机械测试基础期末复习概念总结.docx

机械测试基础期末复习概念总结 机械测试根底 期末复习概念总结 机械测试根底概念总结 测量（静态“动态测量）模拟信号:泛指随时间连续变化物理量（经传感器变为电信号依旧是模拟信号）时间，幅值连续可得任意时间值，合理值数字信号：也是随时间变化但时间（肯定间隔），幅值离散（某个最小量个数）测量一般用途：产品开发与试验过程；过程与系统掌握；监测与诊断量~定性区分定量确定的一种物质属性根本量：LMTθ温度I电流N发光强度J物质的量测量：以确定被测对象量值为目的试验过程计量：涉及实现1单位统一2量值精确牢靠的测量测试：具有试验性质的测量测量装置：传感器（敏感元件-转换元件）-调整电路-显示-接口（数字化）-计算机-分析$存储测量四要素被测对象，计量单位，测量方法，测量误差基准：保存，复现，计量单位的计量器具（国家，副，工作）计量标准：检定工作计量器具的计量器具测量方法：直接（直接~尺、间接比拟~温度计），间接（所测的是与被测量有定关系的），组合（方程组，不提精度却提精确度）测量装置/系统术语1传感器~测量转换（第一级测量变换器）2测量变换器：输出与输入有给定关系；输出标准信号为变送器3检测器：显示存在不必显示量值4测量器具示值：由测量器具所指示的被测量值，用被测量的单位表示5精确度等级：表示测量器具等级（保持误差在规定极限内）6标称范围/示值范围标尺范围所对应被测量示值范围7量程：表程范围上下限之差的模8测量范围：测量器具误差在允许范围内“器具所能测量的被测值范围9漂移：计量特性随时间的慢变化1测量误差结果-真值系统（恒定或按确定方式变化~已定、未定系统误差）随机，粗大2误差表示肯定误差，相对（无量纲）引用（只用于表示计量器具特性肯定误差／量成或标称范围最高值）3测量精度（泛指结果可信度）a测量静密度：随机误差大小的误差b测量正确度：表系统误差的误差c测量准/准确度：结果与真值全都程度即系与随的综合d测量不确定度：真值所处量值范围/误差分散性☆完整结果＝结果+不确定度4不确定度包含A＆B类重量A试验标准偏差~试验标准偏差s（统计方法算出B标准偏差u（阅历估量）测量重复性，复现性也是评价测量质量的标准5测量器具误差1仪器示值误差2根本误差/固有误差3允许误差：允许的误差极限值4测量器具的精确度5测量器具重复性，重复性误差6回程误差/滞后误差7误差曲线~器具误差与被测量间关系8校准曲线~实际值与示值关系第一章信号一、分类：1确定＆随机2连续＆离散3能量＆功率1确定信号（a周期，b非周期）a按肯定时间间隔周而复始无始无终b不具周期（准周期；瞬变非周期）2随机（不能精确猜测瞬时值，无法用数学关系式来描述）1连续（数学表达式中独立变量取值取值连续）若独立变量＆幅值均连续~模拟信号2离散（独立变量取值离散）若独立变量与幅值均离散~数字1能量（信号平方对时间的积分）能量有限2功率（信号平方）能量无限但在有限区间内平均功率有限二、信号描述（时域/频域）1（时间为独立变量）反响瞬时值随时间变化2（以频率为独立变量）反响频率组成；幅值相角大小频率与幅值~幅频谱；相频谱周期信号＆离散频谱偶函数×奇函数＝奇函数积分＝0；偶为一侧2倍cos偶sin奇@@@1、周期函数频谱特点（3）①频谱是离散的②每条谱线只消失与基频率w。

整数倍上基波频率是个重量频率公约数③各频率重量谱线高度表相位或幅值（谐波幅值总趋势幅值随谐波次数增大而减小）2周期信号强度表达峰值xp＝|x（t）|max峰-峰值xp-p最大最小峰值差肯定均值μ|x|全波整流后的均值有效值xrms均方跟值均方值Pav有效值得平方三、瞬变非周期连续频谱周期信号由几个简谐信号叠加；但几个简谐信号叠加不肯定是周期信号具有离散频谱的不定是周期信号，只有各成分频率比为有理数才叠加成周期准周期：具有离散频谱的非周期信号瞬变非周期：连续频谱~通常所谓的非周期信号频谱连续的缘由：☆当周期信号T.→∞△w.→0谱线无限靠近变量w连续取值至离散谱线顶点变成连续曲线故非周期频谱连续其次章测试装置根本特性（静/动态特性；负载特性；抗干扰性）1静态特性：静态测量下描述实际测量装置与抱负时的不变线性系统接近程度a静态 标定~只转变一个输入量测对应输出的试验过程b要得到有意义标定结果输入输出测量必需准确，用来定量这些变量的仪器（或传感器）和技术统称‖标准‖c真值~用精度最高的“最终标准”得到的测量值‖标准传递‖（最终标准，传递，试验室，）①线性度线性误差＝△max/(Ymax-Ymin)×100%②灵敏度＝△Y/△X③回程误差/迟滞④辨别力：引起输出产生可发觉变化的最小输入量变化值（表示为其与量程比的百分数）⑤零点/灵敏度漂移输出零点偏离原始零点的距离；由于材料性质变化引起的输入输出关系（斜率）的变化2动态特性（输入随时间变化测输入与输出间~动态关系（时间函数）的数学描述（常系数线性微分方程/微分方程线性变换/单位脉冲输入的响应）确定动态特性的目的：了解其所能实现的不失真测量的频率范围传递函数特点（复数域）①H(s)与输入及系统初始状态无关，只表达系统传输特性②同一形式的传递函数可表征具有一样传输特性的不同物理系统③系数ab反响输入输出量纲变换特性④H(s)分母取决于系构造“n”表系统微分方程阶数；分子与系统与外界之间关系有关（一般n＞m）频率响应函数（频率域）物理概念明确；易通过试验来建立；易由其求出传递函数①幅频特性：定长线性系统在简谐信号鼓励下其稳态输出信号和输入信号的幅值比A(w);相位差ψ（x）为相频特性环节串联H(s)＝∏Hi(s)A(w)＝∏Ai(w);ψ(w)＝∑ψi(w)并联H(s)＝∑Hi(s)3负载效应：存在测量于装置各个环节是传感器安装到被测物体上或介质中，从物体与介质中汲取能量或产生干扰使被测物理量偏离原有量值从而不行能实现抱负的测量4测量装置的抗干扰性（电源，环境，信道干扰）一阶系统：（时间常数τ越小越好）当测低鼓励频率w 集中出电阻而前者则是利用半导体做成的粘贴式敏感元件?电阻应变式应用方式1直接粘于构件预定部位拉压应力、扭矩弯矩2贴于弹性元件（应变~电阻）力、位移、压力、加速度1、电容传感器a极距变化型灵敏度与极距呈反比引起非线性误差在教小间隙范围变化那工作常采纳差动式b面极变化灵敏度常数但小适用于较大直线位移／角位移测量c介质变化测液位温度厚度电容传感器测量电路a电桥电路：将电容传感器作为桥路一局部，由电容变化转电压变化电桥输出为一调幅波，经放大，相敏解调，滤波后输出再推动显示仪b直流极化电路/静压电容传感器电路~测气流/液流震惊速度进而得到压力c谐振电路~优（敏）缺（工作点不易选，变化范围窄，连接电缆的分布电容影响较大）d调频电路~抗干扰，敏，电缆分布电容影响大）e运算放大电路3、电感式（电磁感应原理）自感（可变磁阻／涡流式）；互感（差动变压器）互感型~差动变压器式原理~电磁感应的互感现象e＝-Mdi/dtM~比例系数/互感大小与两线圈相对位置及四周介质导磁力有关☆压电效应：某些物质（石英等晶体）受压后内部极化某些外表上消失电荷形成电场~可逆的压电/逆压电效应都是线性的☆铁电性：某些晶体存在自发极化特点即晶胞正负电中心不重合且这种极化可在电场作用下转向@磁电晶体最典型特征~具有电滞回特性常用压电材料1压电单晶~石英2压电陶瓷（多晶体）~有很多畴组成的多畴晶体（铁电体由微晶组成，微晶细分为电畴）3有机压电薄膜压电式力传感器形式：1利用膜片式弹性元件~膜片承压面积将压力转换成力2利用活塞的承压面承受压力通过活塞另一端顶杆作用在压电片上测出作用力进而推算出活塞承受压力1热电式传感器（金属热电效应~热电效应：把两种不同导体/半导体连成闭合回路两节点分别置于不同温度处在回路内就会产生热电动势的现象2热电动势由接触电动势和温差电动势冷端温度固定总热电视只与热段单质函数关系①温差电动势~同一导体两端因其温度不同而产生的一种热电动势（电子由高温段运动到低温端高温正电）2、热电偶回路特点：a组成热电偶的导体一样回路总热电动势为0b两节点温度一样尽管材料不同总热电动势为0c热电偶AB热电动势与中间温度无关只与节点温度有关dE（t1，t3）=E（t1，t2）+e中间导体定律fEab=Eac+Ecb标准电级热电偶分类1、铂铑-铂热电阻LB精度高氧化／中性物化性质稳定作为基准；热电动势弱高温易受复原蒸汽侵害2、镍铬-镍硅EU氧化中化学性质稳定产生热电动势大线形好廉价；复原性中易腐蚀3、镍铬-考铜EA灵敏廉价；范围低氧化易变质半导体传感器（~敏传感器）优：敏响应快构造简洁体积小质量小功耗低安全牢靠寿命长缺：非线性输出温度影响大性能参数分散性大1磁敏传感器a霍尔元件（霍尔效应）霍尔效应：运动电荷受磁场中洛伦滋力作用电子一侧积存形成电场（直至Fe与Fl平衡）霍尔元件~半导体磁电转换元件测微小的b磁阻元件（磁阻效应）磁阻效应：半导体片电阻与外加磁场B，霍尔常数kb有关的特性（与材料性质，几何外形）迁移率上升磁阻效应大长宽比大传感器选用第四章信号的调理与记录一电桥（将电阻／电感／电容等转为电流电压输出的一种测量电路）~电路简洁牢靠，高精度高灵敏度*分类a（工作原理）偏值法归零法b（鼓励电源）直流电桥沟通电桥调制与解调1调制~利用某低频信号掌握/转变高频振荡信号的某个参数（幅值，频率，相位）的过程~调频/调相/调幅载波~高频真当信号调制信号~掌握高频振荡的低频信号已调制信号~调制后的高频振荡信号解调~从已调制信号中恢复出原低频调制信号的过程2直流放大器~会带来零漂，级间耦合等造成信号失真；沟通放大器~具有良好抗零漂性能故☆调制解调应用：1力位移等变化缓慢经传感器转换为低频微弱信号先调制后沟通放大再解调~可猎取放大后的被测信号2某些传感器完成被测物理量转为电量应用了调制解调原理。

~沟通电阻电桥~实质是幅值调制器；~电容电感类传感器将被测物理量变换成频率变化即实行了频率调制；~差动变压器是位移传感器~调幅3信号远距离传输1、幅值调制与解调将高 频载波信号×被测信号（调制信号）~高频信号幅值随被测信号变化而变化（相当于调制信号的频谱搬移过程）调幅信号解调方法：同步解调（经低通滤波器），包络/整流检波，相敏检波2、频率调制与解调利用调制信号掌握载波信号频率变化过程；载波幅值不变频率随调制信号的幅值成比例（一般用振荡电路来实现）调频信号的解调（鉴频）（经高通滤波）鉴频器，锁相环解调器3、滤波器滤波~让被测信号中的有效成分通过不需要的成分抑制或衰减掉滤波器分类（按选频方式4）低通/高通/带通/陷波（带阻）滤波器~截止频率之上/下，中心频率四周通过，选定频带上的频率衰减掉（按构成形式2）有/无源滤波器~有源常使用运算放大电路；无源由肯定RLC配实际滤波器特征参数1截止频率fc：幅频特性值等于A/√2（即-3dB）对应频率点若以信号幅值平方表信号功率截止频率对应半功率点2带宽B＝上下截止频率间频率范围3纹波幅度δ：通带中幅频特性值起伏范围(越小越好）4品质因子Q：带通滤波器Q为中心频率f。

与带宽B只比（Q大则B小选择性好）5倍频程选择性：阻＆通带间过度带的曲线倾斜度，表征幅频特性衰减快慢程度表示为上截止频率（大）fc2与2fc2或下截止频率（小）fc1与?fc1间幅频特性衰减值（即变化一个倍频程的衰减量以dB表示）衰减越快越好6滤波器因数（矩形系数）λ：滤波器幅频特性-60dB＆-3dB带宽比λ抱负＝1一般1~5实际滤波电路一阶RC（过渡带内衰减速率很慢fc＝1/2πRC对应于幅值衰减3dB的点，所以调整RC值可便利调整截止频率从而转变带宽低通C输出：|H(f)|＝1/√〔1+（f/fc）?〕φ(f)＝-arctan（f/fc）高通R输出：|H(f)|＝(f/fc)/√1+(f/fc)?φ(f)＝90°-arctan(f。