机械工程测试技术优秀课件

周期信号
periodic signal
周期信号的幅值可以用峰值、均值、有效值以及方差值来表示。 峰值是指信号可能出现的最大瞬时幅值；均值是动态信号在整个时 域的积分平均；方差是信号x(t)相对于其均值变化的均方值。
周期信号是按一定的间隔时间T（周期）不断重复的信号， 可用数学关系式表示： x(t)=x(tnt) 周期信号有很多表示形式，如周期性方波、锯齿波（三角 波）……等最简单的是正弦信号。
由大减小的过程中，测试装置会出现输入同一个信号，而得到不同 的两个输出信号,其最大差值称为回程误差。
测试系统误差与灵敏度
理想测试装置的特性
叠加性 superpositionality 比例性 proportionality 频率保持性 frequency retentivity
传递函数: (Transfer function) 在工程测试中，传
信号的分类
Category of Signal
信号：反映被测系统的状态
及特性。通过研究 信号的内在 的规律，可充分认识被测系统 的相互关系 。
静态信号:指
幅值不随时间变 化或变化极缓慢 的信号。
动态信号:指
瞬时幅值随时间 变化的信号。
信号
动画演示
确定性信号确定性
信号的波形随时间重复变 化，可以用数学关系式或 图表来明确描述其随时间 的变化关系。
频谱是离散的。 每条谱线只出现在基波频率的 整倍数上。 谐波幅值是随谐波频率的增加 而减少，谐波的幅值与频率是成 反比的。
静态信号
Static Signal
使被测物体与传感器电极之间的极距产生变化， 从而形成电容量的变化，实现位移的测量。是指不 随时间变化或变化极缓慢的信号。静态不变的信号 只要在被测端接上某种形式的显示仪表，由仪表指 针可直接反映信号的幅值。可用数学关系式或图表 来表示。
测量参数
力学参数：表明机器工作负荷状况的参数，力、
力矩、应力、电压等；
运动参数：表明机械运动规律的参数，位移、速
度、加速度等；
电参数：表明机器工作负荷状况的参数，电流、
电压、功率等；
工艺参数：表明加工工艺条件的有关参数，如加
工对象的加工量、温度、几何形状等。
测量方法的分类
机械测量 法
光测法 电测法等 等
测试系统的组成
课程的目的
通过测试技术的基础理论学习 和实验，培养学生能正确地选用 测试装置,进行各种物理量的测 量；
初步掌握进行动态测试的方法 和技能，为以后的生产实验和科 学研究打下一定的基础。
思考题
简述测量参数的种类。 简述测量方法有哪些？
第一章
Description of Signal
递函数是输出信号(时域)与输入信号(时域)之比。
频率响应函数：(Frequency response function)
在工程测试中，频率响应函数是输出信 号（频域）对输入信号（频域）之比。
输入
x(t)
X()
测试装置
h (t) H ( )
输出
y(t)
Y ()
h(t) y(t) x(t)
H(j) Y(j) X(j)
50Hz正弦信号波形
有效值 xrm：s 是反映信号功 率的大小。
均方值：表示信号的平均 功率。
方差
：2 信号相对wenku.baidu.com
x
于其均值变化的均
方值
周期信号的强度
峰值 xmax：指信号可 能出现的最大瞬时 幅值
均值 xav ：动态信
号在整个时域的积分 平均
周期信号的频谱特性
Frequency spectrum characteristic of periodic signal
瞬变信号
Transient signal
瞬变信号是确定性非周期性信号，如机械冲击、碰撞等。 随机过程有平稳随机过程和非平稳随机过程之分。
思考题
信号的分类。 周期信号的频谱特征。
第二章
Testing System and Principal Characteristic
测量
装置
试验 装置
组 成
动态信号
Dynamic Signal
动态信号的瞬时幅值是随时间变化的。 确定性信号的特点是信号的波形随时间重复变化。可用数 学关系式或图表来明确描述其随时间的变化关系。
其位移信号X（t）可
写为：x(t)Acosm (kt0 )
式中：A为振幅(最大值)；k为弹簧
刚度；m为质量；φ0为初始相位。 在此图中，φ0=0。
非确定性信号
亦称作随机信号。不能 用确定的数学关系式表 达，用概率和统计方法 描述。
周期性信号是幅值随时 非周期信号又
平
非
稳
平
间作周期性重复变化，即按一 称作瞬变信号。
随
稳
定的间隔时间T不断重复的信 是短暂的，可用
机
随
号，数学关系式表示：
数学关系式表示。
x(t)x(tnT )
信 号
机 信 号
动态信号的描述
Description of Dynamic Signal
根据描述信号的自变量不同可分为 时域信号和频域信号
定义：
时域表述：描述信号的幅
值随时间的变化规律，可 直 接检测或记录到的信号。
特点：
频域表述：以频率作为独
立变量的方式，也就是所谓 信号的频谱分析。
不能揭示信号的频率结构特 征。
可以反映信号的各频率成分 的幅值和相位特征。
幅频特性和相频特性
Amplitude and Phase Frequency Characteristic
频率响应函数H（jw）可以用复指数来表示，复数的模为测试装置 的幅频特性，复数的相角为相频特性。
动 画 演 示
频率响应法测量系统特性
一阶测试装置的频率响应
一阶测试的微分方程
a1dd(yt)ta0y(t)b0y(t)
机械工程测试技术课件
目录
❖绪论 ❖信号的描述 ❖测试装置的基本特性 ❖电阻应变片 ❖测量电桥 ❖电阻应变仪 ❖记录仪器
❖零件应力的测量 ❖力参数的测量 ❖运动参数的测量 ❖机械振动的测量 ❖电动机电参数的测量 ❖误差分析与数据处理
测试的基本概念
测量是指确定被测对象属性量 值为目的的全部操作。
测试是具有试验性质的测量， 或者可以理解为测量和试 验的综合。
数据 处理 装置
记录 显示
测试装置的静态特性
灵敏度：当测试装置的输入信号有微小变化时，引起 输出
信号发生微变量，则称它们的比值为灵敏度。
线性度：是指测试装置的输入和输出是否保持线性关系 线性
度=｜输出的标定值-输出的理论值｜/输出信号的变化范围 100%
回程误差： 在实际测试中，在同样的条件下，当输入信号大和