《《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)1. 測(cè)試是測(cè)量與試驗(yàn)的概括，是人們借助于一定的裝置，獲取被測(cè)對(duì)象有相關(guān)信息的過(guò)程。測(cè)試工作的目的是為了最大限度地不失真獲取關(guān)于被測(cè)對(duì)象的有用信息。 分為：靜態(tài)測(cè)試，被測(cè)量（參數(shù)）不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間緩慢變化。 動(dòng)態(tài)測(cè)試，被測(cè)量（參數(shù)）隨時(shí)間（快速）變化。2. 基本的測(cè)試系統(tǒng)由傳感器、 信號(hào)調(diào)理裝置、 顯示記錄裝置三部分組成。 傳感器：感受被測(cè)量的變化并將其轉(zhuǎn)換成為某種易于處理的形式，通常為電量（電壓、電流、電荷）或電參數(shù)（電阻、電感、電容）。 信號(hào)調(diào)理裝置：對(duì)傳感器的輸出做進(jìn)一步處理（轉(zhuǎn)換、放大、調(diào)制與解調(diào)、濾波、非線(xiàn)性校正等），以便于顯示、記錄、分析與處理等。

2、 顯示記錄裝置對(duì)傳感器獲取并經(jīng)過(guò)各種調(diào)理后的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行顯示、記錄、存儲(chǔ)，某些顯示記錄裝置還可對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、處理、數(shù)據(jù)通訊等。3. 測(cè)試技術(shù)的主要應(yīng)用：1. 產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè) 2.作為閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)的核心 3. 過(guò)程與設(shè)備的工況監(jiān)測(cè) 4. 工程實(shí)驗(yàn)分析。4. 測(cè)試技術(shù)是信息技術(shù)的重要組成部分，它所研究的內(nèi)容是信息的提取與處理的理論、方法和技術(shù)。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱：能源技術(shù) 材料技術(shù) 信息技術(shù)。 信息技術(shù)的三個(gè)方面：計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)。5. 測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)： (1) 1. 傳感技術(shù)的迅速發(fā)展 智能化、可移動(dòng)化、微型化、集成化、多樣化。 （2）測(cè)試電路設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的改進(jìn) （3

3、）計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的普及 （4）極端條件下測(cè)試技術(shù)的研究。6. 信息：既不是物質(zhì)也不具有能量，存在于某種形式的載體上。事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)方式的反映。 信號(hào)：通常是物理、可測(cè)的（如電信號(hào)、光信號(hào)等），通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試、分析，可從信號(hào)中提取出有用的信息。信息的載體。 噪聲：由測(cè)試裝置本身內(nèi)部產(chǎn)生的無(wú)用部分稱(chēng)為噪聲，信號(hào)中除有用信息之外的部分。 （1）信息和干擾是相對(duì)的。 （2）同一信號(hào)可以反映不同的信息，同一信息可以通過(guò)不同的信號(hào)來(lái)承載 。7.測(cè)試工作的實(shí)質(zhì)（目的 任務(wù)）：通過(guò)傳感器獲取與被測(cè)參量相對(duì)應(yīng)的測(cè)試信號(hào)，利用信號(hào)調(diào)理裝置以及計(jì)算機(jī)分析處理技術(shù)，最大限度地排除信號(hào)中的各種干擾、噪聲

4、，最終不失真地獲得關(guān)于被測(cè)對(duì)象的有關(guān)信息。8. 信號(hào)的分類(lèi)：（一） 按信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律分：（二）按信號(hào)的物理屬性分：機(jī)械信號(hào)、電信號(hào)、光信號(hào)、其他（磁信號(hào)、聲信號(hào)、超聲波信號(hào)等）。（三）按信號(hào)的幅值是否隨時(shí)間變化分：靜態(tài)（直流）信號(hào)、動(dòng)態(tài)（直流+交流）信號(hào)。（四）按自變量的變化范圍分：時(shí)（間有） 限信號(hào)、頻（率有） 限信號(hào)。（五）按信號(hào)是否滿(mǎn)足絕對(duì)可積條件分：能量（有限） 信號(hào)、功率（有限） 信號(hào)。（六）按信號(hào)中變量的取值特點(diǎn)分：連續(xù)信號(hào)、離散信號(hào)。 時(shí)間和幅值均連續(xù)模擬信號(hào)時(shí)間和幅值均離散數(shù)字信號(hào)9. 各類(lèi)信號(hào)的特征：1. 確定性信號(hào) 可以用確定的數(shù)學(xué)函數(shù)表示其隨時(shí)間變化規(guī)律的信號(hào)，包括

5、周期信號(hào)（簡(jiǎn)單周期信號(hào)（正弦信號(hào)）、復(fù)雜周期信號(hào)）和非周期信號(hào)（準(zhǔn)周期信號(hào)、瞬變信號(hào)）兩類(lèi)。 周期信號(hào)：每隔一定的時(shí)間間隔精確重復(fù)其波形、無(wú)始無(wú)終的信號(hào)。 簡(jiǎn)單周期信號(hào)（正弦信號(hào)、簡(jiǎn)諧信號(hào)、諧波信號(hào)）：正弦信號(hào)是構(gòu)成其他信號(hào)的基本成分。 非周期信號(hào)：除周期信號(hào)以外的確定性信號(hào)稱(chēng)為非周期信號(hào) ， 它又分為準(zhǔn)周期信號(hào)和瞬變信號(hào)兩類(lèi)。準(zhǔn)周期信號(hào)：準(zhǔn)周期信號(hào)由多個(gè)周期信號(hào)合成，但各周期信號(hào)的頻率比為無(wú)理數(shù)（不具有公共周期），因此屬于非周期信號(hào)。但由于其頻譜具有周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)，故稱(chēng)之為準(zhǔn)周期信號(hào)。瞬變信號(hào)：現(xiàn)實(shí)中的瞬變信號(hào)一般均為能量有限信號(hào)。2. 非確定性信號(hào) 不能用確定的數(shù)學(xué)函數(shù)表示其隨時(shí)間變化

6、規(guī)律的信號(hào)，也稱(chēng)為隨機(jī)信號(hào)或隨機(jī)過(guò)程。隨機(jī)信號(hào)一般用統(tǒng)計(jì)參數(shù)（數(shù)學(xué)期望、方差等）表示其特征，包括平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)（過(guò)程）和非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)（過(guò)程）兩類(lèi)。10. 信號(hào)的描述方法是在不同變量域內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行的各種數(shù)學(xué)描述，可以揭示信號(hào)的某些數(shù)據(jù)特征，是信號(hào)分析的基礎(chǔ)。 “域”指的是描述信號(hào)時(shí)的自變量，即考察信號(hào)的著眼方面。信號(hào)的描述主要在以下幾個(gè)變量域內(nèi)進(jìn)行： 時(shí)間域（簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)域）：以時(shí)間作為自變量的信號(hào)表達(dá)，反映信號(hào)的幅值隨時(shí)間的變化過(guò)程。 頻率域（簡(jiǎn)稱(chēng)頻域）：以頻率作為自變量的信號(hào)表達(dá)，可以揭示信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)（組成信號(hào)的各次諧波的幅值、初相位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系）。幅值域： 以信號(hào)的幅值作為自變量的信號(hào)表達(dá)

7、，反映信號(hào)中的不同幅值（強(qiáng)度）的概率分布情況。時(shí)延域：以延時(shí)時(shí)間作為自變量的信號(hào)表達(dá)，反映信號(hào)在不同時(shí)刻的相互依賴(lài)關(guān)系或相近程度。信號(hào)的時(shí)域描述：1. 均值 在觀(guān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，信號(hào)幅值的平均值。均值反映了信號(hào)變化的中心趨勢(shì)，也稱(chēng)為信號(hào)的直流分量。 2. 絕對(duì)均值 在觀(guān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，信號(hào)幅值絕對(duì)值的平均值。絕對(duì)均值相當(dāng)于對(duì)信號(hào)進(jìn)行全波整流后再濾波（平均）。 3. 均方值 在觀(guān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，信號(hào)幅值平方的平均值。 4. 均方根值（有效值） 均方值的正平方根稱(chēng)為信號(hào)的均方根值（有效值）。 均方值可以看成是電信號(hào)（電流或電壓）作用在單位電阻上的平均功率，因此也常稱(chēng)為信號(hào)的平均功率；均方根值也稱(chēng)為信號(hào)的有效值。 信

8、號(hào)的均值、絕對(duì)均值、均方值和均方根值都可作為信號(hào)強(qiáng)度的量度。 5. 方差 在觀(guān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，信號(hào)的瞬時(shí)幅值與均值之差的平方的平均值。方差反映了信號(hào)偏離均值的程度，即信號(hào)中交流（諧波）成分的大小。 6. 標(biāo)準(zhǔn)偏差 方差的正平方根稱(chēng)為信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差（簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)差）。 均值、方差、均方值三者之間具有如下關(guān)系： 信號(hào)的頻域描述：頻域描述的目的是要得到信號(hào)的頻譜，即信號(hào)的頻率構(gòu)成。 了解信號(hào)的頻譜，對(duì)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)試方法、測(cè)試裝置有著重要的意義，是實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的技術(shù)保障。 要了解信號(hào)的頻譜，通常是要根據(jù)信號(hào)的類(lèi)別，借助于不同的數(shù)學(xué)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。 其中最基本的數(shù)學(xué)工具是傅立葉級(jí)數(shù)（FS） 和傅立葉變換（FT） 。

9、11. 周期信號(hào)的頻譜：通過(guò)對(duì)周期信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得到周期信號(hào)的頻譜（頻率構(gòu)成）。傅立葉級(jí)數(shù)是進(jìn)行周期信號(hào)頻譜分析的數(shù)學(xué)工具。 周期信號(hào)頻譜的數(shù)學(xué)表達(dá)有兩種形式： 三角函數(shù)形式展開(kāi)式（頻譜情況直觀(guān)明了）、復(fù)指數(shù)形式展開(kāi)式（便于有關(guān)分析運(yùn)算）。 任何周期信號(hào)都是由無(wú)窮多個(gè)頻率、幅值、初相位互不相同的正弦諧波信號(hào)疊加而成的。 以直流分量及各次諧波的頻率 為橫坐標(biāo)，以直流分量及各次諧波的幅值 、初相位 為縱坐標(biāo)作圖，得到如頻譜圖。周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)：（1）離散性 周期信號(hào)的頻譜是離散的，由一系列離散的譜線(xiàn)組成。（2）諧波性 每條譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)諧波分量，只出現(xiàn)在基頻的整數(shù)倍上。（

10、3）收斂性 工程中常見(jiàn)的周期信號(hào)，其諧波幅值總的趨勢(shì)是隨諧波次數(shù)的增加而減小。通常可忽略較高次諧波的影響。 12. 非周期信號(hào)的頻譜：通過(guò)對(duì)非周期信號(hào)（瞬變信號(hào)）的時(shí)域表達(dá)式進(jìn)行傅立葉變換，可得到非周期信號(hào)的頻譜（頻率構(gòu)成）。傅立葉變換是進(jìn)行非周期信號(hào)頻譜分析的數(shù)學(xué)工具。 （非周期信號(hào)不包括準(zhǔn)周期信號(hào)。準(zhǔn)周期信號(hào)雖然屬于非周期信號(hào)，但其頻譜具有周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)） 非周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)；（1）非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的，其頻譜中包含所有頻率的諧波成分。（2）X( f )具有“單位頻率寬度上的幅值、相位”的含義，故非周期信號(hào)的頻譜嚴(yán)格上應(yīng)稱(chēng)為頻譜密度函數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)頻譜）。（3）非周期 信號(hào)的幅值譜密度

11、為有限值，但各次諧波分量的幅值為無(wú)窮小能量有限。傅立葉變換的性質(zhì)：傅里葉變換具有線(xiàn)性（比例）疊加、時(shí)移、頻移、時(shí)間尺度改變、對(duì)稱(chēng)、微積分、卷積分等性質(zhì)。13. 幾種典型信號(hào)的頻譜：1. 矩形窗函數(shù)及其頻譜 矩形窗函數(shù)是一種在時(shí)域有限區(qū)間內(nèi)幅值為常數(shù)的窗信號(hào)，它在信號(hào)分析處理中有著重要的應(yīng)用，主要用于在時(shí)域內(nèi)截取某信號(hào)的一段記錄長(zhǎng)度。矩形窗函數(shù)的頻譜是連續(xù)的，頻譜范圍無(wú)限寬廣。信號(hào)的截?cái)嘞喈?dāng)于信號(hào)與窗函數(shù)相乘，截?cái)嗪蟮男盘?hào)的頻譜等于二者的卷積分，因此也具有連續(xù)、無(wú)限寬廣的頻譜。 2. 單位脈沖函數(shù)（ 函數(shù)）及其頻譜 函數(shù)的性質(zhì)：（1）抽樣性質(zhì)（篩選性質(zhì)） 函數(shù)可以把信號(hào)x（t）在脈沖發(fā)生時(shí)刻t0

12、 時(shí)的函數(shù)值抽取出 來(lái)。 （2）卷積（分）性質(zhì) （3）函數(shù)的頻譜 14. 周期單位脈沖序列 （comb(t,TS） 及其頻譜： 周期單位脈沖序列的頻譜也是一個(gè)周期脈沖序列。 周期單位脈沖序列的典型應(yīng)用是等時(shí)間間隔采樣控制。采樣間隔（周期） 越小，其頻譜譜線(xiàn)間隔1/TS越大，越有利于減小采樣所造成的失真。15. 信號(hào)的幅值域描述：信號(hào)的幅值域描述用來(lái)表示信號(hào)關(guān)于幅值大小的分布情況，數(shù)學(xué)模型主要有概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù)。1. 概率密度函數(shù) 概率密度函數(shù)是在觀(guān)測(cè)時(shí)間 T 內(nèi)，信號(hào)幅值落在指定區(qū)間內(nèi)的概率的密度。 2. 概率分布函數(shù) 概率分布函數(shù)（累積概率）定義信號(hào)的瞬時(shí)幅值小于或等于給定值x的概

13、率，其值在01之間。16. 信號(hào)的時(shí)延域描述。17.相關(guān) 相關(guān)系數(shù)。 1. 自相關(guān)函數(shù) 定義：自相關(guān)函數(shù)用來(lái)描述信號(hào)在某一時(shí)刻的瞬時(shí)值與該信號(hào)延時(shí)時(shí)間 以后的瞬時(shí)值之間的相似程度，是關(guān)于延時(shí)時(shí)間 的函數(shù)。 性質(zhì)： 周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為同周期的周期函數(shù)。 周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)中保留了原周期信號(hào)幅值和頻率信息，但丟失了相位信息。 周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)當(dāng)t 時(shí)并不收斂。 對(duì)于不含有周期成分的隨機(jī)信號(hào)，利用信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)可以非常有效地區(qū)別信號(hào)的類(lèi)型。只要信號(hào)中含有周期成分，其自相關(guān)函數(shù)當(dāng)t 時(shí)也不衰減，并具有明顯的周期性。 自相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用：1.表面粗糙度成因的自相關(guān)分析 2. 信號(hào)類(lèi)型的判別 2

14、. 互相關(guān)函數(shù) 互相關(guān)函數(shù)用來(lái)描述一個(gè)信號(hào)在某一時(shí)刻的瞬時(shí)值與另一個(gè)信號(hào)延時(shí)時(shí)間 以后的瞬時(shí)值之間的相似程度，是關(guān)于延時(shí)時(shí)間 的函數(shù)。 性質(zhì)：1. 2. 3. 兩頻率相同的周期信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)仍為同周期的周期函數(shù)。 同頻周期信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)中不僅保留了原周期信號(hào)的幅值和頻率信息，也保留了相位（差）信息。 同頻周期信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)當(dāng)t 時(shí)并不收斂。 4. 兩頻率不同的周期信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)等于0（不同頻不相關(guān)）。 5. 不含同頻周期成分的兩隨機(jī)信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)當(dāng)t 時(shí)趨于零。若兩隨機(jī)信號(hào)中含有同頻周期成分，即使t ，它們的互相關(guān)函數(shù)也不收斂并會(huì)出現(xiàn)該頻率的周期性。 互相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用：1. 相關(guān)定位

15、（確定管道破損位置） 2. 相關(guān)測(cè)速（在線(xiàn)測(cè)量鋼帶速度） 3. 利用互相關(guān)分析進(jìn)行故障診斷（振動(dòng)傳遞路徑識(shí)別）18. 信息是事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)方式的反映。信號(hào)是信息的載體，其中包含著關(guān)于被測(cè)對(duì)象的有用信息。19. 信號(hào)的頻譜指的是信號(hào)的頻率構(gòu)成，了解信號(hào)的頻譜是實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的重要技術(shù)保證。20. 進(jìn)行非周期信號(hào)頻譜分析的數(shù)學(xué)工具是傅立葉變換。非周期信號(hào)的頻譜為頻譜密度，主要特點(diǎn)是頻譜的連續(xù)性，即頻譜中包含著任何頻率的諧波成分。21. 測(cè)試裝置 對(duì)被測(cè)參量進(jìn)行傳感、轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理、顯示記錄的（機(jī)械、電子、光學(xué)等）裝置的統(tǒng)稱(chēng)。 理想的測(cè)試裝置應(yīng)該具有單值的、確定的輸入/輸出特性。其中以線(xiàn)性的輸入

16、/輸出特性是最期望的。 測(cè)試裝置的特性: 1. 靜態(tài)特性 測(cè)試裝置對(duì)不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間緩慢變化的信號(hào)所呈現(xiàn)出來(lái)的傳輸特性 2. 動(dòng)態(tài)特性 測(cè)試裝置對(duì)隨時(shí)間快速變化的信號(hào)所呈現(xiàn)出來(lái)的傳輸特性22. 線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng): 若線(xiàn)性系統(tǒng)微分方程中的各系數(shù)（取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)）不隨時(shí)間變化，則稱(chēng)之為時(shí)不變系統(tǒng)（定常系統(tǒng)） 。既是線(xiàn)性又是時(shí)不變的系統(tǒng)稱(chēng)為線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)。 線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的主要性質(zhì): 1. 比例疊加性質(zhì) 2. 時(shí)不變性質(zhì) 在同樣的初始條件下， 線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的輸出與系統(tǒng)輸入的作用時(shí)刻無(wú)關(guān)。這是因?yàn)橄到y(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)（特性）不隨時(shí)間變化的原因。3. 頻率保持性質(zhì) 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)的頻譜中有且僅有與輸

17、入信號(hào)的頻譜中頻率相同的頻率成分。 如果輸出信號(hào)中包括有其它頻率成分，則或是由系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲、外部干擾所引起，或是由于系統(tǒng)的輸入太大使系統(tǒng)工作在非線(xiàn)性區(qū)而導(dǎo)致，或是系統(tǒng)中存在明顯的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)。 頻率保持性是線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)非常重要的性質(zhì)之一，據(jù)此可通過(guò)信號(hào)分離技術(shù)排除各種干擾與噪聲，最大限度地提取出信號(hào)中的有用信息。 4. 微分積分性質(zhì) 據(jù)此性質(zhì)，不僅可以大大簡(jiǎn)化某些信號(hào)分析、特性分析等計(jì)算問(wèn)題，還可實(shí)現(xiàn)某些物理量的間接測(cè)量。例如，只要測(cè)得位移、速度、加速度信號(hào)中的一個(gè)，就可根據(jù)線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的微分、積分性質(zhì)確定出其他兩個(gè)信號(hào)。23. 靜態(tài)特性 測(cè)試裝置對(duì)不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間緩慢變化的信號(hào)所呈現(xiàn)

18、出來(lái)的傳輸特性。 測(cè)試裝置的主要靜態(tài)特性指標(biāo)通常是通過(guò)靜態(tài)標(biāo)定（校準(zhǔn)、定度）來(lái)確定出來(lái)的。 靜態(tài)特性的主要指標(biāo): 1. （靜態(tài)）靈敏度 單位輸入變化所引起的輸出變化，即標(biāo)定曲線(xiàn)上各點(diǎn)處的斜率。 2. 線(xiàn)性度 標(biāo)定曲線(xiàn)接近擬合直線(xiàn)（理想直線(xiàn)）的程度。(線(xiàn)性度也稱(chēng)為線(xiàn)性誤差、 非線(xiàn)性度、 非線(xiàn)性誤差。 線(xiàn)性度是測(cè)試裝置的精度指標(biāo)之一，其值越小越好。 為保證測(cè)試的精度，實(shí)際的測(cè)試裝置應(yīng)工作在線(xiàn)性較好的區(qū)域。同時(shí)，應(yīng)采取各種軟、硬件方面的技術(shù)措施，最大限度地減小線(xiàn)性度。 線(xiàn)性度不超過(guò)規(guī)定數(shù)值的測(cè)量范圍稱(chēng)為線(xiàn)性范圍。) 3. 回程誤差 測(cè)試裝置沿正、反兩個(gè)方向（輸入從小到大、從大到?。┕ぷ鲿r(shí)所呈現(xiàn)的實(shí)際

19、輸入/輸出特性之間的最大差異與量程之比的百分?jǐn)?shù)。（也稱(chēng)為遲滯）。24. 動(dòng)態(tài)特性 測(cè)試裝置對(duì)隨時(shí)間快速變化的信號(hào)所呈現(xiàn)出來(lái)的傳輸特性。 機(jī)理: 測(cè)試裝置中存在儲(chǔ)能元件（電容、電感、彈性元件等）及慣性元件（質(zhì)量），它們對(duì)頻率（變化快慢）不同的信號(hào)的響應(yīng)特性不同。 描述方法（數(shù)學(xué)模型）: 時(shí)（間）域 脈沖響應(yīng)函數(shù) h(t)、復(fù)頻域 傳遞函數(shù) H（s）、頻（率）域 頻率響應(yīng)函數(shù) H（jw） 動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域描述脈沖響應(yīng)函數(shù)：1. 脈沖響應(yīng)函數(shù)給測(cè)試裝置輸入一單位脈沖信號(hào)，所對(duì)應(yīng)輸出的時(shí)域表達(dá)函數(shù)稱(chēng)為單位脈沖響應(yīng)函數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)脈沖響應(yīng)函數(shù)），用 h(t) 表示。 脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)為測(cè)試裝置在特定輸入d

20、(t)情況下的輸出，實(shí)質(zhì)反映的是測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性。 脈沖響應(yīng)函數(shù) h(t)由系統(tǒng)微分方程隱含。 2. 測(cè)試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng)測(cè)試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng)等于脈沖響應(yīng)函數(shù)與輸入的卷積分。 動(dòng)態(tài)特性的復(fù)頻域描述傳遞函數(shù)： 傳遞函數(shù) H（s）的分母完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所決定，分子則取決于輸入（激勵(lì)）、輸出（響應(yīng)）的作用位置。 傳遞函數(shù)H（s）是一種描述測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型， 因此不同的測(cè)試裝置可能具有相同形式的傳遞函數(shù)相似系統(tǒng)。 關(guān)于頻響函數(shù)的說(shuō)明：1.頻率響應(yīng)函數(shù)H（jw）雖然由輸入、輸出信號(hào)定義，但其反映的是測(cè)試裝置的特性，與輸入、輸出信號(hào)無(wú)關(guān)。 2. 頻率響應(yīng)函數(shù)反映的是測(cè)試裝置對(duì)不同頻率正

21、弦諧波信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。通過(guò)給測(cè)試裝置輸入不同頻率的正弦諧波激勵(lì)，測(cè)出測(cè)試裝置對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)輸出，即可得到測(cè)試裝置的頻率響應(yīng)。 3. 頻率響應(yīng)函數(shù)一般為關(guān)于頻率w的復(fù)函數(shù)。頻響曲線(xiàn)：包括奈魁斯特（ Nyquist）圖（P(w) -w 圖形稱(chēng)為實(shí)頻特性曲線(xiàn)， Q(w) -w 圖形稱(chēng)為虛頻特性曲線(xiàn)。在復(fù)平面內(nèi)， P(w) - Q(w) 圖形） 和 波德（ Bode）圖（A(w) -w 圖形稱(chēng)為幅頻特性曲線(xiàn)， j(w) -w 圖形稱(chēng)為相頻特性曲線(xiàn)。繪制幅、相頻特性曲線(xiàn)時(shí)，通常將橫坐標(biāo) w 取為對(duì)數(shù)刻度 ，將A(w)也取為對(duì)數(shù)刻度 （分貝， dB），這樣繪出的幅、頻特性曲線(xiàn)）一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性只與時(shí)間常

22、數(shù)t有關(guān)。 二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性受固有頻率 wn和阻尼比 x 的共同影響。阻尼比影響系統(tǒng)的工作狀態(tài)：無(wú)阻尼（x=0）、過(guò)阻尼（x1）、欠阻尼（0x Rp 時(shí)， eo - x 才為線(xiàn)性比例關(guān)系 3. 傳感器自身存在階梯特性。受導(dǎo)線(xiàn)直徑 d 的限制，其分辨力一般很難達(dá)到0.02mm。 4. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，受溫度、濕度、電磁干擾等環(huán)境因素的影響小，輸出信號(hào)大，成本低，精度較高。 5. 存在摩擦和磨損，噪聲大，抗沖擊、振動(dòng)性能差，易受灰塵等因素的影響，要求大能量輸入，動(dòng)態(tài)特性差。 電阻應(yīng)變式傳感器（電阻應(yīng)變片） 電阻應(yīng)變片感受應(yīng)變的部分稱(chēng)為敏感柵。 敏感柵的材料有金屬導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體材料兩種，所制

23、成的應(yīng)變片分別稱(chēng)為金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。金屬應(yīng)變片敏感柵的結(jié)構(gòu)型式有絲式和箔式兩種。 電阻應(yīng)變片的初始電阻有60 、 120 等多種。 應(yīng)用：1. 直接測(cè)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力或應(yīng)變 2. 將應(yīng)變片貼于彈性元件上制成各種用途的應(yīng)變傳感器 性能特點(diǎn)： 34.電容式傳感器 分類(lèi)：1.變極距型電容傳感器（為改善線(xiàn)性度、提高靈敏度等，電容式傳感器常制成差動(dòng)式 變極距型電容傳感器的靈敏度高，缺點(diǎn)是量程小、線(xiàn)性差。） 2.變面積型電容傳感器（變面積型電容傳感器的量程大、線(xiàn)性好，缺點(diǎn)是靈敏度低。） 3. 變介質(zhì)型電容傳感器（測(cè)量電路 見(jiàn)圖） 35.電感式傳感器 分類(lèi)：自感性、互感性、渦流型 自感傳感器（可變磁阻式

24、） 單線(xiàn)圈自感傳感器多用于微小位移測(cè)量。 為改善線(xiàn)性度，擴(kuò)大測(cè)量范圍，實(shí)際的自感傳感器多做成差動(dòng)式。 差動(dòng)連接的優(yōu)點(diǎn)：1. 提高了靈敏度 2. 改善了線(xiàn)性度 3. 可實(shí)現(xiàn)對(duì)某些誤差的補(bǔ)償 互感傳感器（差動(dòng)變壓器） 出于改善特性以及結(jié)構(gòu)上的考慮，互感傳感器通常都制成差動(dòng)螺管型（差動(dòng)變壓器）。 可應(yīng)用于表面粗糙度測(cè)量 渦流傳感器 渦（電）流傳感器是基于電磁感應(yīng)中的渦流效應(yīng)工 作的。 磁通的變化相當(dāng)于線(xiàn)圈等效阻抗的變化。 36. 壓電式傳感器 壓電式傳感器是一種發(fā)電型的可逆換能器，它利用了某些物質(zhì)材料所具有的壓電效應(yīng)，既可以把機(jī)械能（力、壓力等）轉(zhuǎn)換成電能（電荷、電壓等），也可以把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

25、 壓電效應(yīng)：某些物質(zhì)（如石英），當(dāng)受到外力作用時(shí)，不僅其幾何尺寸發(fā)生變化產(chǎn)生變形，而且其內(nèi)部還出現(xiàn)極化現(xiàn)象，某些表面上出現(xiàn)電荷，形成電場(chǎng)。當(dāng)外力去掉時(shí)，又回到原來(lái)的狀態(tài)。外力大小、方向改變時(shí)，電荷的多少、極性也隨之改變。 這種現(xiàn)象稱(chēng)為（正）壓電效應(yīng)。 若將這些物質(zhì)置于電場(chǎng)中，其幾何尺寸也發(fā)生變化，這種由于外電場(chǎng)作用導(dǎo)致物質(zhì)機(jī)械變形的現(xiàn)象，稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)或電致伸縮效應(yīng)。 壓電材料：壓電晶體、壓電陶瓷、高分子壓電材料 壓電效應(yīng)的種類(lèi)：1.縱向壓電效應(yīng) 沿 x 方向施力，在 y-z 平面上產(chǎn)生電荷 2.橫向壓電效應(yīng) 沿 y 方向施力，在 y-z 平面上產(chǎn)生電荷 3.切向壓電效應(yīng) 沿 y-z 平面或

26、x-z 平面施加剪切力，在 y-z 平面上產(chǎn)生電荷從信號(hào)變換角度看，壓電傳感器相當(dāng)于一個(gè)電荷發(fā)生器。 從結(jié)構(gòu)上看，它又是一個(gè)靜電電容器。 等效電路 測(cè)量電路（前置放大器） 種類(lèi)：電壓放大器、電荷放大器 功用：1. 阻抗匹配 將傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出 2. 轉(zhuǎn)換放大 對(duì)傳感器輸出的微弱電荷信號(hào)/電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換放大 電壓放大器適用于高頻信號(hào)的測(cè)量而不適用于靜態(tài)或低頻信號(hào)的測(cè)量，但其線(xiàn)路簡(jiǎn)單、成本低。 電荷放大器不僅適用于高頻信號(hào)的測(cè)量，也適用于低頻信號(hào)乃至靜態(tài)信號(hào)的測(cè)量，但其線(xiàn)路復(fù)雜、成本高。37. 磁電式傳感器 磁電式傳感器也稱(chēng)為電動(dòng)力式傳感器或電磁感應(yīng)式傳感器，其工作利用的是電磁

27、感應(yīng)原理線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁電式傳感器一般是將速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，屬于發(fā)電型傳感器。 磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁阻、線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，就會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 分類(lèi)：動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式、磁阻變化式38. 光柵傳感器 特點(diǎn)：1. 對(duì)應(yīng)關(guān)系 一個(gè)柵距變化對(duì)應(yīng)一個(gè)莫爾條紋變化 2. 放大作用 K = BH /W 1/q 3.平均作用 莫爾條紋是多條刻線(xiàn)共同作用形成的 種類(lèi)：長(zhǎng)光柵與圓光柵、透射光柵與反射光柵 組成：光源、透鏡、主光柵、指示光柵、光電元件 39. 角度編碼器 角度編碼器是一種將角位移 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的旋轉(zhuǎn)式角度位置傳感器。 分為：增量式光電編碼器、絕對(duì)式光電

28、編碼器 40光電傳感器 . 光電傳感器的轉(zhuǎn)換原理是基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng) 分為：光敏電阻、光電池、光敏管、位置敏感元件PSD41. 霍爾元件 以霍爾元件為核心的傳感器稱(chēng)為霍爾傳感器。 應(yīng)用：a) 線(xiàn)位移測(cè)量 b) 角位移測(cè)量 c) 信號(hào)相乘運(yùn)算d) 零件計(jì)數(shù) e) 轉(zhuǎn)速測(cè)量 f) 壓力測(cè)量 42. 熱敏元件一般指的是熱敏電阻 43. 磁敏元件 磁敏元件將磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)換為電量或電參數(shù)的變化，它們的工作原理基于磁電轉(zhuǎn)換的霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)。當(dāng)一載流導(dǎo)體置于外磁場(chǎng)中時(shí)，其電阻將隨磁場(chǎng)的變化而變化。磁敏元件主要包括磁敏電阻、磁敏晶體管和霍爾元件等。44.超聲波的特點(diǎn)：1. 頻率高、波長(zhǎng)短、能量大、穿

29、透力強(qiáng) 2. 方向性好，遵循幾何光學(xué)的基本規(guī)律 3. 在固體、液體介質(zhì)中傳播時(shí)的衰減小 45. 傳感器的選用原則 選擇傳感器時(shí)，主要應(yīng)考慮傳感器的類(lèi)型、靈敏度、頻率響應(yīng)特性、線(xiàn)性范圍、可靠性與穩(wěn)定性、精度、工作方式等幾個(gè)方面的因素 1. 傳感器的類(lèi)型 為實(shí)現(xiàn)對(duì)某一參數(shù)的測(cè)試，可供選用的傳感器類(lèi)型可能會(huì)有很多。不同類(lèi)型的傳感器在原理、測(cè)量方式、信號(hào)輸出方式、精度、動(dòng)態(tài)特性等諸多方面有著很大的差異。 2. 靈敏度 一般來(lái)說(shuō)，傳感器的靈敏度越高越好。但應(yīng)注意：靈敏度越高，外部干擾、噪聲越容易混入。一般來(lái)說(shuō)，靈敏度越高測(cè)量（線(xiàn)性）范圍越小。如果被測(cè)參數(shù)為二維或三維向量，則各測(cè)量方向上的單向靈敏度越高越

30、好、交叉靈敏度越低越好。 3. 頻率響應(yīng)特性 在被測(cè)參數(shù)的頻帶內(nèi)，所選傳感器應(yīng)能實(shí)現(xiàn)近似的不失真測(cè)試；與幅頻特性對(duì)應(yīng)的靈敏度應(yīng)盡可能高些，與相頻特性對(duì)應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間越短越好。物性型傳感器的頻響特性比結(jié)構(gòu)型傳感器要好；非接觸式傳感器的頻響特性比接觸式傳感器要好。 4. 線(xiàn)性范圍 何傳感器都有一定線(xiàn)性工作范圍。 在線(xiàn)性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線(xiàn)性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。 傳感器工作在線(xiàn)性區(qū)域內(nèi)，是保證測(cè)試精度的基本條件。 5. 可靠性與穩(wěn)定性 傳感器的可靠性主要取決于設(shè)計(jì)、制造及使用時(shí)的工作環(huán)境條件等因素，特別是受后者的影響很大。穩(wěn)定性指的是測(cè)試裝置在長(zhǎng)時(shí)間工作后或工作條件發(fā)生變化

31、后保持其性能不變的能力。穩(wěn)定性主要有時(shí)間穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是傳感器可靠工作的條件和保證。 6. 精度 傳感器是測(cè)試系統(tǒng)的前沿環(huán)節(jié)，其精度將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的使用性能。選用傳感器時(shí)，要綜合考慮精度的使用要求與經(jīng)濟(jì)性。一般在滿(mǎn)足精度使用要求的前提下，盡可能選用價(jià)廉的傳感器。 7. 工作方式 接觸測(cè)量與非接觸測(cè)量 破壞性檢驗(yàn)與非破壞性檢驗(yàn) 在線(xiàn)測(cè)試與非在線(xiàn)測(cè)試 8. 其他 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)廉、易于維護(hù)等。46. 某些傳感器需要借助于測(cè)量電路才能將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 一般來(lái)說(shuō)，非接觸式傳感器的動(dòng)態(tài)特性好于接觸式傳感器。 47. 電橋 電橋是一種常用的電子線(xiàn)路，用來(lái)將電橋某些參數(shù)的

32、微小變化轉(zhuǎn)換成較大的輸出電壓或輸出電流的變化。用于測(cè)試系統(tǒng)中的電橋稱(chēng)為測(cè)量電橋（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為電橋），它可將被測(cè)參數(shù)（傳感器的電阻、電感、電容或傳感器輸出的電壓等）的變化轉(zhuǎn)換為電橋輸出電壓或輸出電流的變化。 測(cè)量裝置中最常用的電橋是惠斯登電橋。 分類(lèi)：（一）按電橋供電電源的性質(zhì)分： 直流電橋、交流電橋 （二）按橋臂元件的阻抗性質(zhì)分：純電阻電橋（阻抗角 j = 0）、純電容電橋（j = -90）、純電感電橋（j = +90）、容性電橋（- 90o j 0）、感性電橋（0 j 400）的阻尼主要由油阻尼產(chǎn)生，固有頻率較低的振子（ =400）的阻尼主要由電磁阻尼產(chǎn)生。 記錄方式：1. 模擬方式（直接記錄

33、方式（DR方式）、調(diào)頻記錄方式（FM方式）、脈寬調(diào)制方式（PDM方式） 2. 數(shù)字方式（特點(diǎn)：1. 工作頻帶寬，可記錄直流信號(hào)及數(shù) 模擬方式 MHz的交流信號(hào)。 2. 所記錄的信息可長(zhǎng)久保存，必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的重放。 3. 能同時(shí)記錄多路信號(hào)，在工作頻帶內(nèi)可保證這些信號(hào)之間的時(shí)間和相位關(guān)系。 4. 具有變換信號(hào)時(shí)基（時(shí)間尺度）的能力 5. 既可記錄模擬信號(hào)，也可記錄數(shù)字信號(hào)。 6. 記錄速度快，記錄數(shù)字信號(hào)時(shí)可高達(dá)1MB/s 7. 可與計(jì)算機(jī)配合，進(jìn)行大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理、分析。） 數(shù)字存儲(chǔ)示波器 工作方式：1. 模擬方式 2. 存儲(chǔ)方式56. 信號(hào)的顯示、記錄是獲取被測(cè)對(duì)象有用信息的基本方式，

34、顯示記錄裝置是測(cè)試系統(tǒng)的基本組成部分之一。57. 檢流計(jì)式記錄儀是主要的傳統(tǒng)顯示記錄儀器，這類(lèi)儀器為二階系統(tǒng)，選用時(shí)其動(dòng)態(tài)特性應(yīng)滿(mǎn)足二階系統(tǒng)的不失真測(cè)試條件。58. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器除具備傳統(tǒng)示波器的功能外，最主要的特點(diǎn)是可以將所要記錄、顯示的信號(hào)以數(shù)字的方式存儲(chǔ)起來(lái)，既可以實(shí)時(shí)顯示，也可以日后顯示，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理與分析，因此已逐漸成為主流的顯示記錄裝置。59. 機(jī)械振動(dòng) 一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式，指的是機(jī)械系統(tǒng)的某些運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)（如振幅、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度等）在一定數(shù)值附近隨時(shí)間變化的振蕩現(xiàn)象。 機(jī)械振動(dòng)（以后簡(jiǎn)稱(chēng)振動(dòng)）是工程技術(shù)中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象。除了利用振動(dòng)原理進(jìn)行工作的機(jī)械以外，

35、一般情況下振動(dòng)都是有害的。振動(dòng)能破壞機(jī)械的正常工作，加快機(jī)械的失效，降低其壽命。振動(dòng)本身以及由它引起的噪聲，對(duì)人體的健康也是有害的。通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)的測(cè)試，可以對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行故障診斷，還可以為改進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性提供依據(jù)。 分類(lèi)：(一) 按產(chǎn)生振動(dòng)的原因分：自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)、自激振動(dòng) （二）按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度分：?jiǎn)巫杂啥日駝?dòng)、多自由度振動(dòng)、連續(xù)彈性體振動(dòng) （三）按振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的特征分：線(xiàn)性振動(dòng)、非線(xiàn)性振動(dòng) （四）按振動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律分 常用測(cè)振傳感器：壓電式加速度計(jì)（使用時(shí)，將壓電式加速度計(jì)剛性連接在振動(dòng)物體上，傳感器通常后接電荷放大器）、磁電式振動(dòng)速度傳感器、

36、應(yīng)變式加速度計(jì)、電容式加速度計(jì)、三向（軸）加速度傳感器 在很多場(chǎng)合下，需要按一定的方法通過(guò)激振設(shè)備使特定的機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)起來(lái)，然后通過(guò)振動(dòng)測(cè)量獲取該系統(tǒng)的有關(guān)信息。例如：1. 研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析（如固有頻率、振型、動(dòng)剛度、阻尼等）。 2. 產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)，即一些機(jī)電產(chǎn)品在一定振動(dòng)環(huán)境下進(jìn)行的耐振試驗(yàn)，以便檢驗(yàn)產(chǎn)品性能及壽命情況等。 3. 拾振器及測(cè)振系統(tǒng)的校準(zhǔn)試驗(yàn)。 60. 測(cè)振傳感器 也稱(chēng)為拾振器（pick up），是將被測(cè)振動(dòng)參數(shù)（振幅、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度）轉(zhuǎn)換為與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系的參量（如電荷、電壓、電流、電阻、電容等）的傳感裝置。 分類(lèi): （一）按是否與被測(cè)物體接觸分

37、：接觸式、非接觸式 (二) 按所測(cè)振動(dòng)的性質(zhì)分：慣性式（絕對(duì)式）、相對(duì)式 慣性式測(cè)振傳感器 常用激振方法：穩(wěn)態(tài)正弦激振（屬于窄帶激振，應(yīng)用普遍。分點(diǎn)頻激振和掃頻激振，常用磁電式激振器、電液式激振器實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：激振功率大、信噪比高、能保證響應(yīng)測(cè)試的精度。缺點(diǎn)：需要較長(zhǎng)的測(cè)定時(shí)間）、隨機(jī)激振（屬于寬帶激振，用白噪聲信號(hào)、偽隨機(jī)信號(hào)或在實(shí)際工況記錄下來(lái)的隨機(jī)信號(hào)作為激振的信號(hào)源。該方法具有快速實(shí)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備較復(fù)雜，價(jià)格昂貴）、瞬態(tài)激振（屬于寬帶激振，其測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單，靈活性大，故常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。 快速正弦掃描激振 脈沖激振（最常用） 階躍激振） 常用測(cè)振設(shè)備：脈沖錘（力錘）、激振器、阻抗頭 機(jī)械

38、系統(tǒng)振動(dòng)的主要參數(shù)是其固有頻率、阻尼比、振型等。實(shí)際上，任何機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)都是多自由度的，具有多個(gè)固有頻率，任何一點(diǎn)處的振動(dòng)響應(yīng)都可以看成是多個(gè)單自由度振動(dòng)響應(yīng)的疊加。對(duì)于小阻尼系統(tǒng)，在某個(gè)固有頻率附近對(duì)應(yīng)的響應(yīng)特別大，以致于可以忽略其他各階的振動(dòng)響應(yīng)。因此，本節(jié)僅介紹單自由度振動(dòng)參數(shù)（固有頻率、阻尼比）的估計(jì)（模態(tài)分析）方法，它們可近似作為多自由度振動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)。 這種情況可用分析方法：1. 自由振動(dòng)法 2. 共振法（單自由度系統(tǒng)在受迫振動(dòng)中，當(dāng)激振頻率接近固有頻率時(shí)，因共振而導(dǎo)致振動(dòng)響應(yīng)顯著增大。） 、 61. 機(jī)械振動(dòng)是工程中最普遍的現(xiàn)象。機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)模型一般可近似視為二階的“質(zhì)量-彈

39、簧-阻尼”系統(tǒng)。62. 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的受迫振動(dòng)是振動(dòng)測(cè)試的基礎(chǔ)，有兩種形式： 由作用在質(zhì)量上的力所引起的受迫振動(dòng)其有關(guān)理論是振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試、模態(tài)分析的理論基礎(chǔ) 由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)其有關(guān)理論是慣性式測(cè)振傳感器測(cè)振的理論基礎(chǔ)63. 慣性式測(cè)振傳感器測(cè)量振幅、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度的工作條件分別為64. 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT） 一般指的是用微處理器、單片機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工控機(jī)等組成測(cè)試系統(tǒng)所進(jìn)行的測(cè)試。通過(guò)充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件資源及網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的功能、提高測(cè)試系統(tǒng)的性能等目的。 工作內(nèi)容：組成自動(dòng)化測(cè)試 測(cè)控系統(tǒng)、智能儀器 儀器控制、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試。數(shù)據(jù)

40、采集系統(tǒng)（最后加 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)） 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)組成（見(jiàn)下圖） 數(shù)據(jù)采集過(guò)程一般包括三個(gè)階段： 采樣、保持、量化與編碼65. 采樣過(guò)程實(shí)質(zhì)上是把一個(gè)周期性脈沖序列與被采信號(hào)相乘的過(guò)程。 混疊 不滿(mǎn)足采樣定理的要求時(shí)將會(huì)發(fā)生頻率混疊，使信號(hào)的頻譜發(fā)生變化而產(chǎn)生失真。 泄漏 時(shí)域截?cái)鄷?huì)引起頻域的能量發(fā)生泄漏，使信號(hào)的頻譜發(fā)生畸變而產(chǎn)生失真。 減小泄漏的技術(shù)措施：對(duì)采集到的數(shù)據(jù)采用適當(dāng)?shù)募哟疤幚恚訖?quán)處理）可以減小因時(shí)域截?cái)喽a(chǎn)生的泄漏誤差（使主瓣的寬度盡可能地小、能量盡可能地大），常用的窗函數(shù)主要有：矩形窗、海明（Hamming）窗、三角窗、漢寧（Hanning）窗、高斯（Gauss）窗、其他：

41、平頂窗、帕仁窗、布拉克曼窗、凱塞窗。 保持 在量化期間，使其輸出“定格”在采樣開(kāi)始瞬間采樣器的輸入電壓值上 ，以減小量化誤差。 量化與編碼 以一定的電壓為基準(zhǔn)（量化）電平，將采樣、保持后的離散模擬電壓轉(zhuǎn)換成表示為基準(zhǔn)（量化）電平整數(shù)倍的數(shù)字量。66. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的類(lèi)型 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要組成環(huán)節(jié)： 1. 前置放大器 將輸入模擬電壓信號(hào)放大（或衰減）到A/D轉(zhuǎn)換器可接受的范圍內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)阻抗匹配等預(yù)處理功能。 2. 采樣保持器（S/H） 保證模擬輸入信號(hào)的采樣并保持A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)在一次A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持不變。 控制信號(hào)為高電平期間， K 合上， C 充電采樣 控制信號(hào)為低電平期間， K

42、 打開(kāi)， C 上電壓不變保持 3. 多路選擇開(kāi)關(guān)（MUX） 為“多選一”模擬電子開(kāi)關(guān)，有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，由計(jì)算機(jī)或邏輯電路控制將其輸出端與某一輸入端接通。 4. A/D轉(zhuǎn)換器（ADC） 即模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，是把模擬電壓轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字量的裝置，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心。 主要性能參數(shù)：分辨率、量程（單極性量程、雙極性量程）、轉(zhuǎn)換速率、轉(zhuǎn)換精度（絕對(duì)精度、相對(duì)精度）、線(xiàn)性誤差。 5. D/A轉(zhuǎn)換器（DAC） 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器所輸出的模擬量大多為電流輸出形式，有些D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部設(shè)有運(yùn)算放大器用來(lái)實(shí)現(xiàn)電流/電壓轉(zhuǎn)換（I/V轉(zhuǎn)換） ，因此可以直接輸出電壓（單極性輸出、雙極性輸

43、出）。 67. 數(shù)字信號(hào)處理 數(shù)字信號(hào)處理的主要目的是為了使處理后的數(shù)字信號(hào)能真實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象的相應(yīng)狀態(tài)，最大限度地減小各種測(cè)量轉(zhuǎn)換誤差；數(shù)字信號(hào)分析的主要目的則在于合理地從數(shù)字信號(hào)中提取關(guān)于被測(cè)對(duì)象的有關(guān)信息。 方法：1. 數(shù)字濾波 用軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)果可靠性高 穩(wěn)定性好、可以實(shí)現(xiàn)截止頻率極低（例如0.01Hz）的低通濾波、數(shù)字濾波的方法多，使用靈活。 具體包括：算術(shù)平均值濾波、滑動(dòng)（遞推）平均值濾波、加權(quán)平均值濾波、防脈沖干擾平均值濾波、低通數(shù)字濾波。 2. 標(biāo)度變換 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成以特定單位表示的被測(cè)量的實(shí)際值。 3. 非線(xiàn)性校正 測(cè)試系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)（包括ADC）所存在的非線(xiàn)性因素，使系

44、統(tǒng)的輸出與輸入之間呈某種非線(xiàn)性關(guān)系，應(yīng)通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施予以校正。常用的方法有： 硬件校正：使用某些非線(xiàn)性電路（如二極管電路），一般設(shè)置在信號(hào)調(diào)理電路的最后。 軟件校正：利用計(jì)算機(jī)，通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行函數(shù)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。68.數(shù)字信號(hào)分析 分為：模擬分析法、數(shù)字分析法。 數(shù)字信號(hào)分析的理論基礎(chǔ)：傅里葉變換FT（離散傅里葉變換DFT、快速傅里葉變換FFT）、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)。 數(shù)字信號(hào)分析的基本原理：首先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、截?cái)啵ㄓ袝r(shí)還要人為地做加權(quán)（窗）、數(shù)字濾波等處理），將持續(xù)時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)的連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換成有限長(zhǎng)樣本的離散時(shí)間序列，最后在計(jì)算機(jī)上按一定的算法進(jìn)行各種信號(hào)分析。 數(shù)字信號(hào)分析的方法

45、：譜分析（頻譜分析（諧波分析）、功率譜分析、頻率響應(yīng)函數(shù)分析、相干函數(shù)分析、倒頻譜分析）、相關(guān)分析（直接法（自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)）、間接法（自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)）、小波分析69. 將計(jì)算機(jī)引入測(cè)試系統(tǒng)，充分利用其軟、硬件資源及網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的功能、提高測(cè)試系統(tǒng)的性能，是當(dāng)今測(cè)試技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。70. 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試的核心基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集，其中所涉及的采樣定理等是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論依據(jù)。說(shuō)明還有一些考點(diǎn)因內(nèi)容繁多復(fù)雜本文檔尚未列出，包括：測(cè)試動(dòng)，靜態(tài)特性相關(guān)計(jì)算、傳遞函數(shù)相關(guān)計(jì)算、信號(hào)調(diào)制相關(guān)計(jì)算、濾波部分相關(guān)計(jì)算等。這些內(nèi)容請(qǐng)參考教科書(shū)和相關(guān)例題、習(xí)題進(jìn)行學(xué)習(xí)掌握。另外，本文檔中很多文字、圖片并非記憶背誦內(nèi)容，需要理解掌握，望君知曉。 補(bǔ)充內(nèi)容