《工程测试技术》复习大纲.doc

《机械工程测试技术基础》复习大纲
考试题型
填空题（20分, 判断题（10分, 选择题（20分, 10小题，每题2分）10小题，每小题1分）
简答题（30分，5小题，每小题6分）
五.计算题（20分，2小题，每小题10分）
1.基本概念：测试、测量、试验；信号、信息
2 •测量系统的i般构成及每一部分的作用。

信号
调理环节的作用。

3.测试丁作而临的3个任务和涉及的3方而知识。

第1章测量技术基础知识.
1.基本概念：量、量纲、量值；基本量和导出量；
2.SI基本单位，SI词头、倍数单位、分数单位。

3.测量、计量和测量
4.基准（国家基准、副基准、工作基准）、计量标准、工作计量器具。

5.测量方法的分类：直接、间接和组合测量；直接比较测量和间接比较测量；接触测量和非接触测量；等
精度测量和不等精度测量。

6.测最器具的分类（传感器、变换器、变送器、检测器）和相关术语（标称范围，量程，测量范围）
7.测量课差的定义、分类（随机谋差、系统课差和粗大课差;器具谋差、方法课差、调整谋差、观测谋差和
环境课差；绝对课差、相对误差、分贝课差和引用谋差）
8.精密度（随机误差）、正确度（系统误差）、准确度（绝对i吴差：随机i吴差和系统谋差）；不确定度。

n
— /=!
X =——
n 丈(兀-〒)2 j=l
(H-I)
8.测景结果的3种表达方式（重点是第3种）
s袞X =x±a T=x±-^ = ^—±
4n n f=l
n(n-l)
信号
周期信号
确定性信号
简谐信号复合
周期信号
非周期信号
准周期信号
瞬变信号
随机信号
平稳随机信号
务态历经信号非
各态历经信号
第2章信号及其描述
1.信号的分类
（1）确定性信号（周期信号：简单、复合，非周期信号：准周期、瞬变非周期信号）与非确定性信号（随机信号：平稳、非平稳、齐态历经；吋问平均和集合平均）；
菲平稳随机佶号
平稳随机过程：统计特征量不随时间变化
各态历经随机过程：样本特征量代替总体特征量
（2）连续信号与离散信号；
（3）能量信号与功率信号；
（4）吋限信号与频限信号；
（5）实信号和复信号
2.信号的描述：时域描述（表达式、波形）和频域描述（频谱：相频谱、幅频谱）
3.信号分析中常用的信号：简谐信号、单位脉冲、单位阶跃、单位斜坡、矩型窗）
4.信号的吋域统计分析
随机过程统计特征量（均值、方差、均方值）的定义和物理意义。

5.相关分析
相关系数、自相关函数、互相关函数的定义、性质和应用。

如测地卜输汕管道破损位置。

6.信号的频谱
（1）周期信号与离散频谱
周期信号的频谱特点和求取方法（傅里叶级数三角函数展开式的定义，不要求计算）。

幅频谱、相频谱的概念和频谱图的绘制。

掌握典型周期信号的单边频谱（方波、三角波、锯齿波等）的绘制（C 知傅里叶级数）。

（2）准周期信号具有离散频谱
（3）非周期信号的频谱是连续的；
非周期信号（准周期信号和瞬变非周期信号）的频谱特点和求取方法（傅立叶变换），典型非周期信号（矩
形窗函数（sine函数）、§函数（强度为1的均匀谱）等）的频谱特点。

7.随机信号的频谱
自功率谱、互功率谱、相干函数的定义和物理意义
8.模拟信号的数字化分析
（1）模拟信号数字化分析过程：模拟信号预处理（抗混叠滤波、幅值适调）、模/数转换、数字分析。

（2）时域采样和频谱混叠:采样定理
（3）时域截断（加窗）和能量泄漏（选合适（窄主瓣,小旁瓣）的窗函数：矩形、三角形、汉宁窗、海明窗、指数窗）
（4）DFT 和FFT：
DFT:对离散信号进行•离散傅里叶变换，得到离散频谱；计算景很犬。

FFT:快速DFT,计算量小。

第3章测试系统的基本特性
1.测试系统静态特性指标及其定义：重复性、灵敏度、线性度、分辨率、回程误差、稳定度和漂
移等
2.线性时不变系统的性质：替加性，比例特性，微分特性，积分特性，频率保持性
3.测量试装置的动态特性
（1）常用的描述方法：微分方程、传递函数、频率特性函数、脉冲响应函数（输入为单位脉冲信号）
（2）频率特性（幅频特性、相频特性）函数的定义和图示法（奈奎斯特图、伯徳图）。

频率响应函数（输入为简谐信号）。

4.一阶系统、二阶系统的频率特性（传递函数、公式屮变量的含义）的应用
（求稳态输出，求幅值课差和相位误差）
例：求输入为兀（/） = A + Bsin（ef + 0）（A为直流分最）的稳态输出？
5.测试系统对任意输入的响应
系统对输入兀⑴的响应y（f）等于输入兀⑴和其单位脉冲响应函数力⑴的卷积y（t） =
6.系统动态特性的两种标定方法：频率响应法和阶跃响应法。

7.测试系统不失真传递信号的吋域条件（即定义）和频域条件。

y（t） = A Q x（t-t Q）
[0（0）= -纠）
幅值失真和相位失真的概念
第4章常用传感器和敏感元件
1.传感器的定义、组成和分类。

2.机械式传感器的工作原理、特点和应用。

3.电阻式传感器的分类、原理、特点和应用应变片的工作原理：应变电阻效应
〒=S 严n △/? = S 护R°
压阻效应的概念；
金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别（工作原理和灵皴度的区别）？
4.电感式传感器的变换原理（电磁感应原理）、分类、特点和应用。

对变磁阻式传感器灵敏度的特点（非线性及其解决办法（差动、小工作范用））和应用（微小位移测量）、典型结构。

涡电流式传感器的工作原理（涡电流效应，属于自感型传感器）和应用（非接触动态测暈，位移，材质鉴别，无损探伤等）。

差动式变压器的工作原理（互感现象）、特点（精度高、测景范囤大筹）和应用（大位移测量）。

对变磁阻式（如螺管线圈型）和涡流式传感器属于自感型，差动变压器属于互感型。

4.电容式传感器：工作原理（电容的计算公式）、分类（极距、而积、介质变化型）；极距变化型的
灵敏度的特点（非线性及其解决办法（差动、小工作范围））和应用（微小位移测量）；而积变化型灵敬度的特点（线性的）和应用。

5.磁电式传感器的工作原理（电磁感应）、分类、特点、应用。

磁阻式传感器与动圈式传感器在原理
上区别及其应用？
6.压电式传感器：工作原理（压电效应、逆压电效应、压电材料）；压电式传感器（压电常数）及其
等效电路；电荷放人器的两个作用（功率放人和阻抗匹配）；特点（能量转换型、不适合静态测量）和应用（力、加速度）。

7.光电式传感器的工作原理、分类和特点，常用的光电元件；
光电管和光电倍增管：外光电效应
光敏电阻：光电导效应
光电池：光生伏特效应
8.霍尔传感器的工作原理（霍尔效应）和用途。

9.光栅传感器的分类、工作原理和应用。

10.超声波传感器的原理和应用。

第5章模拟信号的调理和转换
1.电桥的分类（交流电桥与直流电桥；平衡电桥与不平衡电桥）
2.直流电桥的平衡条件、两种T作方式（零值法和偏值法）
偏值法直流电桥的输出：
匕二侶（側一朋2+幌-人他）
电桥的和差特性（相邻相减，相对相加）及其应用
（结合应变片，测悬臂梁的受力）
偏值法直流电桥的三种连接方式及其输出、灵敏度。

3.交流电桥的平衡条件Z1Z3=Z3乙（模平衡、相位平衡）
4.滤波器的定义、用途（滤除不想要的频率成分）和分类；理想的低通、高通、带通、带阻滤
波器的幅频特性；
5.实际滤波器的基本特性参数。

通带、阻带、截止频率、过渡带、屮心频率、带宽、纹波幅度、品质因素、倍频程选择性和滤波器因素
6.低通、高通RC滤波电路的原理和特性（截止频率与R、C的关系）
7.调制与解调的定义、冃的（便于放大和传输）、分类（调幅、调频、调相）。

载波、调制信号、已调波/调制波。

调幅、调频、调相的定义。

8 •调幅:
调幅的原理（相乘）和解调方法（同步解调、包络检波、相敏检波）。

调幅波的表达式。

动态电阻应变仪的原理
调幅吋对载波频率的要求（载波频率比调制信号的最高频率高10倍）。

9•调频波和调相波的表达式。

瞬时相位和瞬时角频率之间的关系。

10.A/D转换的三个步骤。

A/D转换器的位数、量化增量和量化误差。

第6章机械工程领域常见物理量的测量
1.振动测量的内容和方法，激振设备种类以及激振类型，常用的振动测量传感器的工作原理。

拾振器。

2.表面粗糙度和形位误差的定义。

表面粗糙度的评定参数和测量方法。

直线度误差的测量方法
和评定方法。

高度特征参数（轮廓算术平均偏差R"、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry）、间距特征参数（Sm、S）和形状特征参数；测量方法：光切法、比较法、干涉法、针描法用水平仪测量导轨直线度误差的原理
3.常用的热膨胀式温度计（玻璃管液体温度计、双金属温度计和压力式温度计）的工作原理、
特点和应用。

4.热电阻的分类和工作原理
5.热电偶的工作原理。

热电效应，由两种不同材料的导体组成闭合回路。

热电动势由两导体间的接触电动势和单一导体间的温差电动势组成，其屮接触电动势占主导地位。

热电动势随着测量端的温度变化而变化。

测量精确度高、测量范围广（100〜1500oC）、构造简单、使用方便。

6.常用的流体爪力传感器的工作原理；常用的流体体积流量传感器（如压差式流量计）的工作
原理。