机械工程测试技术基础知识点整合

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

二、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

三、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）

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。解决了周期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）

四、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

五、自相关函数的定义及其特点

1、定义：

2、特点

3、自相关图

六、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。

九、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

十、互功率谱密度函数定义及其应用

十一、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

处理方法：抗混叠滤波，提高采样频率 fs ↑↑→N↑

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

十二、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

第三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

四、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。

七、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

九、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