機械測試技術(shù)重點知識點總結(jié)

緒論測試：測試是具有實驗性質(zhì)的測量，或者可以理解為測量和實驗的綜合。測試技術(shù)研究的主要內(nèi)容為被測量的測量原理、測量方法、測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理四個方面。顯示記錄信號處理傳感器測試技術(shù)的組成及作用：顯示記錄信號處理傳感器觀察者反應(yīng)、控制觀者被測對象觀察者反應(yīng)、控制觀者被測對象反應(yīng)、控制1.傳感器是將被反應(yīng)、控制測信息轉(zhuǎn)換成電信號的器件，包括敏感器和轉(zhuǎn)換器兩局部。2.信號的調(diào)理環(huán)節(jié)是把來自傳感器的信號轉(zhuǎn)換成更適合進一步的傳出和處理的形式。3.信號處理環(huán)節(jié)是對來自信號調(diào)理環(huán)節(jié)的信號進行各種運算濾波和分析。4.信號顯示記錄環(huán)節(jié)是將來自信號處理環(huán)節(jié)的信號以觀察者易于觀察的形式來顯示或存儲測試的結(jié)果。5.反應(yīng)、控制環(huán)節(jié)主要用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中的測試系統(tǒng)。第1章信號及其描述信號的分類確定性信號：能用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式或圖像表達的信號。2.工程測試就是信號的獲取、加工、處理、顯示記錄及分析的過程。平穩(wěn)隨機過程：統(tǒng)計特征量不隨時間變化各態(tài)歷經(jīng)隨機過程：樣本特征量代替總體特征量3.信號的描述：時域描述〔表達式、波形〕和頻域描述〔頻譜：相頻譜、幅頻譜〕周期信號的描述、非周期信號的描述、隨機信號的描述：〔1〕周期信號與離散頻譜周期信號的頻譜特點和求取方法周期信號的頻譜特點是離散的，每條頻譜線表示一個諧波分量。2〕每條頻譜線只出現(xiàn)在基頻整數(shù)倍的頻率上。3)各頻率分量的譜線高度與對應(yīng)諧波的振幅成正比，諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數(shù)的增高而減小。求取方法:用三角函數(shù)展開式或是用負指數(shù)函數(shù)展開式求得。歐拉公式傅里葉變換的主要性質(zhì)1〕奇偶虛實性。2〕線性疊加性。3)對稱性。4〕尺度改變性。5〕時移性6〕頻移性。7)微分性質(zhì)。8〕積分性質(zhì)。9)卷積特性。如果平穩(wěn)隨機過程的任何一個樣本函數(shù)的時間平均統(tǒng)計時間均相同，且等于總體統(tǒng)計特征，那么該過程為各態(tài)歷經(jīng)過程。δ函數(shù)(單位脈沖函數(shù))的頻譜特點：δ函數(shù)具有等強度、無限寬廣的頻譜這種頻譜常稱為“均勻譜”。偶函數(shù)δ函數(shù)具有乘積性篩選性卷積性利用歐拉公式，余弦函數(shù)可以表達為其傅里葉變換為：〔同理余弦函數(shù)的頻譜：OOt-o-1/2實奇函數(shù)〔時域中〕虛奇函數(shù)〔頻域中〕1/21/2Ot實偶函數(shù)實偶函數(shù)0〔2〕準(zhǔn)周期信號具有離散頻譜0〔3〕非周期信號的頻譜是連續(xù)的；10.信號分析中常用的信號：單位脈單位階躍、諧波函數(shù)、周期單位脈沖序列。第2章信號的分析與處理1.信號的時域統(tǒng)計分析1)離散信號的的均值x(t)在0~T時間內(nèi)，離散點數(shù)為N，離散值為,那么2〕絕對平均值均方值方差的開方稱為均方差根，又叫標(biāo)準(zhǔn)偏差，表示為。2.例2.1求正弦函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)。解：把代入得互相關(guān)函數(shù)的概念互相關(guān)函數(shù)互相關(guān)系數(shù)互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)1〕互相關(guān)函數(shù)是可正、可負的實函數(shù)。2〕互相關(guān)函數(shù)非偶函數(shù)、亦非奇函數(shù)，具有關(guān)系3〕的峰值不在處，其峰值偏離原點的位置反映了兩信號時移的大小，相關(guān)程度最高?！堋堋堋?〕兩個統(tǒng)計獨立的隨機信號，當(dāng)均值為零時，那么兩個不同頻率的周期信號，其互相關(guān)為零。7〕周期信號與隨機信號的互相關(guān)函數(shù)為零。5.互相關(guān)應(yīng)用測地下輸油管道破損位6.巴塞伐爾〔Paseval〕定理信號在時域中的總能量與信號在頻域中的總能量相等表示信號的功率密度沿頻率軸的分布，故又稱為功率譜密度函數(shù)。為實偶函數(shù)因果關(guān)系8.相干函數(shù)相干函數(shù)為零-輸出信號與輸入信號不相干。相干函數(shù)為1-輸出與輸入信號完全相干。相干函數(shù)在0~1之間-有如下三種可能：①測試中有外界噪聲干擾；②輸出是輸入和其他輸入的綜合輸出；③系統(tǒng)是非線性的。線性函數(shù)=1數(shù)字信號處理的根本步驟信號預(yù)處理：幅值調(diào)理、濾波、隔離直流分量、解調(diào)等。A/D轉(zhuǎn)換：采樣、量化為數(shù)字量。數(shù)字信號處理器或計算機：信號分析與處理〔數(shù)據(jù)截斷、加窗、奇異點剔除、趨勢別離、數(shù)字濾波、時域分析、頻域分析等〕。結(jié)果顯示：數(shù)據(jù)或圖形顯示、D/A、記錄、打印等。采樣：連續(xù)時間信號離散化的過程。假設(shè)原始信號是帶限信號，那么采樣后信號頻譜不發(fā)生重疊的條件為fs≥2fh。其中fh為信號中的最高頻率。此即為采樣定理。窗函數(shù)就是在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中〔或數(shù)據(jù)處理過程中〕對時域信號取樣時所采用的截斷函數(shù)。一個好的窗函數(shù)應(yīng)當(dāng)：主瓣盡可能窄〔提高頻率分辨力〕、旁瓣相對于主瓣盡可能小，且衰減快〔減小泄漏〕。矩形窗函數(shù)的頻譜為無限帶寬的sinc函數(shù)，即使x(t)為帶限信號，經(jīng)截斷后必然成為無限帶寬信號，這種信號的能量在頻率軸分布擴展的現(xiàn)象稱為泄漏。無論采樣頻率多高，信號不可防止的出現(xiàn)混疊。提高截斷信號長度，即提高矩形窗寬度，此時sinc函數(shù)主瓣變窄，旁瓣向主瓣密集，由于旁瓣衰減較快，故可減小泄漏。經(jīng)頻域采樣后的頻譜僅在各采樣點上存在，而非采樣點的頻譜那么被“擋住”無法顯示〔視為0〕，這種現(xiàn)象稱為柵欄效應(yīng)。防止柵欄效應(yīng)1〕提高頻率分辨率。2〕采用頻率細化技術(shù)亦可改用其它把時域序列變換成頻譜序列的方法。3〕對周期信號進行整周期截斷。第3章測試系統(tǒng)的特性1.線性時不變系統(tǒng)的性質(zhì)：疊加性，比例特性，微分特性，積分特性，頻率保持性2.測試系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)及其定義：重復(fù)性、靈敏度、線性度、分辨率、回程誤差、穩(wěn)定度和漂移等3.測量試裝置的動態(tài)特性〔1〕常用的描述方法：微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)〔輸入為單位脈沖信號〕4.環(huán)節(jié)的串聯(lián)環(huán)節(jié)的并聯(lián)=0.6~0.8時，系統(tǒng)在較短時間[約(5~7)/]進入偏離穩(wěn)態(tài)不到2%~5%的范圍內(nèi)，且系統(tǒng)超調(diào)量小于10%。因此，二階測試系統(tǒng)的阻尼比通常選擇為=0.6~0.8。6.信號不失真測試是指系統(tǒng)響應(yīng)y(t)的波形和輸入x(t)的波形完全相似，從而保存原信號的特征和全部信息。不失真測試條件：幅頻特性A()在x(t)的頻譜范圍內(nèi)為常數(shù)；相頻特性與成線性關(guān)系，為一經(jīng)過原點的直線。靜態(tài)特性的測定是一種特殊的測試，通過選擇經(jīng)過校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)量作為系統(tǒng)輸入，求出其輸入、輸出特性曲線。標(biāo)準(zhǔn)輸入量的誤差應(yīng)當(dāng)是所要求測試結(jié)果誤差的1/3～1/5或更小。標(biāo)定過程：1〕作輸入-輸出特性曲線。2〕求重復(fù)性誤差。3〕求作正反行程的平均輸入-輸出曲線。4〕求回程誤差。5〕求作定度曲線。6〕求作擬合直線，計算線性度和靈敏度。測試系統(tǒng)動態(tài)特性的兩種標(biāo)定法：頻率響應(yīng)法和階躍響應(yīng)法。測試系統(tǒng)特性參數(shù)確實定：靜態(tài)特性參數(shù)的測定、動態(tài)特性參數(shù)的測定測試系統(tǒng)對輸入的響應(yīng)等于輸入和其單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積測試系統(tǒng)不失真?zhèn)鬟f信號的時域條件〔即定義〕和頻域條件。第4章常用傳感器傳感器是指直接作用于被測量，并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件。2.傳感器選用原那么：1〕仔細研究測試信號，確定測試方式和初步確定傳感器類型2)分析測試環(huán)境和干擾因素。3〕根據(jù)測試范圍確定某種傳感器4〕確定測量方式5)傳感器的體積和安裝方式?？紤]完確定什么類型再考慮1.靈敏度2.響應(yīng)特性3.穩(wěn)定性4.精度33.電阻應(yīng)變片測量原理：將應(yīng)變片粘貼于彈性體外表或者直接將應(yīng)變片粘貼在被測件上，被測物變形通過基底和粘結(jié)劑傳遞給敏感柵—阻值變化—轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號。應(yīng)變電阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力ACACBxxCxABCRxACBxACB3〕非線性型5.電感式傳感器的變換原理〔電磁感應(yīng)原理〕將被測量，如位移或能轉(zhuǎn)換成位移的機械換為電感量的變化。6.渦流式傳感器分為高頻反射式渦流傳感器和低頻透射式傳感器。7.在磁化過程磁疇間的界限發(fā)生移因而產(chǎn)生機械變形這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)力使鐵磁材料的磁性的現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)8.電容式傳感器：工作原理分類〔極距、面積、介質(zhì)變化型〕；某些物質(zhì)當(dāng)沿著一定的方向?qū)ζ浼恿Χ蛊渥冃螘r，在一定的外表上將產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后又重新回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)霍爾傳感器的工作原理利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原理而將被測量轉(zhuǎn)換成電動勢輸出11.差動式變壓器的工作原理〔互感現(xiàn)象〕、特點〔精度高、測量范圍大等〕和應(yīng)用〔大位移測量〕?？勺兇抛枋健踩缏莨芫€圈型〕和渦流式傳感器屬于自感型，差動變壓器屬于互感型。12壓電式傳感器：工作原理〔壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)、壓電材料〕；電荷放大器的兩個作用(功率放大和阻抗匹配)；特點〔能量轉(zhuǎn)換型、不適合靜態(tài)測量〕和應(yīng)用〔力、加速度〕。第5章信號的調(diào)理與記錄電橋的分類〔交流電橋與直流電橋；平衡電橋與不平衡電橋〕直流電橋的平衡條件兩種工作方式〔零值法和偏值法〕交流電橋的平衡條件Z1Z3=Z3Z4〔模平衡、相位平衡〕4.調(diào)制與解調(diào)的定義、目的〔便于放大和傳輸〕、分類〔調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相〕。調(diào)制就是使一個信號的某些參