機(jī)械工程測(cè)試整理

1、機(jī)械工程測(cè)試1章1. 10周期與非周期信號(hào)時(shí)域波形及其頻譜特點(diǎn)信號(hào)的分類： 確定性信號(hào) 周期信號(hào) 離散的頻譜 非周期信號(hào) 準(zhǔn)周期信號(hào) 離散的頻譜 隨機(jī)信號(hào) 瞬變非周期信號(hào) 連續(xù)的頻譜另分法：離散信號(hào)和模擬信號(hào)，其中離散信號(hào)中的數(shù)字信號(hào)頻譜上幅值和頻率皆離散 能量信號(hào)和功率信號(hào)，其中衰減的指數(shù)函數(shù)和矩形脈沖函數(shù)是能量信號(hào)，正弦余弦信號(hào)是功率信號(hào) 注：能量信號(hào)和功率信號(hào)的求解自相關(guān)和互相關(guān)函數(shù)的公式不同 隨機(jī)信號(hào)中平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)：統(tǒng)計(jì)特征不隨時(shí)間變化而變化的隨機(jī)過(guò)程，實(shí)際測(cè)試工作中將隨機(jī)信號(hào)按各態(tài)歷經(jīng)過(guò)程處理2. 4函數(shù)的性質(zhì)采樣性質(zhì)：卷積特性：即在發(fā)生函數(shù)的坐標(biāo)位置上簡(jiǎn)單的將進(jìn)行重構(gòu)，即頻率的搬移

2、可見(jiàn)余弦正弦函數(shù)的Fourier變換是函數(shù)的組合函數(shù)，故求其截?cái)嗪瘮?shù)中就是把窗函數(shù)進(jìn)行頻域搬移的頻譜：為等強(qiáng)度的均勻譜，白噪聲頻譜113. 卷積Def：卷積的Fourier變換性質(zhì)：時(shí)域的卷積對(duì)應(yīng)頻域的乘積時(shí)域的乘積對(duì)應(yīng)時(shí)域的卷積4. Fourier變換注意此處Fourier定義與所學(xué)數(shù)學(xué)上定義不同，并且是以頻率表示的Def:常用的Fourier變換對(duì)另外窗函數(shù)Fourier變換其中為偶函數(shù)，在處為零值圖形 0 0 最好記住這圖Forier變換的性質(zhì)時(shí)移：頻移：時(shí)間尺度改變特性：由上面公式，可知時(shí)間尺度壓縮時(shí)，即時(shí)，頻帶加寬，幅值降低，時(shí)間尺度擴(kuò)展時(shí)皆反。前者對(duì)應(yīng)記錄磁帶慢錄快放，后者對(duì)應(yīng)快錄

3、慢放5. 22截?cái)嘤嘞液瘮?shù)的頻譜則而 2章1. 15傳遞函數(shù)及其特點(diǎn)分清幾個(gè)函數(shù)傳遞函數(shù)： 復(fù)數(shù)域，與初始輸入無(wú)關(guān)，反應(yīng)的是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定的性能頻率響應(yīng)函數(shù)：頻率域，反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)正弦信號(hào)的響應(yīng)聯(lián)系，響應(yīng)幅值和原幅值關(guān)系，響應(yīng)相位和原相位關(guān)系。且響應(yīng)信號(hào)仍為正弦信號(hào)，頻率不變。特別注意是輸出處于穩(wěn)態(tài)時(shí)候的關(guān)系。單位脈沖響應(yīng)：時(shí)域，是系統(tǒng)對(duì)函數(shù)的時(shí)域響應(yīng)函數(shù)三者關(guān)系傳遞函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)取Laplace變換傳遞函數(shù)的計(jì)算自控復(fù)阻抗算法電阻：電感：電容：串聯(lián)分壓故2. 11測(cè)試裝置靜態(tài)特性線性度：指裝置輸入輸出之間的關(guān)系與理想比例關(guān)系最小二乘擬合直線的偏離程度靈敏度：?jiǎn)挝惠斎胱兓鸬妮敵鲎?/p>

4、化即，分子和分母量綱一致時(shí)稱放大倍數(shù)回程誤差遲滯誤差：在量程測(cè)量范圍內(nèi)，自變量由小到大和由大到小過(guò)程中，因變量和自變量的關(guān)系曲線不重合分辨力：引起輸出值產(chǎn)生可以察覺(jué)的最小輸入量零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移3. 12系統(tǒng)的頻率保持特性 系統(tǒng)的頻率保持性只在書(shū)上49頁(yè)有提到，可以描述為對(duì)正弦的響應(yīng)，頻率不變。其性質(zhì)證明是由于微分方程是線性的。測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能的描述：傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)、階躍響應(yīng)4. 系統(tǒng)性能好壞：一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)越小，響應(yīng)越快速，性能越好二階系統(tǒng)固有頻率越大越好，也即時(shí)間常數(shù)越小越好；阻尼比處于最好，太大，無(wú)超調(diào)單達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)間長(zhǎng)，太小，超調(diào)太大，振蕩次數(shù)多，甚而無(wú)

5、穩(wěn)態(tài)其中動(dòng)態(tài)性能中涉及靜態(tài)靈敏度計(jì)算時(shí)靜態(tài)靈敏度，原因靜態(tài)即頻率為零，5. 5脈沖輸入與脈沖響應(yīng)脈沖響應(yīng)函數(shù)時(shí)域表達(dá)：取Laplace變換對(duì)應(yīng)于： 故時(shí)域的即脈沖響應(yīng)函數(shù)的Laplace變換就是傳函6. 20一階傳遞函數(shù)誤差及其計(jì)算系統(tǒng)傳遞函數(shù)為頻率響應(yīng)函數(shù)幅值關(guān)系：相位關(guān)系：時(shí)故百分誤差計(jì)算7. 6滿足測(cè)試裝置不失真測(cè)試的條件即測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)幅值為常數(shù)，相位線性3章1. 分類：物性傳感器：利用材料本身的物理性質(zhì)變化結(jié)構(gòu)性傳感器：利用傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而實(shí)現(xiàn)的信號(hào)變化2. 機(jī)械傳感器：利用機(jī)械的彈性元件作為敏感元件，適用于檢測(cè)緩變或靜態(tài)的量但彈性元件易蠕變和產(chǎn)生彈性后效效應(yīng)3. 1金屬

6、應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片靈敏度的差異一般公式靈敏度后電橋計(jì)算中用到金屬應(yīng)變片，利用電阻絲的幾何尺寸隨應(yīng)變變化而變化半導(dǎo)體應(yīng)變片，利用電阻率隨應(yīng)變變化而變化，基于材料的壓阻效應(yīng)金屬應(yīng)變片： 優(yōu)：溫度穩(wěn)定性好，線性度好 缺：靈敏度低半導(dǎo)體應(yīng)變片：優(yōu)：靈敏度高，機(jī)械滯后小，橫向效應(yīng)小，體積小 缺：溫度穩(wěn)定性差，靈敏度離散度大，測(cè)大應(yīng)力時(shí)非線性誤差大注意書(shū)上其動(dòng)態(tài)電阻測(cè)量?jī)x電路4. 電容傳感器：平行板電容變極距型、變面積型、變介質(zhì)型三者靈敏度依次降低5. 13渦流傳感器及處理電路 渦電流：當(dāng)通有高頻電流的線圈接近金屬板時(shí)，在金屬板的表面集膚產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的，故稱為渦

7、流，并且感應(yīng)電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)和原線圈場(chǎng)方向相反 當(dāng)線圈與金屬板距離減小時(shí)，線圈自感增加，阻抗增加 渦電流的測(cè)量應(yīng)用電路 非接觸式6. 磁電傳感器：將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)分為動(dòng)圈式和磁阻式磁阻式：利用運(yùn)動(dòng)著得物體導(dǎo)磁材料改變磁路的磁阻，引起磁力線的增強(qiáng)或減弱，進(jìn)而使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)7. 壓電傳感器：壓電效應(yīng)：某些物質(zhì)在受到外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，表面上有電荷出現(xiàn)，出現(xiàn)電場(chǎng)，當(dāng)外力去除后，有重新恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)逆壓電效應(yīng)：壓電晶體處于電場(chǎng)中，其幾何尺寸也會(huì)發(fā)生變化超聲波探頭壓電易于做動(dòng)態(tài)測(cè)量壓電晶片并接時(shí)，適用于電荷輸出壓電晶片串接時(shí)，適用于電壓輸出前置放大器：作用：傳

8、感器高阻抗變低阻抗；放大微弱的傳感器輸出信號(hào)形式：電容反饋的電壓放大器，與輸入電壓呈正比 電容反饋的電荷放大器，與輸入電荷呈正比 但兩者輸出均為電壓信號(hào)。且后者與電纜的分布電容沒(méi)有關(guān)系，抗干擾能力強(qiáng)8. 熱電偶傳感器 熱電效應(yīng)9. 14光電傳感器工作原理外光電效應(yīng)：在光照作用下，物體內(nèi)的電子從物體表面逸出光電管和光電倍增管內(nèi)光電效應(yīng)：半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，電阻值減小熱敏電阻光生伏打效應(yīng)：在光的照射下使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)光電池10. 光纖傳感器強(qiáng)度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制分類：功能型：傳輸光，并作敏感元件傳光型：只傳輸光11. 8霍爾傳感器 霍爾效應(yīng)：將霍爾元件置于磁場(chǎng)中，當(dāng)相對(duì)的

9、兩端通上電流時(shí)，在另相對(duì)的兩端將出現(xiàn)電位差霍爾電勢(shì)的現(xiàn)象本質(zhì)：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受洛倫茲力的作用應(yīng)用：測(cè)鋼絲繩斷絲、測(cè)轉(zhuǎn)速12. 磁阻效應(yīng)： 霍爾元件處于磁場(chǎng)中，會(huì)產(chǎn)生載流子的偏移，故沿其電流傳輸方向電流的分布密度不同，進(jìn)而沿電流傳輸方向的電阻不同13. 熱敏氣敏和CCD14. 壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象15. 17主要傳感器的原理（各類物理效應(yīng)）3 接觸與非接觸式測(cè)量及舉例23傳感器在測(cè)試中的應(yīng)用（測(cè)量方案及其原理）注：各類傳感器應(yīng)用具體參見(jiàn)機(jī)械四班老師給測(cè)量電路第五題：綜合題錯(cuò)誤：8題，渦流金屬探傷變的應(yīng)該是磁導(dǎo)率注意點(diǎn)：n 應(yīng)該注意的是先分

10、清信號(hào)的調(diào)制方法，即是幅值調(diào)制還是頻率調(diào)制，然后確定后處理電路的各環(huán)節(jié)。比如幅值調(diào)制一般用相敏檢波然后低通濾波，最后接顯示記錄儀器，而頻率調(diào)制，一般是頻率調(diào)制振蕩器，然后接鑒頻器，后放大輸出。n 然后還有就是，轉(zhuǎn)速測(cè)量中一般用頻率調(diào)制方法。因?yàn)槎际强棵}沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，轉(zhuǎn)速變化對(duì)應(yīng)單位時(shí)間脈沖個(gè)數(shù)變化，進(jìn)而對(duì)應(yīng)就是頻率的調(diào)制n 最后就是上課做的實(shí)驗(yàn)應(yīng)特別關(guān)注，可能會(huì)考4章電橋：1. 16電橋的概念19電橋及其靈敏度計(jì)算21電橋調(diào)制信號(hào)及其頻譜分類：直流電橋和交流電橋，交流電橋的抗干擾能力強(qiáng)直流電橋：基本公式接橋時(shí)注意事項(xiàng)：相鄰橋臂的應(yīng)變片受力情況相反，相對(duì)橋臂受力情況也相反交流橋平衡條件：對(duì)角線上相

11、對(duì)橋臂阻抗模的乘積相等，阻抗角之和相同臨邊對(duì)邊對(duì)角線2. 2調(diào)制與解調(diào)的常用方法調(diào)制Def：低頻信號(hào)與高頻信號(hào)相乘，據(jù)低頻信號(hào)改變高頻信號(hào)的幅值或頻率或相位依次為幅值調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制低頻信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)，高頻信號(hào)稱為載波，最后得到稱為已調(diào)制信號(hào)調(diào)制緣由：直流信號(hào)放大會(huì)帶來(lái)零漂和級(jí)間耦合等問(wèn)題，造成信號(hào)失真；交流信號(hào)放大器抗零漂性能好幅值調(diào)制過(guò)程：參看示意圖原信號(hào)，載波，已調(diào)制信號(hào)對(duì)應(yīng)于頻域與函數(shù)乘積即為頻率的搬移過(guò)程解調(diào)過(guò)程：將已調(diào)函數(shù)再乘以同步解調(diào)最后通過(guò)濾波器消除高頻信號(hào)包絡(luò)檢波：先進(jìn)行直流偏置，再進(jìn)行整流相敏檢波：恢復(fù)調(diào)制信號(hào)的極性和幅值注意在動(dòng)態(tài)電阻檢波儀應(yīng)用 幅值調(diào)制解調(diào)示意

12、圖 防止混疊的可調(diào)制條件：調(diào)頻：通過(guò)LC振蕩器解調(diào)：鑒頻器，將頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓b頻器實(shí)質(zhì)：高通濾波器和一個(gè)包絡(luò)檢波器構(gòu)成，前者將調(diào)頻信號(hào)解調(diào)成調(diào)幅信號(hào)，再經(jīng)包絡(luò)檢波，恢復(fù)原信號(hào)3. 7帶通濾波器的中心頻率與兩側(cè)截止頻率的關(guān)系濾波器分類：低通、高通、帶阻、帶通有源濾波集成放大器和基本LRC環(huán)節(jié)組成和無(wú)源濾波實(shí)際濾波器的性能參數(shù)截止頻率：幅值衰減為原幅值1/2時(shí)對(duì)應(yīng)頻率，包括上截止頻率和下截止頻率帶寬：，表示濾波器的分辨力，越小越好波紋幅度：越小越好品質(zhì)因數(shù)：，為中心頻率，品質(zhì)因數(shù)越大，相對(duì)帶寬越小，濾波器性能越好倍頻程選擇性：越大濾波器性能越好濾波器因數(shù)：理想濾波器 低通濾波器和高通濾波器

13、串聯(lián)可構(gòu)成帶通濾波器多路濾波器分類：恒帶寬比：恒帶寬：中心頻率可調(diào)式:帶寬越窄，建立濾波時(shí)間越長(zhǎng)4. 放大電路射極跟隨器，高輸入阻抗，故常做阻抗變換器5章1. 9采樣定理采樣過(guò)程：采樣預(yù)處理時(shí)域采樣窗函數(shù)截?cái)囝l域采樣為防止混疊采樣頻率大于被采樣信號(hào)最高頻率的2倍即：由于采樣引起的誤差：量化誤差：量化電平和實(shí)際電平之間的差值，誤差是間隔的1/2 泄露：由于窗函數(shù)截?cái)嘣盘?hào)，造成信號(hào)帶寬增加，進(jìn)而其能量在頻率軸上分布擴(kuò)展的現(xiàn)象對(duì)周期信號(hào)實(shí)行整周期截?cái)嗍谦@得準(zhǔn)確頻譜的先決條件2. 18自相關(guān)函數(shù)及其計(jì)算對(duì)功率信號(hào)自相關(guān)函數(shù)性質(zhì)：n 是偶函數(shù)n 自相關(guān)函數(shù)在時(shí)取最大值，且最大值為信號(hào)的均方值n 當(dāng)n 周期函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)仍為同頻率的