工程测试与信号处理测试总结.

机械工程测试技术总复习绪论1、测试的基本任务：2、测试技术含义。3、静态测量与动态测量4、课程的主要研究对象研究机械工程中动态参数的测量5、测试系统的组成第1章、第5章内容提要一、信号的分类及其描述1、分类正弦型信号复杂周期信号准周期信号瞬变信号各态历经信号非各态历经信号非平稳随机信号周期信号非周期信号平稳随机信号随机信号确定性信号2、描述时域描述：幅值随时间的变化频域描述：频率组成及幅值、相位大小幅值时域分析频域分析二、求信号频谱的方法及频谱的特点1、周期信号数学工具：傅里叶级数方法：求信号傅里叶级数的系数频谱特点：离散性、谐波性、收敛性1000)sincos(2)(nnntnbtnaatx2/2/0cos)(2TTntdtntxTa2/2/0sin)(2TTntdtntxTb;)(2/2/20000TTTdttxa三角展开式指数函数形式tjnnntjnnneCeCCtx00110)(,2,1,0)(0neCtxtjnnn2/2/0000)(1TTtjnndtetxTC2、非周期信号数学工具：傅里叶变换方法：求信号傅里叶变换频谱特点：连续性2()()jftXfxtedtdfefXtxftj2)()(三、典型信号的频谱1、δ(t)函数的频谱及性质△(f)=1频率无限，强度相等，称为“均匀谱”采样性质：积分特性：卷积特性：0000000**00ttftttftfttftfdttfttfdttfttttftftttftft2、正、余弦信号的频谱→实频谱→虚频谱00022000022022sin22sin212cos212cos0000ffffjtfeejtffffftfeetftfjtfjtfjtfj3、窗函数的频谱4、周期单位脉冲序列的频谱0t0fTs-Ts2Ts3Ts-2Ts-3TssT1sT2sT1sT2sT31sT1(a)周期单位脉冲序列(b)周期单位脉冲序列的频谱sT3)(jfG)(tg1、均值：静态分量（常值分量）x2x2、均方值：强度（平均功率）四、信号的特征参数3、方差：波动分量4、概率密度函数：在幅值域描述信号幅值分布规律。2x222xxxxp五、自相关函数的定义及其特点1、定义：2、特点TTxdttxtxTtxtxER01lim）01max222tRR呈周期变化Rxxxxxx。信息，丢失了相位信息、频率信号的幅值了原函数为余弦信号，保留正、余弦信号的自相关为偶函数，即：）)2()3220xRRRxxx含周期分量，时，当六、互相关函数的定义及其特点1、定义2、特点TTdttytxTtytxER0xy1lim相关，）两个不同频率信号不信息。和相位差频率、保留了原信号的幅值两个同频率信号相关，为非奇非偶函数，03)()()21()2)1xy00yxxyxyjRyxRRR七、相关分析的应用八、相关系数与相干函数10S111102xyy22xyxyxx2xy22xfffSfSfyxRRRxxyxxyxyxxyxxx完全相关、完全相关九、自功率谱密度函数定义及其特点1、定义反映系统的幅频特性。）反映信号的频域结构；）为偶函数；）、特点fSfSfHfXTfSfSRfSdeRfSxyTxxxxfjxx22231lim212十、互功率谱密度函数定义及其应用反映系统的频率特性。、应用、定义fSfSfHdeRfSfjxxy2xyxy213、量化及量化误差：△x↓→误差↓4、泄漏：原因加窗截断处理1、时域采样定理：fs2fhfs(3-5)fh2、混叠：原因Ts↑(fs↓)十一、数字信号处理5、离散傅里叶变换图解推演、栅栏效应十二、傅里叶变换的几个性质第2章内容提要测量装置的基本特征：静态特性和动态特性一、测量装置的静态特征及主要参数1、静态特性：2、主要静态参数1）线性度：线性度越好→线性范围(量程)越宽2）灵敏度：S↑→△x↓→测量范围↓S=△y/△x（输出的量纲/输入的量纲）3）回程误差：与输入变化方向有关的输出特性。4）分辨力（分辨率）：能测量到输入量最小变化的能力。二、线性系统的主要特性叠加性、比例性、微分性、积分性、频率保持性三、测量装置动态特性的描述时域：h(t)复数域：H(S)h(t)→H(S)频域：H(ω)LFh(t)→H(ω)系统δ(t)h(t)四、频率响应函数(频率特性)定义及物理意义1、频率响应函数定义系统在简谐信号激励下，其稳态输出对输入的幅值比、相位差随激励频率ω变化的特性。频率的变化关系。和输入信号的相位差随出信号谐信号激励下，稳态输：相频特性：系统在简频率的变化关系。和输入信号的幅值比随出信号谐信号激励下，稳态输：幅频特性：系统在简jjAeAXYHj/五、频率响应函数的求取方法1、方程微分→H(ω)2、H(S)―→H(ω)3、h(t)→H(ω)4、实验法六、系统不失真的条件1、时域不失真条件：y(t)=A0x(t-t0)2、频域不失真条件：其中：幅频特性A(ω)=A0相频特性φ(ω)=-ωt0即：系统对不同频率的信号具有相同的增益；系统对不同频率的信号具有相同的滞后时间。00tjeAHFFS=jω七、一、二阶系统的动态特性1、一阶系统（如：RC低通滤波器）1()1Hss21()1()A()()arctgj响应快，动特性好数动态特征参数：时间常x2、二阶系统二阶系统的特性：共振频率2012rmax21()21A八、系统的串并联niininiiniiSSsHsHSSsHsH11i11并联：串联：九、系统的稳态响应与响应误差十、测试系统动态特性参数的测试？、相角误差、幅值误差、系统的稳态响应jjj3%100012sin100AAtAxty第3章、第4章内容提要一、传感器的分类位移传感器按被测物理量分速度传感器加速度传感器……物性型传感器结构型传感器能量转换型能量控制型按工作原理分按能量关系分接触式传感器非接触式传感器二、常用传感器种类、工作原理、特点及应用1、电阻式传感器变阻器式：应变片：金属应变片：半导体应变片：特点：应用：1）测应力、应变；2）组成各种应变式传感器按安装方式分2、电容式传感器极距变化型：微小位移、非接触测量面积变化型：较大线、角位移测量介质变化型：介质参数测量3、电感式传感器变气隙式；变面积式；螺管式涡流式：利用金属导体在交变磁场中涡电流效应非接触测量、简单、方便、不受油污等介质影响互感型——差动变压器式：互感原理精确度高、线性范围大、稳定性好、使用方便自感型——4、磁电式传感器被测物理量―――――→感应电动势线速度型角速度型磁阻式5、压电式传感器被测物理量――――→电荷量特点：应用：力、压力、加速度、声和声发射电磁感应原理动圈式压电效应6、光电式传感器光电管----外光电效应光电池----光生伏特效应光敏电阻----内光电效应应用：三、差动式传感器的优点1、灵敏度扩大近一倍；2、改善了传感器线性，线性工作范围扩大近一倍；3、提高了传感器工作的稳定性。四、传感器选用原则五、电桥1、电桥的分类2、电桥平衡及平衡条件Uy=0,则电桥平衡。直流电桥：R1R3=R2R4z1z3=z2z4φ1+φ3=φ2+φ4直流电桥交流电桥Z1Z3=Z2Z4交流电桥：3、电桥的输出04321044332211044kSUSURRRRRRRRUUy4、电桥的和差特性及应用半桥单臂、半桥双臂、全桥的输出电压及灵敏度。六、滤波器1、分类及其功能低通滤波器、高通滤波器、帯通滤波器、带阻滤波器。2、理想滤波器是不可能实现七、调制与解调1、调制：利用某种低频信号来控制或改变高频振荡的某个参数的过程。2、解调：从已调制信号中恢复原低频调制信号的过程。3、载波、调制信号、已调制信号（调幅波….4、调制与解调的作用1）不失真的传输信号；2）不失真的放大信号；3）可实现信号的转换。)(21)(21π2cos)(000fffftfty)(21)(21π2cos)(000ffXffXtxtftxmtxtytxffXffXfXtytx'm00m)()()2(41)2(41)(21)()(低通滤波器5、调幅与解调调幅：高频信号与测试（调制）信号相乘,使高频信号幅值随被测信号的变化而变化。功能：低频信号――→高频信号解调：同步解调、整流检波、相敏检波转移X(f)Z(f)Xm(f)-fzfz调制与解调Xm(f)-fzfzZ(f)-2fz2fzX(f)低通滤波器相敏检波6、调频与解调调频：利用调制信号控制高频载波信号频率变化过程，使载波的频率随调制信号的幅值成比例变化。第6章振动的测试构成机械振动系统的基本要素有惯性、恢复性和阻尼。由交变力引起的振动；由基础运动引起的振动