f(t) 与δ(t-t0) 的乘积是一个强度为 f(t0) 的δ函数δ(t-t0)。（2）该乘积在有限区间的积分是 f(t) 在t=t0的值f(t0) （3）此性质对连续信号的离散采样是十分重要的。

δ函数与其它函数的卷积：

（三）正、余弦函数的频谱密度函数：

（四）周期单位脉冲序列的频谱：

)

()()(00t t x t t t x ±=±*δ

第二章测试装置的基本特性

一、对测量装置的基本要求：

输入量、输出量，系统的传输特性，知道其中两个可以推出第三个。

二、线性系统及其主要性质：叠加原理、比例特性、、、频率保持性

三、测量装置的特性

静态特性、动态特性、负载特性、抗干扰性四、测量装置的静态特性：

五、测量装置的动态特性的数学描述1、传递函数（复数域H

（s ）） 2、频率响应函数（频域H （w ）） 3、脉冲响应函数（时域h （t ））

dt t dy dt t dx )

()(→

→0

00

0)()(t t dt t y dt t x

六、环节的串联和并联

1、环节串联：

2、环节并联：

七、一阶二阶系统的特性

八、测量装置对任意输入的响应：

系统的输出就是输入与系统的脉冲响应函数的卷积。九、实现不失真测试的条件：

十、测试装置动态特性的测试：

采用方法：频率响应法、阶跃响应法

十一、测量装置的抗干扰：

测量装置的干扰源：电磁场干扰、电源干扰、信道干扰。第三章常用传感器

一、传感器的分类

按被测量分类：①位移传感器②力传感器③温度传感器按工作原理分类：①机械式②电气式③光学式④流体式按信号变换特征：①物性型②结构型

按敏感元件与被测对象之间的能量关系分:①能量转换型②能量控制型

按输出信号分类：①模拟式②数字式

二、机械式传感器

以弹性体为敏感元件，将被测量转换为弹性变形（或应变）的传感器

优点：结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等。

缺点：弹性变形不能过大；受结构间隙影响大，惯性大，固有频率低，只宜用于检测缓变或静态被测量。

三、电阻式传感器

电阻式传感器—是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。

分类：（1）变阻器式（2）电阻应变式

1、变阻器式传感器（电位差计式）

分类：（1）直线位移型（2）角位移型（3）非线性型

2、电阻应变式传感器

应用范围：测量力、应变、位移、加速度、扭矩等

分类：（1）金属应变片式

（2）半导体应变式

特点：（1）体积小；（2）动态响应快；

（3）测量准确度高；（4）使用方便

（一）金属电阻应变片

种类：常用的有丝式和箔式，其工作原理一样

（二）半导体应变片

优点：灵敏度高。

缺点：（1）温度稳定性差

（2）灵敏度分散度大(由于晶向杂质等因数）

（3）非线性大

小结：（1）金属丝电阻应变片利用导体形变引起电阻变化。（2）半导体应变片是利用半导体电阻率变化而引起电阻的变化。电阻应变片传感器应用注意事项

标定、贴片工艺、动态特性、温度补偿

四、电感式传感器

自感型

可变磁阻式

灵敏度S与气隙长度平方成反比，δ越小，S 越高。

●涡流式

利用金属导体在交流磁场中的涡电流效应。

涡流式传感器的应用方式：

●δ可作为位移、振动测量；

●变化ρ和μ可作为材质鉴别和探伤。

涡电流式传感器测量电路：

（1）阻抗分压式调幅电路

（2）调频电路

互感式—差动变压器式电感传感器

优点：精度高（0.1μm级）线性范围大（±100mm），稳定度好，使用方便，广泛用于直线位移测量。

五、电容式传感器