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一．二、测试技术的基本知识1测试技术的概念：测试技术是测量技术和实验技术的总称。2非电量测试系统的基本思想：首先要将输入物理量转换成电量，然后再进行必要的调节、转换、运算，最后以适当的形式输出。3什么叫测量？直接测量的基本形式是什么？为确定被测对象的量值而进行的实验过程称为测量。比较——将待测的未知量和予定的标准作比较。4测量可以分为直接测量和间接测量：需经函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量为直接测量；；；间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。5直接测量可以分为直接比较和间接比较：直接把被测物理量和标准作比较的测量方法称为直接比较；；利用仪器仪表把原始形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接受的形式，在测量系统的输出端显示出来7直接测量的特点答：待测物理量和标准量是同一物理量。8常用测量系统用哪几部分组成？各组成部分的租用或用途是什么？答：传感器由敏感元件和传感元件组成。传感器作用：将被测非电量转换成便于放大、记录。敏感元件(或称预变换器，也统称弹性敏感元件)将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量（例如应变或位移），然后再利用传感元件，将这种非电量变换成电量。传感元件：凡是能将感受到的非电量（如力、压力、温度梯度等）直接变换为电量的器件称为传感元件（或称变换元件）。中间变换与测量电路（二次仪表)定义：将传感器输出的微弱信号进行放大，调理输出给记录仪器的装置。显示记录设备（三次仪表）作用：把中间变换与测量电路送来的电压或电流信号不失真地显示和记录出来。9欲使测量结果具有普遍的科学意义应具备哪些条件？1、作比较的标准必须是精确已知的，得到公认的；2、进行比较的测量系统必须工作稳定，经得起检验。10线性时不变系统的基本特性有哪些？线性时不变系统有两个十分重要的性质，即叠加性和频率不变性。11正确理解线性测量系统的叠加性及频率不变性的定义。(计算题)根据叠加性质，当一个系统有n个激励同时作用时，那么它的响应就等于这n个激励单独作用的响应之和。频率不变性表明，当线性系统的输入为某一频率时，则系统的稳态响应也为同一频率的信号。三、工程信号分析及其可测性1.了解工程信号的分类方法1.根据信号随时间变化的情况可分为：动态信号：随时间变化的信号。静态信号：不随时间变化的信号。2根据信号随时间变化的规律信号可分为：确定性信号和非确定性信号。2.确定性信号与非确定性信号（随机信号）的区别？答：确定性信号是能用确定的数学关系式描述的信号。非确定性信号不能用精确的数学关系式来表达，也无法确切地预测未来任何瞬间精确值的信号，都可称之为随机信号。3.周期信号频谱分析方法。傅立叶级数公式中各物理量的含义？答：借助傅里叶级数这一工具来分析。4.周期信号频谱的特点：：1）凡是周期量都可看成静态分量和谐波分量和，但不同周期量的频率结构不同（周期信号的共性与个性）；2）周期信号的傅里叶谱有三个特点：a、离散性：频谱由一条条不连续的谱线组成，是离散的，相邻谱线的间距是△W=2π/Tb；b、谐波性：各频率分量符合谐波关系，是基波的整数倍；c、收敛性：谐波分量的幅值有随其阶数的增高而逐渐减小的总趋势。3）随着阶数n的增加，谐波系数An逐渐减小，当n很大时，An所起的作用很小。4）低频谐波幅值较大，是构成信号的主体，而高频谐波只起美化细节的作用。5.带宽：把信号值得重视的谐波的频率范围称为频带宽度和信号有效带宽，记作Bw=2π/τ6.时限信号（瞬态信号）频谱分析方法周期量的傅立叶级数复数形式：P277.时限信号频谱的特点8.周期信号与非周期信号频谱分析方法及频谱结构的异同点。1、相同点:周期信号频谱的包络线与时限信号频谱的包络线相似。2、不同点：时限信号的频谱是连续谱，周期信号的频谱是离散谱;从能量角度上看：周期信号用功率谱表示,时限信号用能量谱表示;周期信号幅值谱纵坐标表示相应的谐波分量的幅值,时限信号幅值谱纵坐标表示幅值谱密度；周期信号采用傅立叶级数（FS）分析,时限信号采用傅立叶积分分析。9.随机信号的分类方法。若一随机信号x(t)的统计规律均不随着时间t而变化，则称该信号为平稳随机信号，否则称为非平稳随机信号。平稳随机过程分为两大类：各态历经的平稳随机过程；非各态历经的平稳随机过程。10.各态历经随即信号的特点各态历经，即任一个样本都可把整体的各种可能出现的情况显示出来。对于各态历经的随机过程，我们可以在任一时刻取任意一个样本进行分析，这就使得信号的分析处理简化了。11.自相关函数、互相关函数的描述方法及应用。P3212.自谱密度函数、互谱密度函数的计算方法。P32四、测量系统的基本特性1.激励，响应的概念。激励=输入，响应=输出2.静态特性，动态特性的定义。静态特性通过静态标定，可得到测量系统的响应值yi和激励值xi之间的一一对应关系，称为测量系统的静态特性。；；动态特性：系统对激励（输入）的响应（输出）特性。一个动态特性好的测量系统，其输出随时间变化的规律（变化曲线），将能同时再现输入随时间变化的规律（变化曲线），即具有相同的时间函数3.静态标定，动态标定的定义及意义。标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程称为标定。根据标定时输入到测量系统中的是静态量还是动态量，标定分为静态标定和动态标定。4.▲静态标定的作用：①确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；②确定仪器或测量系统的静态特性指标；③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度。5.静态标定的过程及要求：静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。要求：标定时，一般应在全量程范围内均匀地取定5个或5个以上的标定点（包括零点）。正行程：从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值此称标定的正行程。反行程：再倒序依次输入预定的标定值，直至返回零点，此称反行程。6.参考工作曲线：端点连线，端点平行线，最小二乘线，过原点的最小二乘线。7.各种参考工作曲线的求取方法，求取的基本思想。（用自己语言描述）P478.测量系统静态特性指标：灵敏度，线性度，迟滞，重复性，分辨率，阙值，测量范围……定义，求取方式（灵敏度k=dy/dx、线性度）9.当测量系统出现明显的非线性时，可采取哪些措施使用该系统。可以采取限制测量范围、采用非线性拟合或非线性放大器等技术措施来提高系统的线性度。10.测量系统传递函数的基本定义(联系输入和输出的关系是一个描述测量系统转换以及传递信号特性的函数)，求取方法（H(S)=Y/X），传递函数的物理意义（常考）物理意义：1）传递函数反映了测量系统的固有特性，不随输入信号、输出信号的变化而变化；2）不同类型的测量系统可用同一种形式的拉氏传递函数表达。11.测量系统频率响应函数的定义，求取方法及其物理意义物理意义:直观的反映了测试系统对不同频率成分输入信号的扭曲情况。12.幅频函数，相频函数，幅频特性曲线，相频特性曲线（看明白）13.测量系统常用的数学模型有哪些？（微分方程、传递方程、频率响应函数）14.▲典型一阶测量系统的运动微分方程，传递函数，频率响应函数，幅频函数，相频函数，幅频特性曲线，相频特性曲线及其特点P59PPT74页15.▲典型二阶测量系统的运动微分方程，传递函数，频率响应函数，幅频函数，相频函数，幅频特性曲线，相频特性曲线及其特点P6016.针对典型一阶，二阶系统的动态特性的讨论方法及结论（常考）①一阶系统：时间常数τ愈小，则响应愈快②二阶系统：在ω0.3ωn范围内，较理想。ω（2.5-3）ωn时，ζ减小，系统对斜坡输入响应的稳态误差愈小，瞬态振荡的次数增多，过调量增大，过渡过程增长。ζ=0.6-0.7时候综合特性好17.测量系统不失真测量的基本条件（含推导过程）在时与域满足Y=A0X(t-τ0)，A（ω）幅频特性应该是常数，ϕ（ω）相频特性应当是线性关系。条件：精度高、灵敏度高、输出波形无失真地复现输入波形。18.针对典型一阶，二阶系统不失真测量的条件，如何选取系统的动态参数P6719.动态误差产生的原因，动态误差的定义原因：对于动态测量过程来讲，若测量系统的动态响应特性不够理想，则输出信号的波形与输入信号波形相比就会产生畸变。20.典型二阶测量系统中各个物理量的含义及相互关系：刚度，阻尼系数，无阻尼固有圆频率，无阻尼阻尼比，有阻尼固有圆频率，有阻尼共振圆频率（定义）21.几种计算题的计算方法五、计算机测试技术1采样定理：设信号采样周期为T，采样频率为，采样频率必须大于或等于信号最高频率的2倍，此即采样定理，也成为奈奎斯特定理。2计算机化测试系统的优点：①能够对信号进行复杂的分析处理；②高精度、高分辨率和高速实时分析处理；③性能可靠、稳定、维修方便；④能够以多种形式输出信息；⑤多功能；⑥自动测试和故障监控。3现场总线协议的参考模型：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层4智能传感器的定义，智能传感器与传感器的区别定义：基于现场总线数字化、标准化、智能化的要求，带有总线接口，能自行管理自己，能将检测到的现场信号进行处理变换后，以数字量形式通过现场总线与上位机进行信息传递。5智能传感器特点：①具有非线性自动校正功能②自校零和自校准③排除干扰和噪声④自补偿技术可改善传感器系统的动态特性6自动测试系统组成：控制器，程控仪器，总线与接口，测试软件，被测对象7GPIB总线的基本特性，相关的基本概念：通用接口总线，作用是实现仪器仪表、计算机、各种专用的仪器控制器和自动测控系统之间的快速双向通信。基于GPIB测试结构的全部有关器件可分为控者、讲者和听者三大类：（1）控者：控者指明谁是讲者，谁是听者每个GPIB系统都必须定义一个系统执行控者（2）讲者：产生指令及数据器件。听者：接收指令及数据器件讲者在总线任一时刻只能有一个器件,听者可以有多个器件。8GPIB：有16条信号线，8条地回送线。其中16信号线分8条数据线，5条接口管理线，3条握手线9虚拟仪器的特点：是指具有虚拟仪器面板的个人计算机，它由通用计算机、模块化功能硬件和控制专用软件组成。按其基本形式可分解为以下三个主要模块：①输入:进行信号调整并将输入模拟信号转换成数字形式以便处理。②输出:将量化的数据转换成模拟信号并进行必要的信号调理。③数据处理:通常一个微处理器或一台数字信号处理器（DSP）可使仪器按要求完成一定功能。优点：（1）测量精度高、重复性好；（2）测量速度高（3）开关、电缆减少（4）系统组建时间缩短；（5）测量功能易于扩展；六、测量结果表述及误差分析1.非线性回归的基本方法①利用变量变换把非线性模型转化为线性模型。②利用最小二乘原理推导出非线性模型回归的正规方程，然后求解。③采用直接最优化方法，以残差平方和为目标函数，寻找最优化回归函数。2.误差的定义，产生的原因，分类方法绝对误差定义:测量结果--真值（就是真实值）（理论真值：也称绝对真值）（规定真值：国际上公认的某些基准测量值）（相对真值：是指计量器具按精度不同分为若干等级，上一等级的指示值即为下一等级的真值）。原因：①工具误差：它包括试验装置、测量仪器所带来的误②方法误差：方法引起的，这种误差亦称为原理误差或理论误差；③环境误差：在测量过程中，因环境条件的变化而产生的误差。④人员误差：测量者生理特性和操作熟练程度的优劣引起的误差称为人员误差。按照误差的特点和性质进行分类，可分为:随机误差；系统误差；粗大误差3.系统误差，粗大误差，随机误差定义及其特性，如何发现这些误差产生误差的原因及误差数值的大小、正负是随机的，没有确定的规律性，或者说带有偶然性，这样的误差就称为随机误差。在相同的测量条件下，多次测量同一物理量，误差不变或按一定规律变化着，这样的误差称为系统误差。系统误差等于误差减去随机误差。粗大误差是指那些误差数值特别大，超出在规定条件下的预计值，测量结果中有明显错误的误差，也称粗差。出现粗大误差的原因是由于在测量时