机械工程测试技术总结(1)课件
机械工程测试技术基础PDF版课件1
第四章、测试信号调理技术
4.2 信号放大
分类
直流放大器 交流放大器 放大器 直流电桥 交流电桥 电荷放大器 特点 低频保留,高频截止 高频保留,低频截止
4.2 信号放大电路
1 直流放大电路
1) 反相放大器 电压增益:
RF Av = − R1
反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的 噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的 取值应远大于信号源Ui的内阻。
4.3调制与解调
3 幅度调制
调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与 测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变 化而变化．
y (t ) = [ A0 * x(t )] cos(2πft + φ )
调制
放大
缓变信号
高频信号
放大高 频信号
解调
放大缓 变信号
4.3调制与解调 幅度调制与解调过程（波形分析）
z(t)
0 t
4.3调制与解调 a) 幅度凋制(AM)
y (t ) = [ A * x(t )] cos(2πft + φ )
b) 频率调制(FM)
y(t) = Acos(2π[ f0 + x(t)]*t + φ)
c) 相位调制(PM)
y (t ) = A cos(2πft + [φ0 + x(t )])
y (t ) = A cos(2π [ f 0 + x(t )] * t + φ )
4.3调制与解调
4.3调制与解调
鉴频：
T2
T4
T1 F
T3
4.3调制与解调
优点：抗干扰能力强。
因为调频信号所携带的信息包含在频率变化 之中，并非振幅之中，而干ຫໍສະໝຸດ 波的干扰作用则主 要表现在振幅之中．
机械工程测试技术总结
虚拟测试与仿真测试技术的研究与应用
虚拟测试技术：利用计算机模拟实际机械系统，进行性能测试和优化设计 仿真测试技术：通过建立数学模型和仿真环境，预测机械系统的性能和行 为 应用领域：汽车、航空航天、能源等领域
发展趋势：提高测试精度、降低测试成本、实现智能化测试
测试技术的标准化与可靠性研究
标准化：制定统 一的测试技术标 准和规范，确保 测试结果的准确 性和可比性。
作用：传感器是 机械工程测试系 统中的重要组成 部分，用于采集 各种物理量、化 学量等数据，并 将其转换为可处 理和传输的电信 号
类型：根据不同 原理和应用领域， 传感器可分为多 种类型，如电阻 式、电容式、电 感式、压电式等
工作原理：传感 器的工作原理基 于各种物理效应 和化学反应，通 过感知和检测物 理量或化学量， 将其转换为可处 理的电信号
04 常用机械工程测试技术
应变测试技术
定义：通过测量物体受力变形产生的应变来推断出其应力和应变状态的一 种技术。
应用领域：广泛应用于航空航天、汽车、建筑、化工等领域。
测试方法：采用电阻应变片或光纤应变片进行测量，通过测量应变值来计 算出物体的应力状态。
优点：具有高精度、高灵敏度、可靠性高等优点，能够实现实时监测和自 动化测试。
可靠性研究：对 测试技术的可靠 性和稳定性进行 深入研究，提高 测试结果的准确 性和可靠性。
发展趋势：随着 技术的不断进步， 测试技术的标准 化和可靠性研究 将更术的标准化和可 靠性研究，提高 测试技术的水平 和应用范围。
07 实际应用案例分析
航空发动机性能测试
报告格式：报告应采用规范化的格式，包括标题、摘要、目录、正文和 附录等部分，以便于阅读和存档。
06
机械工程测试技术的发 展趋势与展望
机械工程检测技术.ppt
• 五、试分析测量扭矩时扭力轴上的应变片 应如何布片和接桥才能消除轴向力和弯矩 的影响？并画出接线电路图。
力的测试
• 测力传感器通常是位移型、加速度型或物 性型
• 应变式测力传感器 • 压电式测力传感器
• 压阻式测力传感器 • 差动变压器测力传感器 • 应用实例 切削力的测试 • 扭矩的测量 • 力臂型扭矩测量装置 • 应变式扭矩传感器 • 数字相位差式扭矩仪
• 直线度误差的测量最小区域法、俩端点连线法
• 圆度误差的测量：评定最小包容区法、最 小二乘圆法、最小外接圆法、最大内切圆 法
• 测量方法：圆度仪测量法、极坐标测量法、 直角坐标测量法。
• 同轴度误差的测量：心轴打表法、光轴法、 圆度仪法、径向圆跳动替代法。
• 跳动误差的测量它在被测件上没有具体的 几何特征，而是按测量方法来定义的。
• 理想的检测装置具有叠加性、频率保持性。
• 检测系统的静态特性：灵敏度、线性度、 回程误差
• 检测系统的动态特性：传递函数、频率响 应函数，幅频特性、相频特性
• 不失真检测的条件：一、测试装置的幅频 特性为常数，二、测试装置的相频特性是 过原点且具有负斜率的直线。
• 常用传感器构阻、电容、电感参量的 变化转换成电压或电流的变化。 • 测力传感器有：应变式测力传感器、压电式测力 传感器、压阻式测力传感器、差动变压器式测力 传感器等。 • 扭矩是机械量中一个重要参数。扭矩测量方法按 工作原理可分为两大类，一类是反作用力矩测量 法，另一类是通过测量扭转角或应变的大小来确 定扭转的大小。
• 三、假设有一矩形悬臂梁，在其悬空端受 垂直力作用下。试问如何贴片，组桥才能
• 得下如下读数：①ε ② 2ε ③（1+ν）ε ④ 2 （1+ν）ε ⑤（1-ν）ε ⑥ 4ε
机械工程测试技术重点总结
1交流电桥与直流电桥的主要区别在哪些方面？（1）桥臂源一个用交流，一个用直流（2）直流电桥用来测量电阻，直流电压，直流电流交流电桥可测量电阻，电容，电感，交流电压，交流电流，还可以测量材料的介电常数,电容器的介质损耗,线圈间的互感系数和耗合系数,磁性材料的磁导率和液体的电导率。
2什么是幅频特性曲线，他是谁对谁的函数？在放大器中,放大倍数随频率变化的关系为Au(jω)=V0Vi=V0Viejφ=Au(ω)ejφ(ω)式中Au(ω)表示电压放大倍数的大小和频率之间的关系,称为幅频特性放大电路的电压放大倍数与频率的关系称为幅频特性。
x轴是频率f，y轴是信号频率响应的幅度|S(f)|3.周期信号与非周期信号的频谱图有什么差别？周期信号的频谱是离散谱，最低的那条表示基波；非周期信号的频谱是连续谱。
离散，谐波，收敛周期信号频谱的物理含义是什么?周期信号的频谱反映了信号中各个频谱分量的相对大小周期信号和非周期信号的频谱图各有什么特点?他们的物理意义有和不同周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的，两者的数学推导方法不同，物理意义自然不同，周期信号表示成傅里叶级数形式，对应的频率分量的系数就是该频率分量的具体幅值，非周期信号借鉴了傅里叶级数的推导方式，将周期推广到了无穷大，得到了傅里叶变换，傅里叶变换得到的是频谱密度函数，每个频率点对应的数值并不是信号在该频率上分量的实际幅值，必须要除以信号的周期（即无穷大）才是实际幅值，所以可以说非周期信号在任意频率分量上的幅值都是零4.传递函数和频率响应函数的区别？传递函数是系统的物理参数，也就是它受硬件决定，不会随着输入变化而变化，是分析系统的一个数学公式，而频率响应函数是输出函数，也就是说系统的传递函数乘上输入的信号，而得到的频率响应函数（当然是在频域中分析）。
传递函数H(s)与频率响应函数的关系:在系统传递函数H(s)已经知道的情况下，令H(s)中s 的实部为零，即s=jω便可以求得频率响应函数H(ω) 。
机械工程测试技术课件整理版
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 机 械 工 程 测 试 系 统
组成
05 机 械 工 程 测 试 技 术 实例分析
02 机 械 工 程 测 试 技 术 概述
04 机 械 工 程 测 试 技 术 原理
06 机 械 工 程 测 试 技 术 发展趋势与展望
压力测试原理
压力测试的定义：通过施加压力来 检测机械设备的性能和稳定性
压力测试的方法：包括静态压力测 试和动态压力测试
添加标题
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压力测试的目的：确保机械设备在 正常工作条件下能够承受压力避免 故障和损坏
压力域
流量测试原理
传感器是机械工程测试系统 的重要组成部分
传感器的种类繁多包括温度 传感器、压力传感器、流量
传感器等
传感器的性能直接影响测试 系统的精度和稳定性
信号处理装置
功能：对采集到的信号进行处理和分析 组成：包括信号放大器、滤波器、/D转换器等 工作原理：将模拟信号转换为数字信号并进行滤波、放大等处理 应用：广泛应用于各种机械工程测试系统中如振动测试、噪声测试等
新型传感器技术发展与应用
传感器技术发展 趋势：智能化、 微型化、集成化
新型传感器技术 应用领域：汽车 电子、医疗电子、 工业自动化等
新型传感器技术 特点：高精度、 高灵敏度、高可 靠性
新型传感器技术发 展趋势：无线传感 器网络、物联网、 大数据分析等
虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用与展望
虚拟仪器技术：利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能 应用领域：机械工程测试、控制系统设计、数据分析等 发展趋势：智能化、网络化、集成化 展望：未来将更加广泛应用于机械工程测试提高测试效率和准确性
机械工程测试技术基础ppt(共70张PPT)
瞬时功率对时间的积分即为能量。
定义：当x〔t〕满足x2(关t)d系t式
那么称信号x〔t〕为有限能量信号 ，简称能量信号 。
矩形脉冲、衰减指数信号等均属这类信号。
• 功率信号：
• 假设信号在区间〔－∞，＋ ∞〕的能量是无限的
x2(t)dt
•
但它在有限区间〔t1,t2)的平均功率有限，即
1 t2 x2(t)dt
令
Cn
C n
C0
1 2
(an
1 2
(an
a0
jbn ) jbn )
n 1,2,3
那么
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
x(t)
Cejn 0t n
n0,1,2,(1-
n
15)
这就是傅里叶级数的复指数展开形式。
若 x(t) X (f )
则有
d n x (t) dt n
( j2 f )n X （ f )
( j2 t)n x (t)
d nX (f ) df n
t
1
x ( t ) dt X ( f )
j2 f
三、几种典型信号的频谱
1. 矩形窗函数的频谱
结论：
➢矩形窗函数在时域中有限区间取值，但频域中频谱在频率 轴上连续且无限延伸。 ➢实际工程测试总是时域中截取有限长度(窗宽范围)的信号，其本 质是被测信号与矩形窗函数在时域中相乘，因而所得到的频谱必 然是被测信号频谱与矩形窗函数频谱在频域中的卷积，所以实际 工程测试得到的频谱也将是在频率轴上连续且无限延伸。
★周期信号的频谱是离散的!
n
例题1－1，求图1－6中周期三角波的傅里叶级数。
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
机械工程测试技术课程总结(李)课件
A() P2() Q2() () arctanQ()
P()
实频特性 虚频特性
机械工程测试技术课程总结(李)
第3章 测试系统的基本特性
一阶系统的频率响应特性
R
C
x(t)
i(t)
y(t)
H()Y() 1 X() 1j
幅频特性 相频特性
A()H() 1 1()2
()arct an)(
机械工程测试技术课程总结(李)
由此可见，在时域和频域周期性
时域
频域
与离散性之间存在如右关系
周期
离散
离散
周期
周期离散
机械工程测试技术课程总结(李)
离散周期
第2章 信号分析基础
③ 微积分特性
px(t) dx(t) dt
xt X ptx jX
付氏
同理 pnxt jnX
变换 式
F [p nxt] jnX j
当初始条件为零时，
p x t n
同样，当频谱的频率尺度压缩(或扩展)k倍时，也会导致时域信号的时间 尺度扩展(或压缩)k倍，且幅值也减小(或增大)k倍。
1x t Xk
k k
⑥ 时移和频移特性
若 xt Xf
当时域中信号沿时间前移t0时，有：
同理频率平移
x t t0 X fe j2 f0 t
f 0 时有：
x te X f f j2 t0 f 机械工程测试技术课程总结(李)
0
第2章 信号分析基础
⑦ 卷积特性 两个时域信号卷积的频谱为其频谱的乘积
x 1 t x 2 t X 1 f X 2 f
证： F [x 1 tx 2t]
[ x1 x2 t d ]e j 2ft dt
机械工程测试技术期末总结
机械工程测试技术期末总结一、引言机械工程测试技术是机械工程学科中非常重要的一门课程，通过对机械产品的性能进行测试以评估其质量和性能.在学习过程中, 我们通过实际操作、理论知识和研究文献的综合学习，全面了解了机械工程测试的基本原理、方法和技术。
本文将对机械工程测试技术进行总结和回顾。
二、机械工程测试技术的基本原理1. 测试的目的和意义：机械工程测试主要用于评估机械产品的性能、可靠性、安全性和耐久性等方面。
通过测试结果，可以为产品的设计、改进和生产提供科学依据。
2. 测试原理：机械工程测试的原理包括：输入输出法则、物理定律、采样定律、等效原理等。
其中，输入输出法则指出了测试中输入与输出之间的关系；物理定律指出了测试中物理量之间的关系；采样定律说明了测试样本的采集和试验的可靠性；等效原理指出了可以通过等效测试来实现部分指标的测试。
三、机械工程测试技术的基本方法和步骤1. 目标确认：明确测试的目标和要求，确定测试的内容和方法。
2. 测试计划：编制详细的测试计划，包括测试的类型、样本的选择、测试方案的设计和测试环境的条件等。
3. 测试装置：设计和制作适用于测试的装置和设备，包括传感器、试验台、模拟装置等。
4. 测试操作：按照测试计划准备测试样品，进行实际测试操作，采集测试数据。
5. 数据处理：对测试结果进行数据处理和分析，在统计学的方法支持下得出结论。
6. 测试报告：编制测试报告，将测试的过程、结果和分析进行记录和描述。
四、机械工程测试技术的应用领域机械工程测试技术的应用非常广泛，主要包括以下几个领域：1. 产品开发与设计：通过对原型产品的测试，评估其设计的合理性和性能指标的达标情况。
2. 质量控制与改进：对生产过程中的机械产品进行抽样测试，检验产品的质量，并提出改进措施。
3. 故障诊断与维修：通过测试技术，分析机械产品的故障原因，进行相应的维修和修理。
4. 过程监控与优化：在机械产品的生产过程中，通过测试技术监控关键指标，以实现过程的优化和控制。
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第五章 信号处理初步
概念 • 自相关函数、互相关函数、自功率谱密度、互功
率谱密度
机械工程测试技术总结(1)
性质及计算 • 自相关的性质、计算及应用 • 互相关的性质、计算及应用
机械工程测试技术总结(1)
第六章 计算机辅助测试
• 计算机模拟信号输入和输出系统框图、程控放大器接口、多路模 拟开关、A/D转换器、采样保持电路、D/A转换器
调相(PM)、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、 截止频率、带宽B、品质因数Q、滤波器因数λ、波纹幅度d、选 择性
机械工程测试技术总结(1)
性质与计算 • 电桥的特点：半桥、全桥布片、连接及性质、
灵敏度计算 • 调制与解调原理 • 滤波器 • 实际滤波器 • 恒带宽比滤波器和恒带宽滤波器
机械工程测试技术总结(1)
性质与计算 • 线性系统及其主要性质 • 测试装置的静态特性 • 一阶、二阶系统的性质和计算 • 实现不失真测试的条件 • 测试装置动态特性测试方法 • 负载效应
机械工程测试技术总结(1)
第三章 常用的传感器
概念 • 物性型传感器、结构型传感器、有源传感器、应变效应、压阻效
• 采样定理
机械工程测试技术总结(1)
机械工程测试技术总结(1)
计算与性质： • 周期信号的强度表示 p12 • 傅立叶变换 • 周期信号的频谱分析与特点 • 非周期信号的频谱分析与特点 • 随机信号的主要特征参数（幅值域）
机械工程测试技术总结(1)
第二章 测试装置的基本特性
概念： • 准确度、量程、测量范围、信噪比、线性度、灵
敏度、放大倍数、分辨力、回程误差、滞后、漂 移、精度、重复性误差、幅频特性、相频特性、 频率特性、传递函数、频率响应函数、脉冲响应 函数、频率响应法、阶跃响应法、负载效应
应、涡流、正压电效应、逆压电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ应、霍尔效应
机械工程测试技术总结(1)
性质原理与计算 • 常用传感器 • 机械式传感器 • 电阻式传感器 • 电感式传感器 • 电容式传感器 • 压电式传感器 • 传感器选用原则
机械工程测试技术总结(1)
第四章 信号调理、处理和记录
概念 • 调制、解调、载波、已调制波、调制信号、调幅(AM)、调频(FM)、
机械工程测试技术 课程小结
机械工程测试技术总结(1)
第一章 信号及其描述
概念： • 确定性信号、周期信号、非周期信号、准周期信号、瞬变非周期
信号、随机信号、连续信号、离散信号、模拟信号、数字信号、 能量信号、功率信号、样本函数、样本记录、集合平均、时间平 均、平稳随机过程、各态历经（遍历性）随机过程