上海大學(xué)2015-2016秋測試技術(shù)考試復(fù)習(xí)提綱課件

1、復(fù)習(xí)提綱(15-16學(xué)年秋機械工程測試、信息、信號處理）上海大學(xué)機自學(xué)院機自系上海大學(xué)機自學(xué)院機自系15-16秋試卷試題類型（評分標(biāo)準）秋試卷試題類型（評分標(biāo)準）n一、判斷題一、判斷題.(本大題共本大題共15小題，每小題小題，每小題1分；共分；共15分分)n二、單項選擇題二、單項選擇題(本大題共本大題共15小題小題,每小題每小題1分分,共共15分分) n三填空（本大題共三填空（本大題共15空，每空空，每空1分，共分，共15分）分）n四、問答題（本大題共四、問答題（本大題共5小題小題,每小題每小題5分；共分；共25分）分）n五五.計算題（本大共計算題（本大共6小題小題, 每題每題5分，共分，共3

2、0分）分）（計算過程保留（計算過程保留4位小數(shù)，結(jié)果保留位小數(shù)，結(jié)果保留2位小數(shù)）位小數(shù)）機械工程測試技術(shù)復(fù)習(xí)機械工程測試技術(shù)復(fù)習(xí)1)測試的測試的基本任務(wù)基本任務(wù)是獲取有用的信息，濾去無是獲取有用的信息，濾去無用信息（噪聲）。用信息（噪聲）。2)信號是信息的載體。有用信號，無用信號，信號是信息的載體。有用信號，無用信號，干擾信號。干擾信號。3)信號：信號：電信號、光信號、機械信號電信號、光信號、機械信號4)傳感器：傳感器： 作用于被測量，能按一定規(guī)律將被作用于被測量，能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值加以輸出。測量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值加以輸出。第一章、信號及其描述第一章、信號及其描述第一

3、節(jié)、信號的分類與描述第一節(jié)、信號的分類與描述測試信號可以分為測試信號可以分為確定性信號確定性信號和非和非確定性信號確定性信號（隨機信號）（隨機信號）兩類確定性信號來加以表示。兩類確定性信號來加以表示。確定性信號確定性信號可以分為周期信號可以分為周期信號與與 非周期信號。非周期信號。確定性信號（確定性信號（可以用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述）可以用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述）非確定性信號（非確定性信號（不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述）不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述）周期信號周期信號 n非周期信號：非周期信號：n1、準周期信號的頻譜是離散的，無基頻。、準周期信號的頻譜是離散的，無基頻。n特點：特點：fn/fm 為無理數(shù)。為無理數(shù)。n信

4、號信號 x(t)=5+coswt+cos1.41wt是屬于非確定是屬于非確定性信號中的準周期信號。性信號中的準周期信號。n2、瞬變信號、瞬變信號 0 x tx tnT( )1tx ten信號描述可采用信號描述可采用時域描述、頻域描述和幅時域描述、頻域描述和幅值域值域描述三種方法描述三種方法。n時域信號時域信號: :反映幅值隨時間變化的關(guān)系反映幅值隨時間變化的關(guān)系n頻域信號：頻域信號：將時域信號通過某種方法轉(zhuǎn)換將時域信號通過某種方法轉(zhuǎn)換成頻域描述信號。即以頻率為獨立變量來成頻域描述信號。即以頻率為獨立變量來描述信號。以研究信號的頻率結(jié)構(gòu)和各頻描述信號。以研究信號的頻率結(jié)構(gòu)和各頻率成分的幅值、相位

5、關(guān)系。率成分的幅值、相位關(guān)系。 n時域描述時域描述 x(t) Rx() Rxy() x () xy()n頻域描述頻域描述 X(f)(X(w) Y(f) (Y(w) Sx(f), Sxy(f) 2y(f) 2xy(f)n幅值域描述幅值域描述 x 2x 2x (x) 第二節(jié)、周期信號與離散頻譜第二節(jié)、周期信號與離散頻譜n確定性周期信號時域描述可通過傅里葉級數(shù)展開轉(zhuǎn)換為確定性周期信號時域描述可通過傅里葉級數(shù)展開轉(zhuǎn)換為頻域描述。其頻譜的每條譜線只在基波頻率的整數(shù)倍上頻域描述。其頻譜的每條譜線只在基波頻率的整數(shù)倍上出現(xiàn)，各頻率分量的幅值表示該諧波的幅值。出現(xiàn)，各頻率分量的幅值表示該諧波的幅值。n非周期瞬

6、變信號時域描述可通過傅里葉變換轉(zhuǎn)換為頻域非周期瞬變信號時域描述可通過傅里葉變換轉(zhuǎn)換為頻域描述。描述。n傅立葉級數(shù)：三角函數(shù)展開式、指數(shù)函數(shù)描述傅立葉級數(shù)：三角函數(shù)展開式、指數(shù)函數(shù)描述一、周期信號的頻譜的特點：一、周期信號的頻譜的特點：p25 1、離散性：離散性：周期信號的頻譜是離散的。周期信號的頻譜是離散的。 2、基波性（諧波性）基波性（諧波性） ：每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整數(shù)倍上，基波頻率是諸分量頻率的公約數(shù)。數(shù)倍上，基波頻率是諸分量頻率的公約數(shù)。 3、收斂性（有界性）收斂性（有界性） ：其頻譜的大小是隨著頻率的增大其頻譜的大小是隨著頻率的增大而減小。而減小。各

7、頻率分量的譜線高度表示該諧波分量的幅值各頻率分量的譜線高度表示該諧波分量的幅值和相位角。和相位角。 周期信號的周期計算：周期信號的周期計算：1、如一周期信號有、如一周期信號有50HZ,150HZ,250HZ,300HZ.求該信求該信號的周期。號的周期?；l：基頻：50HZ, 所以，周期所以，周期T=1/50=0.02(s)2、如一周期信號有、如一周期信號有50HZ,75HZ,150HZ,250HZ,300HZ.求該信號的周期。求該信號的周期。最大公約數(shù)為最大公約數(shù)為 25則則 基頻頻率：基頻頻率：25 HZ, 所以，則信號周期所以，則信號周期T=1/25=0.04(s)三角函數(shù)展開式：三角函數(shù)

8、展開式： 0001( )cossinnnx taanw tbnw t x(t)時域信號周期與基頻的關(guān)系為： T0=1/f1=2/1常值分量常值分量 0020021( )TTax t dtT (直流分量直流分量)0020022( )cosTTnax ttdtT002022( )sinnTTnbx ttdtT 001( )sin()nnnx taAnt22,nnnnnnaAabtgbnAn( )nAf幅頻譜圖( )nf 表示表示n次諧波上的幅值，次諧波上的幅值， 相角相角 相頻譜圖相頻譜圖100)cos()(nnntnAatxtgn=bn/an 0( )jntnx tC e0, 1, 2 njnn

9、RnInCCjCC e22nnRnICCCnInnRCarctgC 復(fù)指數(shù)函數(shù)表示 （n=） (2)指數(shù)指數(shù) 雙頻譜雙頻譜(+ )，是復(fù)頻譜，是復(fù)頻譜幅頻譜為偶函數(shù)，相譜為奇函數(shù)。幅頻譜為偶函數(shù)，相譜為奇函數(shù)。復(fù)指數(shù)函數(shù)展開形式頻譜為雙邊譜，雙邊幅頻復(fù)指數(shù)函數(shù)展開形式頻譜為雙邊譜，雙邊幅頻譜為偶函數(shù)，雙邊相頻譜為奇函數(shù)。譜為偶函數(shù)，雙邊相頻譜為奇函數(shù)。 001,2nnCACa(3)三角和指數(shù)的關(guān)系：三角和指數(shù)的關(guān)系：(1)三角三角 單頻譜（單頻譜（0+）三角函數(shù)展開形式頻譜為單邊譜，頻譜包含三角函數(shù)展開形式頻譜為單邊譜，頻譜包含為幅頻譜和相頻譜。為幅頻譜和相頻譜。二、非周期信號二、非周期信號（

10、瞬變信號和準周期信（瞬變信號和準周期信號）號）( )nAf幅頻譜圖( )nf相頻譜圖相頻譜圖非周期瞬態(tài)變化信號頻譜特點：非周期瞬態(tài)變化信號頻譜特點：1、連續(xù)性、連續(xù)性 2、基頻無限小，、基頻無限小，3、 表示單位頻寬上的幅值表示單位頻寬上的幅值 ( )X f 周期信號周期信號 傅立葉級數(shù)，傅立葉級數(shù)， 非周期信號非周期信號 傅立葉變換傅立葉變換2( )( )jftX fx t edt2( )( )jftx tX f edf 正變換正變換 逆變換逆變換 ( )x t( )( )XX f()( )2( ),( )( )jfX fXX fx fe三、傅立葉變換的主要性質(zhì)p301、奇偶虛實性、奇偶虛實

11、性 2、對稱性、對稱性 3、線性疊加性線性疊加性，4、時間尺度改變性時間尺度改變性 (信號錄制情況信號錄制情況) (頻譜問題）頻譜問題）x(kt) X(f/k) /k 時間壓縮和擴展（快錄慢放和慢錄快放在頻域的變化時間壓縮和擴展（快錄慢放和慢錄快放在頻域的變化情況。情況。32頁圖頁圖115）三、傅立葉變換的主要性質(zhì)p30020)()(ftefXttx)()(020ffXetxtf5、時移、時移7、卷積特性、卷積特性 x(t)y(t) X(f)*Y(f)6、頻移、頻移8.微分和積分特性微分和積分特性 (1)主要特征參數(shù)（主要特征參數(shù)（單位）單位）均值均值(常值分量常值分量)x：均值表示信號的平均

12、值。其性質(zhì)反均值表示信號的平均值。其性質(zhì)反映了信號直流分量。映了信號直流分量。 方差方差x2（波動分量）：（波動分量）：其性質(zhì)反映了信號繞均值的波其性質(zhì)反映了信號繞均值的波動程度。動程度。 標(biāo)準差標(biāo)準差x均方值均方值x2（信號強度（信號強度信號平均功率信號平均功率）：）：均方值表示均方值表示信號的平方平均值。信號的平方平均值。均方根值均方根值三者關(guān)系：三者關(guān)系：x2 = x2 +x2(2)概率密度函數(shù)概率密度函數(shù)p(x)概率密度函數(shù)幅值在指定區(qū)間的概率概率密度函數(shù)幅值在指定區(qū)間的概率。自、互相關(guān)函數(shù)自、互相關(guān)函數(shù),相關(guān)系數(shù)。相關(guān)系數(shù)。自、互功率譜密度函數(shù)，相干函數(shù)。自、互功率譜密度函數(shù)，相干函

13、數(shù)。（3）精確度：包含精密度和準確度綜合影響。）精確度：包含精密度和準確度綜合影響。 精密度（評定隨機誤差）表示測試的重復(fù)性。精密度（評定隨機誤差）表示測試的重復(fù)性。準確度（評定系統(tǒng)誤差）表示測試結(jié)果偏離真準確度（評定系統(tǒng)誤差）表示測試結(jié)果偏離真實值的程度。實值的程度。3 原則可消失系統(tǒng)中的粗大誤差。原則可消失系統(tǒng)中的粗大誤差。 第二章、測試裝置的基本特征第二章、測試裝置的基本特征n靜態(tài)測量系統(tǒng)靜態(tài)測量系統(tǒng) 輸入輸出可用代數(shù)方程式輸入輸出可用代數(shù)方程式n動態(tài)測量系統(tǒng)動態(tài)測量系統(tǒng) 輸入輸出可用微分方程式輸入輸出可用微分方程式【時時域域】 （傳遞函數(shù)，頻率響應(yīng)函數(shù)（傳遞函數(shù)，頻率響應(yīng)函數(shù)【復(fù)頻域復(fù)

14、頻域】）靜態(tài)特征評定指標(biāo)：靜態(tài)特征評定指標(biāo)：n測量范圍：測量范圍：一般而言測量范圍愈大，其靈敏度低一些。一般而言測量范圍愈大，其靈敏度低一些。 n線性度：線性度：標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度就是線性度標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度就是線性度f。 A-量程量程 Bmax標(biāo)定曲線與擬合直線的最大偏離量標(biāo)定曲線與擬合直線的最大偏離量n f =Bmax/A100%3、靈敏度：、靈敏度：當(dāng)測試裝置的輸入當(dāng)測試裝置的輸入x有一增量有一增量x,引起輸出引起輸出y發(fā)生相應(yīng)發(fā)生相應(yīng)變化變化y時時,定義定義: n S=y/x（線性：常數(shù)；非線性：變量）（線性：常數(shù)；非線性：變量）一般一般S不能太大，因為不能太大，因

15、為S ，測量范圍，測量范圍 測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍一般就越小。測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍一般就越小。 6、重復(fù)性：、重復(fù)性：測試系統(tǒng)在輸入量按同一方向作全量程多次測試系統(tǒng)在輸入量按同一方向作全量程多次測試時所得特性曲線不一致性程度。測試時所得特性曲線不一致性程度。一臺儀器的重復(fù)性很好，但測得的結(jié)果并不準確，這是由一臺儀器的重復(fù)性很好，但測得的結(jié)果并不準確，這是由于存在系統(tǒng)誤差的緣故。于存在系統(tǒng)誤差的緣故。 重復(fù)性差從產(chǎn)生誤差而言，主要是由隨機誤差所產(chǎn)生重復(fù)性差從產(chǎn)生誤差而言，主要是由隨機誤差所產(chǎn)生7、回程誤差：、回程誤差：在正反行程期間輸出在正反行程期間輸出-輸入特性曲線不重合

16、輸入特性曲線不重合的程度可用回程誤差。的程度可用回程誤差。8。分辨力：。分辨力：測試系統(tǒng)所能檢測輸入信號的最小變化能力測試系統(tǒng)所能檢測輸入信號的最小變化能力。其他（其他（p47-48）動態(tài)特征參數(shù)：動態(tài)特征參數(shù)： 一階系統(tǒng)一階系統(tǒng):時間常數(shù)時間常數(shù) ( (盡量取得小一盡量取得小一些些 ） ， 二階系統(tǒng)二階系統(tǒng):固有頻率固有頻率n(n(盡量取得大一些盡量取得大一些 ）和阻尼比和阻尼比（0.650.650.75)0.75)1、線性系統(tǒng)（線性不變系統(tǒng)）：、線性系統(tǒng)（線性不變系統(tǒng)）：0111)(.)()(atyatyatyannnn0111)(.)()(btxbtxbtxbmmmm(ansn+an-1

17、sn-1+a1s+a0)Y(s)=(bmsm+bm-1sm-1+b1s+b0)X(s),n 一階線性測量系統(tǒng)（一階線性測量系統(tǒng)（），二階線性測量系統(tǒng)（），二階線性測量系統(tǒng)（）2、線性系統(tǒng)的特征：、線性系統(tǒng)的特征：線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)5項主要特性：項主要特性：疊加性疊加性頻率保持性頻率保持性: 任何線性測試裝置的輸出信號的任何線性測試裝置的輸出信號的頻率總等于輸入信號的頻率。頻率總等于輸入信號的頻率。 比例特性比例特性、微分特性、積分特性微分特性、積分特性。其中其中疊加性疊加性、頻率保持性頻率保持性兩項是在測量工作中具兩項是在測量工作中具有更為重要作用。有更為重要作用。x(t)x(t)系統(tǒng)1x(t)

18、2y(t)1y(t)2y(t)3、傳遞函數(shù)，當(dāng)初始條件為零，則、傳遞函數(shù)，當(dāng)初始條件為零，則 ( )( )( )Y sH sX s輸出拉普拉氏變換輸入拉普拉氏變換系統(tǒng)穩(wěn)定條件，分母中系統(tǒng)穩(wěn)定條件，分母中s的冪次數(shù)（的冪次數(shù)（n）要大于）要大于分子中的分子中的s的冪次數(shù)（的冪次數(shù)（m）H(s)=Y(s)/X(s)，H(s)和輸入無關(guān)和輸入無關(guān)，當(dāng)輸入減小時，輸出，當(dāng)輸入減小時，輸出和輸入比不會改變。和輸入比不會改變。傳遞函數(shù)有以下幾個特點傳遞函數(shù)有以下幾個特點 （1）H(s)和輸入和輸入x(t)的的大小和大小和具體表達式無關(guān)，具體表達式無關(guān)，二者拉二者拉普拉斯變換的。普拉斯變換的。（2）不同的物

19、理系統(tǒng)可以有相同的傳遞函數(shù)）不同的物理系統(tǒng)可以有相同的傳遞函數(shù) （3）傳遞函數(shù)與微分方程等價。）傳遞函數(shù)與微分方程等價。 (4)對于實際的物理系統(tǒng)，輸入對于實際的物理系統(tǒng)，輸入x(t)和輸出和輸出y(t)都具有各都具有各自的量綱。自的量綱。（5）傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H（s)中的分母取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。中的分母取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。分母分母中最高冪次中最高冪次n代表系統(tǒng)微分方程的階數(shù)。代表系統(tǒng)微分方程的階數(shù)。( )( )( )YHX輸出信號的傅立葉變換輸入信號的傅立葉變換()(),()()YAAX( )( )( ),( )yx ()( )( )jHAe 復(fù)頻域描述。復(fù)頻域描述。頻率特征函數(shù)頻率特征函數(shù) 相

20、頻特征相頻特征幅頻特征幅頻特征4、頻率響應(yīng)函數(shù)。、頻率響應(yīng)函數(shù)。 用頻率用頻率域（復(fù)頻域）來描述和考慮系統(tǒng)的特性。域（復(fù)頻域）來描述和考慮系統(tǒng)的特性。 ()( )H jH5、頻率響應(yīng)特征：、頻率響應(yīng)特征：6、系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)、系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)（對前、后系統(tǒng)的輸入和輸出阻值有一定要求）：（對前、后系統(tǒng)的輸入和輸出阻值有一定要求）：串聯(lián)11( )( )( )( )nniiiiH sH sHH 并聯(lián) 11( )( )( )( )nniiiiH sH sHH)()()()()(4321AAAAA)()()()()(432121( )1A( )arctg 7、一階系統(tǒng)() 時間常數(shù)越小越好K8、二階系統(tǒng)

21、 固有頻率盡量取得大一固有頻率盡量取得大一些，阻尼系數(shù)些，阻尼系數(shù)0.650.75(0.60.8),n 2222114nnA221nna rctg K 0sinyy tX At 0sinxx tXt y tx th th(t)系數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)系數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)9、任一輸入的響應(yīng)10、不失真條件，、不失真條件， 00y tA x tt 000AAt 常數(shù)，當(dāng)當(dāng) 時時00t ( )( )( ),( )yx yxx 0yxxt 0AA常數(shù) 當(dāng)當(dāng) 時時00t ， ,n 11、 ，動態(tài)特性參數(shù)的測試：，動態(tài)特性參數(shù)的測試： 頻率響應(yīng)法，階躍響應(yīng)法。頻率響應(yīng)法，階躍響應(yīng)法。 0)(t第三章第三章 常用傳感器

22、與敏感元件常用傳感器與敏感元件第四章第四章 信號調(diào)理與記錄信號調(diào)理與記錄 傳感器：能將被測量變化按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)化成同種傳感器：能將被測量變化按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)化成同種或別種量值額器件。或別種量值額器件。n被測量分類：位移：大位移，光柵、容柵被測量分類：位移：大位移，光柵、容柵,磁柵磁柵,感感應(yīng)同步器。小位移：電容、電感、電阻應(yīng)變片。應(yīng)同步器。小位移：電容、電感、電阻應(yīng)變片。 力：壓電、電阻應(yīng)變片。力：壓電、電阻應(yīng)變片。 溫度：熱電偶、溫度：熱電偶、 鉑電阻等。鉑電阻等。n工作原理分類：機械式、電氣式、光學(xué)式、光電式、工作原理分類：機械式、電氣式、光學(xué)式、光電式、流體式流體式 第一節(jié) 常用傳感器

23、分類n信號變換特征：信號變換特征： 物性型：敏感元件本身物理化學(xué)性質(zhì)的變化來實現(xiàn)信物性型：敏感元件本身物理化學(xué)性質(zhì)的變化來實現(xiàn)信號變化（壓電式，熱電偶，水銀溫度計等）。號變化（壓電式，熱電偶，水銀溫度計等）。 結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參量的變化而實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參量的變化而實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換（電阻應(yīng)變片、電容式、電感式等）（電阻應(yīng)變片、電容式、電感式等）n能量關(guān)系：能量關(guān)系： 能量轉(zhuǎn)換型：直接將被測量輸入能量使其工作（無源能量轉(zhuǎn)換型：直接將被測量輸入能量使其工作（無源傳感器），（熱電偶、光電池等）傳感器），（熱電偶、光電池等） 能量控制型：從外部供給輔助能量使傳感器工作。能量控制型：

24、從外部供給輔助能量使傳感器工作。（有源傳感器）（如電阻應(yīng)變片中電阻電橋）（有源傳感器）（如電阻應(yīng)變片中電阻電橋） 渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器 。n輸出信號分類：模擬式，數(shù)字式，開關(guān)式、脈沖式輸出信號分類：模擬式，數(shù)字式，開關(guān)式、脈沖式第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容、電感式傳感器電阻、電容、電感式傳感器 n變阻器式（電位差計）變阻器式（電位差計）原理：電位器原理原理：電位器原理 不考慮負載不考慮負載時為線性關(guān)系，考慮負載時存在著非線性誤差，時為線性關(guān)系，考慮負載時存在著非線性誤差， n電阻應(yīng)變片式：半導(dǎo)體、金屬：金屬絲、箔式。電阻應(yīng)變片式：半導(dǎo)體、金屬：金屬絲、箔

25、式。電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 靈敏度靈敏度 1+2+E。-泊桑比泊桑比（泊松比）（泊松比） -壓阻系數(shù)壓阻系數(shù) n金屬電阻應(yīng)變片由基片（基底）、電阻絲（敏感柵）、金屬電阻應(yīng)變片由基片（基底）、電阻絲（敏感柵）、引線和覆蓋層組成。引線和覆蓋層組成。 n金屬：金屬絲、箔式電阻應(yīng)變片主要是幾何尺寸的改金屬：金屬絲、箔式電阻應(yīng)變片主要是幾何尺寸的改變（變（機械應(yīng)變效應(yīng)機械應(yīng)變效應(yīng)）n半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片：半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片：壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)（電阻率的變化和（電阻率的變化和壓阻壓阻系數(shù)系數(shù) 變化）變化）RRllRRK電橋電橋1、按激勵電壓的性質(zhì)：直流、交流：半橋單臂溫、按激勵電壓的性質(zhì)：直流、交流：半橋單臂溫度補

26、償，半橋雙臂和全橋度補償，半橋雙臂和全橋2、按輸出形式：平衡橋式電橋，不平衡橋式電橋。、按輸出形式：平衡橋式電橋，不平衡橋式電橋。電橋輸出一般為電壓大小。電橋輸出一般為電壓大小。通式：通式：，)(443210RRRRRRRRUUe)(443210eKUU（交流電橋，交流電源載波，輸出已交流電橋，交流電源載波，輸出已調(diào)制信號）調(diào)制信號）1324R RR R1324ZZZZ1324直流電橋平衡：直流電橋平衡：交流電橋平衡：交流電橋平衡：，（對邊阻值相乘等于鄰邊阻值相乘）（對邊阻值相乘等于鄰邊阻值相乘） （對邊阻抗相乘等于鄰邊阻抗相乘）（對邊阻抗相乘等于鄰邊阻抗相乘） )(443210RRRRRRR

27、RUUe)(443210eKUU調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)（同步幅值調(diào)制與解調(diào)（同步幅值調(diào)制與解調(diào)（P133頁）頁） 調(diào)制：使一個信號的某些參數(shù)（如信號幅調(diào)制：使一個信號的某些參數(shù)（如信號幅值、頻率或相位）在另一個信號的控制下值、頻率或相位）在另一個信號的控制下而發(fā)生變化的過程。而發(fā)生變化的過程。載波的頻率一般一定載波的頻率一般一定要大于被測信號的最大頻率的要大于被測信號的最大頻率的10倍以上。倍以上。 1.調(diào)幅調(diào)幅：將載波與測試信號（調(diào)制信號）相：將載波與測試信號（調(diào)制信號）相乘，使載波高頻信號的幅值隨測試信號的乘，使載波高頻信號的幅值隨測試信號的變化而變化。變化而變化。2.調(diào)頻調(diào)頻：頻率隨測試信

28、號的變化而變化。：頻率隨測試信號的變化而變化。3.調(diào)相調(diào)相調(diào)幅波 mxx t y t習(xí)題習(xí)題常用解調(diào)：常用解調(diào)：檢波：檢波：直流檢波（整流檢波）直流檢波（整流檢波）（要求（要求信號都大于信號都大于零，零，經(jīng)直流平移后才能采用此方法進行解調(diào)經(jīng)直流平移后才能采用此方法進行解調(diào)），），n 相敏檢波相敏檢波、可以、可以對正、負信號進行檢波對正、負信號進行檢波的檢的檢波電路，恢復(fù)被測信號的幅值和極性（形狀恢復(fù)，波電路，恢復(fù)被測信號的幅值和極性（形狀恢復(fù)，大小可以不同）大小可以不同） n鑒頻（調(diào)頻解調(diào)）鑒頻器鑒頻（調(diào)頻解調(diào)）鑒頻器動態(tài)電阻應(yīng)變儀（動態(tài)電阻應(yīng)變儀（p137)（輸出信號為調(diào)幅波）（輸出信號為調(diào)

29、幅波）試件電橋放大相敏檢波低通顯示記錄振蕩器濾波器：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、濾波器：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。帶阻濾波器。(低通濾波器和高通濾波器為基低通濾波器和高通濾波器為基本形式）本形式）帶通濾波器帶通濾波器 (在滿足一定條件下在滿足一定條件下低通濾波器和高低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)通濾波器串聯(lián)) 條件：條件：f低通低通f高通高通帶阻濾波器帶阻濾波器 (在滿足一定條件下低通濾波器和高在滿足一定條件下低通濾波器和高通濾波器并聯(lián)通濾波器并聯(lián)) 條件：條件：f低通低通f高通高通響應(yīng)建立時間響應(yīng)建立時間 和帶寬和帶寬B成反比。成反比。eTeT B 常數(shù)常數(shù)基本參數(shù)

30、：基本參數(shù)：a、紋波幅度、紋波幅度(起伏變化起伏變化) ，b、截止頻率、截止頻率 fc ， 所對應(yīng)的頻率，衰減所對應(yīng)的頻率，衰減-3dB 02A00220lgAA3dB。D、中心頻率、中心頻率f0nfQBE、品質(zhì)因數(shù)、品質(zhì)因數(shù)Q （選擇性）（選擇性） 圖示圖示 140頁頁 其各項參數(shù)的意義。其各項參數(shù)的意義。B=fc2-fc1 210ccfff C、帶寬、帶寬B，n例：設(shè)計一帶通濾波器，其中心頻率為f0800Hz,采用1/3倍頻程濾波方式，試求該濾波器的上、下截止頻率，帶寬和品質(zhì)因數(shù)。n解：fc221/3fc1 f0=squr(fc1fc2)=800n fc1squr(21/3)=800n f

31、c1=800/ 1.1225=712.69Hz713Hznfc2= 21/3fc1 =712.6921/3=897.93Hz898HznB=fc2-fc1=898-713=185HznQ=f0/B=800/185=4.32n答：該濾波器的上、下截止頻率答：該濾波器的上、下截止頻率898Hz和和713Hz，帶寬帶寬185Hz和品質(zhì)因數(shù)和品質(zhì)因數(shù)4.32。25 想用一個一階系統(tǒng)作想用一個一階系統(tǒng)作100Hz正弦信號的測量，如要正弦信號的測量，如要限制振幅誤差在限制振幅誤差在5以內(nèi)，則時間常數(shù)應(yīng)取多少？若用以內(nèi)，則時間常數(shù)應(yīng)取多少？若用該系統(tǒng)測試該系統(tǒng)測試50Hz正弦信號，問此時的振幅誤差和相角正弦

32、信號，問此時的振幅誤差和相角差是多少？差是多少？解：解：21()1()A1()0.05A w0.000523329. 020005.0)(1 A2-3求周期信號求周期信號x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45o(/4)通過通過傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為H(s)=1/(0.005s+1)的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。應(yīng)。解：周期信號解：周期信號x(t)=x1(t)+x2(t)其中其中x1(t)= 0.5cos10t，x2(t)= 0.2cos(100t-/4)，1=10，2=100傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為H(s)=1/(0.005s+1)的裝置的幅頻特性和相的裝置的幅

33、頻特性和相頻特性為頻特性為(=0.005）：）： )005.0arctan()()005.0(11)(2A則則x1(t)、x2(t)兩信號經(jīng)過該裝置后引起的幅值增兩信號經(jīng)過該裝置后引起的幅值增益和相位滯后分別為：益和相位滯后分別為： )86.2(05.0)10005.0arctan()10(9988.0)10005.0(11)10(02 A )36.26(46. 0)100005. 0arctan()100(8944. 0)100005. 0(11)100(02 A周期信號周期信號x(t)通過裝置后的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為：通過裝置后的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為： y1(t)=A(10)0.5cos10t+（10） =0

34、.499 cos(10t-0.05) y2(t)= A(100)0.2cos100t-/4+（100） =0.179cos(100t-1.25) y(t)= y1(t)+ y2(t) =0.499 cos(10t-0.05)+0.179cos(100t-1.25) 1.25rad（71.620）n已知某信號的傅里葉級數(shù)展開式為已知某信號的傅里葉級數(shù)展開式為n試求該信號的基波頻率為多少試求該信號的基波頻率為多少Hz、直流分量、直流分量、第一至第三次諧波分量的幅值，并繪出其幅頻第一至第三次諧波分量的幅值，并繪出其幅頻譜圖和相頻譜圖。譜圖和相頻譜圖。)30cos(3)30sin(4(10)(1ntn

35、ntntxn二、 電容式傳感器 n極距變化型（非線性）靈敏度高，輸入和輸出極距變化型（非線性）靈敏度高，輸入和輸出線性范圍?。Q定了其工作范圍?。?。線性范圍?。Q定了其工作范圍?。?。n靈敏度：靈敏度： n介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型 （線性）（線性）n面積變化型面積變化型 （線性）（線性）n容柵式，大位移。容柵式，大位移。AC0201AddCS差動式傳感器特點：差動式傳感器特點：n1.精確度提高精確度提高n2.線性范圍擴大，改善線性線性范圍擴大，改善線性 n3.提高靈敏度提高靈敏度 (比一般變壓器式高一倍比一般變壓器式高一倍)n4.穩(wěn)定性更好穩(wěn)定性更好 n5.使用方便使用方便 三 電感式傳感器 n自感

36、型自感型 ， 靈敏度靈敏度 W-匝數(shù)，匝數(shù)，A面積，面積， 氣隙長度，氣隙長度， 0- 空氣空氣磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率差動型、雙螺管線圈差動型。差動型、雙螺管線圈差動型。2mLR1002nmilRuAu A20022w u AdLd n渦流型渦流型 非接觸，我們主要講了反射式渦流非接觸，我們主要講了反射式渦流傳感器（不受油污等介質(zhì)影響）傳感器（不受油污等介質(zhì)影響） 變化、測位移，磁導(dǎo)率變化、測位移，磁導(dǎo)率u、探傷，電阻率、探傷，電阻率p、材料鑒別。材料鑒別。n互感型差動變壓器式傳感器螺管形差動互感型差動變壓器式傳感器螺管形差動變壓器。變壓器。優(yōu)點：優(yōu)點：1、線性范圍大，線性范圍大，2靈敏度提高（增加一靈

37、敏度提高（增加一倍）、倍）、3、精度高，、精度高，4、穩(wěn)定性好（抗干、穩(wěn)定性好（抗干擾性好），擾性好），5、分辨率高（高達、分辨率高（高達0.1微米）微米）6。測量范圍提高測量范圍提高 (差動優(yōu)點類似）差動優(yōu)點類似）第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器一、一、磁電式傳感器磁電式傳感器磁電式傳感器是把被測量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的磁電式傳感器是把被測量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的一種轉(zhuǎn)換器。一種轉(zhuǎn)換器。感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢e e為為dtdWesinWBlve B-磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度 l單匝線圈有效長度單匝線圈有效長度W線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) v相對運動速

38、度相對運動速度A單匝線圈的截面積單匝線圈的截面積 線圈運動方向與磁場方向夾角線圈運動方向與磁場方向夾角n壓電效應(yīng)：正壓電效應(yīng) 外力電荷電場，逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）(p90)電場變化機械變化（幾何尺寸變化）n應(yīng)用 力傳感器、加速度傳感器。前置放大器的作用有兩點前置放大器的作用有兩點; ;其一是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出其一是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出; ;其二是放大傳感器輸出的微弱電信號。其二是放大傳感器輸出的微弱電信號。n串聯(lián)串聯(lián) C=C1/2 u=2u1 輸出電壓增大，提高電壓靈敏度。輸出電壓增大，提高電壓靈敏度。 減小減小 動態(tài)特性響應(yīng)增加。動態(tài)特性響應(yīng)增加。n并聯(lián)

39、并聯(lián)輸出電荷增大，提高電荷靈敏度。輸出電荷增大，提高電荷靈敏度。 變大，變大，動態(tài)性能略低，宜于測緩變信號，以電荷動態(tài)性能略低，宜于測緩變信號，以電荷輸出。輸出。1212,QQQCCRC1212QQQQ1212CCCC1QuuCRCn壓電式傳感器的前置放大器有兩種形式壓電式傳感器的前置放大器有兩種形式 ：電壓放大器和電荷放大器。電壓放大器和電荷放大器。電壓放大器：輸出電壓與輸入電壓成正比，電壓放大器：輸出電壓與輸入電壓成正比，輸出輸出電壓與電纜分布電容有關(guān)電壓與電纜分布電容有關(guān)。 電荷放大器，輸出電壓與輸入電荷成正比，電荷放大器，輸出電壓與輸入電荷成正比，電電纜分布電容可以忽略纜分布電容可以忽

40、略。電荷放大器電路的電纜長電荷放大器電路的電纜長度變化的影響不大，幾乎可以忽略不計，故而電度變化的影響不大，幾乎可以忽略不計，故而電荷放大器應(yīng)用日益廣泛。荷放大器應(yīng)用日益廣泛。uy-q/Cf三三 熱電式傳感器熱電式傳感器熱電式熱電式熱電式熱電式熱阻式熱阻式測溫傳感器測溫傳感器變換方式變換方式（1 1）熱電偶溫度傳感器熱電偶溫度傳感器:熱電偶兩結(jié)點所產(chǎn)熱電偶兩結(jié)點所產(chǎn)生的總的生的總的熱電勢熱電勢等于熱端熱電勢與冷端熱電等于熱端熱電勢與冷端熱電勢勢之差之差，熱電動勢由熱電動勢由溫差電勢和接觸電勢溫差電勢和接觸電勢兩兩部分所組成。部分所組成。B. 熱電偶回路有以下特點：熱電偶回路有以下特點：1)1)

41、均質(zhì)導(dǎo)體定律（用于檢查熱電偶材質(zhì)）均質(zhì)導(dǎo)體定律（用于檢查熱電偶材質(zhì)） 2)若熱電偶兩接點溫度相同，則盡管導(dǎo)體若熱電偶兩接點溫度相同，則盡管導(dǎo)體A、B的材料的材料不同，熱電偶回路中的總不同，熱電偶回路中的總熱電動勢為零。熱電動勢為零。3)熱電偶熱電偶AB的熱電動勢與導(dǎo)體的熱電動勢與導(dǎo)體A、B的中間溫度無關(guān)，的中間溫度無關(guān)，而只與接點溫度有關(guān)。而只與接點溫度有關(guān)。4）熱電偶）熱電偶AB在接點溫度在接點溫度T1,T3時的熱電動勢，等于熱時的熱電動勢，等于熱電偶電偶AB在接點溫度在接點溫度T1,T2和和T2,T3時的熱電動勢總和。時的熱電動勢總和。 Eab(T1,T3)=Eab(T1,T2)+Eab(

42、T2,T3)5)中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律(用于實際測溫的引出線）用于實際測溫的引出線）6)標(biāo)準電極定律（用于選配熱電偶）標(biāo)準電極定律（用于選配熱電偶） 利用此公式進行計算利用此公式進行計算Eab(T1,T3)=Eab(T1,T2)+Eab(T2,T3) 第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器1)1)光敏傳感器通常是指能光敏傳感器通常是指能敏感敏感到由到由紫外線到紅外紫外線到紅外線光的光能量線光的光能量，并能將，并能將光能轉(zhuǎn)化光能轉(zhuǎn)化成電信號的器件。成電信號的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) ：在光照作用下，其導(dǎo)電性能（電阻在光照作用下，

43、其導(dǎo)電性能（電阻率）發(fā)生變化的現(xiàn)象，又稱光導(dǎo)效應(yīng)。（率）發(fā)生變化的現(xiàn)象，又稱光導(dǎo)效應(yīng)。（光敏電阻）光敏電阻）光生伏打效應(yīng)：在光照作用下，能使物體產(chǎn)生一定光生伏打效應(yīng)：在光照作用下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象。（如光電池）方向的電動勢的現(xiàn)象。（如光電池）光光電電效效應(yīng)應(yīng)外光電效應(yīng)：物體內(nèi)的電子從物體表面躍出的現(xiàn)象，外光電效應(yīng)：物體內(nèi)的電子從物體表面躍出的現(xiàn)象，也稱光電子發(fā)射效應(yīng)。（如光電管和光電倍增管）也稱光電子發(fā)射效應(yīng)。（如光電管和光電倍增管）第六節(jié)第六節(jié) 光柵傳感器光柵傳感器 莫爾條紋是如何形成的？莫爾條紋重要特性是莫爾條紋是如何形成的？莫爾條紋重要特性是什么？如何進行細分和辨向？什

44、么？如何進行細分和辨向？由主光柵和指示光柵疊加將形成一組條紋稱為由主光柵和指示光柵疊加將形成一組條紋稱為莫爾條紋。莫爾條紋。n誤差平均效應(yīng)誤差平均效應(yīng) /squr(n)n莫爾條紋與光柵移動一一對應(yīng)關(guān)系（大小和莫爾條紋與光柵移動一一對應(yīng)關(guān)系（大小和方向?qū)?yīng)）方向?qū)?yīng)）n光學(xué)放大光學(xué)放大 n電信號輸出近似于正弦波，有利于電路處理。電信號輸出近似于正弦波，有利于電路處理。 HB1HBKn四倍頻電路四倍頻電路，采用兩塊（空間相差，采用兩塊（空間相差BH/4)或四塊硅光電池（空間各相差或四塊硅光電池（空間各相差BH/4)讀數(shù)讀數(shù)頭：以頭：以實現(xiàn)細分和判別方向?qū)崿F(xiàn)細分和判別方向。細分提高。細分提高計數(shù)分辨

45、率，判向可逆計數(shù)。計數(shù)分辨率，判向可逆計數(shù)。n細分提高計數(shù)分辨率，判向可逆計數(shù)。細分提高計數(shù)分辨率，判向可逆計數(shù)。計算，計算，2525條條/mm/mm， =0.04=0.04，不細分分辨率為柵，不細分分辨率為柵距，其四倍頻細分其分辨率為距，其四倍頻細分其分辨率為/4/4。細分為細分為n n倍電子細分時，其分辨率為倍電子細分時，其分辨率為/n/n。第四章第四章 信號的調(diào)理與記錄信號的調(diào)理與記錄 掌握直流、交流電橋電路掌握直流、交流電橋電路(輸出是調(diào)幅信號）的原理和輸出是調(diào)幅信號）的原理和應(yīng)用應(yīng)用了解和掌握信號調(diào)制解調(diào)原理（重點：信號調(diào)制的方式了解和掌握信號調(diào)制解調(diào)原理（重點：信號調(diào)制的方式（調(diào)幅

46、，調(diào)頻和調(diào)相），信號對調(diào)幅信號的解調(diào)的方式（調(diào)幅，調(diào)頻和調(diào)相），信號對調(diào)幅信號的解調(diào)的方式（整流檢波器和相敏檢波器等），調(diào)幅信號的推導(dǎo)和計算，（整流檢波器和相敏檢波器等），調(diào)幅信號的推導(dǎo)和計算，調(diào)制過程用畫圖加以說明等）調(diào)制過程用畫圖加以說明等）了解和掌握信號濾波器工作原理（重點：濾波的種類了解和掌握信號濾波器工作原理（重點：濾波的種類（低通，高通，帶通，帶阻四種），原理，濾波器的串（低通，高通，帶通，帶阻四種），原理，濾波器的串/并聯(lián)；實際濾波器特征參數(shù)等）并聯(lián)；實際濾波器特征參數(shù)等）了解模擬信號放大電路原理了解模擬信號放大電路原理第五章 信號處理初步 1、A/D轉(zhuǎn)換器（連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的轉(zhuǎn)換器（連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號）數(shù)字信號） 2、D/A轉(zhuǎn)換器（離散的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)換器（離散的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)模擬信號）模擬信號） 3、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)計算、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)計算4、自相關(guān)系數(shù)、互相關(guān)系數(shù)計算、自相關(guān)系數(shù)、互相關(guān)系數(shù)