河南理工大学机械工程测试技术基础期末复习重点(部分)

⏹时域描述以时间t为独立变量的，直接观测或记录到的信号。信号时域描述直观

地出信号瞬时值随时间变化的情况。

⏹频域描述信号以频率f 为独立变量，称为信号的频域描述。反映信号的频率组成

及其幅值、相角之大小。

周期信号频谱的三大特点：

❑1）离散性周期信号的频谱是离散的。

❑2）谐波性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）收敛性各频率分量的谱线高度表示该谐波的

幅值(或相位角)。工程中常见的周期信号，

其谐波幅值的总趋势是随谐波次数的增高而

降低的。因此，在频谱分析中没必要考虑较

高阶次谐波成分。

非线性度：测试装置的输入与输出偏离线性关系的程度；从图形上看也就是定标曲线接近拟合直线的程度。

灵敏度用来描述测试装置对被测量变化的反应能力。

灵敏度

当装置的输入x有一个变化量∆x，它引起输出y发生相应的变化量∆y，则定义Array

灵敏度定义为单位输入变化所引起的输出变化。

不失真的测量条件:

测试装置的输出y(t)和输入x(t)

满足关系时,认为测试装置实现了不失真测量。其中A0和t0都是常量。

表明这个装置输出的波形和输入波形精确地一致，只是幅值放大了A0倍和在时间上延迟了t0而已。

试说明二阶装置阻尼比z多采用0.6~0.7 的原因。

从不失真条件出发分析。z在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。

一阶系统的特点：

二阶系统的特点：

物性型传感器:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.如:水银温度计.

结构型传感器:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如:电容式和电感式传感器.

金属电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。

半导体应变片工作原理是基于半导体材料的压阻效应，即单晶半导体材料受某一方向外力作用时，电阻率变化的现象。

电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。

涡电流效应

磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。

压电式传感器变换原理:压电效应。某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。用来测力、压力及加速度等。

半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应

光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。

金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

传感器选用原则：选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。

1、灵敏度

一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。

a)灵敏度过高引起的干扰问题；

b)量程范围。

c)交叉灵敏度问题。

2响应特性

传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。

实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。

3线性范围

任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。

4 稳定性

稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。

5 精确度

传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。

6 测量方式

传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。

信号调理的必要性

原因：

1、传感器输出信号微弱；

2、难以直接显示或A/D 转换；

3、混杂了噪声。

目的：

1、信号放大；

2、非电信号转换为电信号；

3、抑制噪声，提高信噪比；

方法：

调理、放大、滤波，便于后续环节处理

典型装置：

电桥、调制解调、滤波器等

调幅原理

由傅立叶变换的性质知：在时域中两个信号相乘，则对应在频域中这两个信号进行卷积，

即

余弦函数的频域图形是一对脉冲谱线

一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处。 若以高频余弦信号作载波，把信号x(t)和载波信号相乘，其结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至载波频率f0处，幅值减半。

同步解调:把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域图形将再一次进行“偏移”。若用一个低通滤波器滤去中心频率为2f 的高频成分，那么将可以复现原信号的频谱（幅值减小为一半），这一过程称为同步解调。“同步”指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。

信号经频率调制后得到的是调频波，调频波还原要经过频率解调，这个解调过程又称为鉴频，是将频率变化恢复成调制信号电压幅值变化的过程。

滤波器作用：选频作用：①进行频谱分析； ②滤除干扰噪声

⎩⎨⎧

实际滤波器基本参数

1、纹波幅度d

2、截止频率：

幅频特性值 等于 所对应的频率。 3、带宽B

上下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽。

4、品质因数Q 值

中心频率f 和带宽B 之比称为滤波器的品质因数Q

5、倍频程选择性

倍频程选择性是指在上截止频率fc2与2fc2之间，或者在下截止频率fc1与fc1/2之间幅频特性的衰减量。

6、滤波器因数λ 2/0A d 2/0A