《工程测试技术》复习大纲-2014

《工程测试技术》复习大纲考试题型一．填空题（20分，20个空，每空1分）二．判断题（10分，10小题，每小题1分）三．多选择（20分，10小题，每题2分）四．简答题（30分，5小题，每小题6分）五．计算题（20分，2小题，每小题10分）注：带计算器和三角板、铅笔、橡皮等，考试过程中不允许借别人计算器绪论1.基本概念：测试、测量、试验；信号、信息2．测量系统的一般构成及每一部分的作用。传感器、信号调理等的作用。第1章测量技术基础知识.1.基本概念：量、量纲、量值；基本量和导出量；2.SI基本单位，SI词头、倍数单位、分数单位。3.测量、计量和测量4.基准（国家基准、副基准、工作基准）、计量标准、工作计量器具。5.测量方法的分类：直接、间接和组合测量；直接比较测量和间接比较测量；接触测量和非接触测量；等精度测量和不等精度测量。6.测量器具的分类（传感器、变换器、变送器、检测器）和相关术语（标称范围，量程，测量范围）7.测量误差的定义、分类（随机误差、系统误差和粗大误差；器具误差、方法误差、调整误差、观测误差和环境误差；绝对误差、相对误差、分贝误差和引用误差）8.精密度（随机误差）、正确度（系统误差）、准确度（绝对误差：随机误差和系统误差）；不确定度。7．样本平均值x、样本标准差s、样本平均值的标准偏差ˆx1niixxn21(1)niixxsn21ˆ(1)niixxxnn8．测量结果的3种表达方式（重点是第3种）211ˆ(1)nniiiixxxxsXxxnnnn第2章信号及其描述1．信号的分类（1）确定性信号（周期信号：简单、复合，非周期信号：准周期、瞬变非周期信号）与非确定性信号（随机信号：平稳、非平稳、各态历经；时间平均和集合平均）；简谐信号周期信号复合周期信号确定性信号准周期信号非周期信号瞬变信号信号各态历经信号平稳随机信号随机信号非各态历经信号非平稳随机信号平稳随机过程：统计特征量不随时间变化各态历经随机过程：样本特征量代替总体特征量（2）连续信号与离散信号；（3）能量信号与功率信号；(4)时限信号与频限信号；(5)实信号和复信号2.信号的描述：时域描述（表达式、波形）和频域描述（频谱：相频谱、幅频谱）3.信号分析中常用的信号：简谐信号、单位脉冲、单位阶跃、单位斜坡、矩型窗）4.信号的时域统计分析随机过程统计特征量（均值、方差、均方值）的定义和物理意义。5.相关分析相关系数、自相关函数、互相关函数的定义、性质和应用。如测地下输油管道破损位置。6.信号的频谱（1）周期信号与离散频谱周期信号的频谱特点和求取方法（傅里叶级数三角函数展开式的定义，不要求计算）。幅频谱、相频谱的概念和频谱图的绘制。掌握典型周期信号的单边频谱（方波、三角波、锯齿波等）的绘制（已知傅里叶级数）。(2)准周期信号具有离散频谱(3)非周期信号的频谱是连续的；非周期信号（准周期信号和瞬变非周期信号）的频谱特点和求取方法（傅立叶变换），典型非周期信号（矩形窗函数（sinc函数）、δ函数（强度为1的均匀谱）等）的频谱特点。7．随机信号的频谱自功率谱、互功率谱、相干函数的定义和物理意义8.模拟信号的数字化分析（1）模拟信号数字化分析过程：模拟信号预处理（抗混叠滤波、幅值适调）、模/数转换、数字分析。（2）时域采样和频谱混叠：采样定理（3）时域截断（加窗）和能量泄漏（选合适（窄主瓣，小旁瓣）的窗函数：矩形、三角形、汉宁窗、海明窗、指数窗）（4）DFT和FFT：DFT:对离散信号进行离散傅里叶变换，得到离散频谱；计算量很大。FFT:快速DFT,计算量小。第3章测试系统的基本特性1．测试系统静态特性指标及其定义：重复性、灵敏度、线性度、分辨率、回程误差、稳定度和漂移等2．线性时不变系统的性质：叠加性，比例特性，微分特性，积分特性，频率保持性3．测量试装置的动态特性(1)常用的描述方法：微分方程、传递函数、频率特性函数、脉冲响应函数（输入为单位脉冲信号）(2)频率特性（幅频特性、相频特性）函数的定义和图示法（奈奎斯特图、伯德图）。频率响应函数（输入为简谐信号）。4．一阶系统、二阶系统的频率特性（传递函数、公式中变量的含义）的应用(求稳态输出，求幅值误差和相位误差)例：求输入为()sin()xtABt（A为直流分量）的稳态输出？5．测试系统对任意输入的响应系统对输入)(tx的响应)(ty等于输入)(tx和其单位脉冲响应函数)(th的卷积()()()ytxtht6．系统动态特性的两种标定方法：频率响应法和阶跃响应法。7．测试系统不失真传递信号的时域条件（即定义）和频域条件。00()()ytAxtt00()()AAt幅值失真和相位失真的概念第4章常用传感器和敏感元件1．传感器的定义、组成和分类。2．机械式传感器的工作原理、特点和应用。3．电阻式传感器的分类、原理、特点和应用应变片的工作原理：应变电阻效应00ggRSRSRR压阻效应的概念；金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别（工作原理和灵敏度的区别）？4．电感式传感器的变换原理（电磁感应原理）、分类、特点和应用。可变磁阻式传感器灵敏度的特点（非线性及其解决办法（差动、小工作范围））和应用（微小位移测量）、典型结构。涡电流式传感器的工作原理（涡电流效应，属于自感型传感器）和应用（非接触动态测量，位移，材质鉴别，无损探伤等）。差动式变压器的工作原理（互感现象）、特点（精度高、测量范围大等）和应用（大位移测量）。可变磁阻式（如螺管线圈型）和涡流式传感器属于自感型，差动变压器属于互感型。4.电容式传感器：工作原理（电容的计算公式）、分类（极距、面积、介质变化型）；极距变化型的灵敏度的特点（非线性及其解决办法（差动、小工作范围））和应用（微小位移测量）；面积变化型灵敏度的特点（线性的）和应用。5.磁电式传感器的工作原理（电磁感应）、分类、特点、应用。磁阻式传感器与动圈式传感器在原理上区别及其应用？6.压电式传感器：工作原理（压电效应、逆压电效应、压电材料）；压电式传感器（压电常数）及其等效电路；电荷放大器的两个作用(功率放大和阻抗匹配)；特点（能量转换型、不适合静态测量）和应用（力、加速度）。7.光电式传感器的工作原理、分类和特点，常用的光电元件；光电管和光电倍增管：外光电效应光敏电阻：光电导效应光电池：光生伏特效应8.霍尔传感器的工作原理（霍尔效应）和用途。9.光栅传感器的分类、工作原理和应用。10.压电传感器的原理、特点和应用。第5章模拟信号的调理和转换1．电桥的分类（交流电桥与直流电桥；平衡电桥与不平衡电桥）2．直流电桥的平衡条件、两种工作方式（零值法和偏值法）偏值法直流电桥的输出：0123404yUURRRRR电桥的和差特性（相邻相减，相对相加）及其应用（结合应变片，测悬臂梁的受力）偏值法直流电桥的三种连接方式及其输出、灵敏度。3．交流电桥的平衡条件Z1Z3=Z3Z4（模平衡、相位平衡）4．滤波器的定义、用途（滤除不想要的频率成分）和分类；理想的低通、高通、带通、带阻滤波器的幅频特性；5．实际滤波器的基本特性参数。通带、阻带、截止频率、过渡带、中心频率、带宽、纹波幅度、品质因素、倍频程选择性和滤波器因素6．低通、高通RC滤波电路的原理和特性（截止频率与R、C的关系）7．调制与解调的定义、目的（便于放大和传输）、分类（调幅、调频、调相）。载波、调制信号、已调波/调制波。调幅、调频、调相的定义。8．调幅：调幅的原理（相乘）和解调方法（同步解调、包络检波、相敏检波）。调幅波的表达式。动态电阻应变仪的原理调幅时对载波频率的要求（载波频率比调制信号的最高频率高10倍）。9.调频波和调相波的表达式。瞬时相位和瞬时角频率之间的关系。10.A/D转换的三个步骤。A/D转换器的位数、量化增量和量化误差。第6章机械工程领域常见物理量的测量1.振动测量的内容和方法，激振设备种类以及激振类型，常用的振动测量传感器的工作原理。拾振器。2.常用的热膨胀式温度计（玻璃管液体温度计、双金属温度计和压力式温度计）的工作原理、特点和应用。3.热电阻的分类和工作原理4.热电偶的工作原理。热电效应，由两种不同材料的导体组成闭合回路。热电动势由两导体间的接触电动势和单一导体间的温差电动势组成，其中接触电动势占主导地位。热电动势随着测量端的温度变化而变化。测量精确度高、测量范围广(100~1500oC)、构造简单、使用方便。5.常用的流体压力传感器的工作原理；常用的流体体积流量传感器(如压差式流量计)的工作原理。