11總復習總復習非電量非電量電量電量激勵激勵裝置裝置傳傳感感器器信信號號調(diào)調(diào)理理顯顯示示記記錄錄觀察者觀察者信信號號處處理理反饋、控制反饋、控制被測被測對象對象22第第1 1章章 緒緒 論論1.1 測試的基本概念測試的基本概念1.2 測試技術(shù)的內(nèi)容和任務測試技術(shù)的內(nèi)容和任務1.3 測試系統(tǒng)的組成測試系統(tǒng)的組成1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢1.5 測試測試技術(shù)的應用技術(shù)的應用1.6 課程的學習要求課程的學習要求33測試技術(shù)的主要內(nèi)容測試技術(shù)的主要內(nèi)容 測量原理測量原理 ( (物理、化學、生物物理、化學、生物 ) )測量方法：直接與間接、測量方法：直接與間接、電測與非電測電測與非電測等等測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 測試技術(shù)測試技術(shù)= =測量技術(shù)測量技術(shù)+ +試驗技術(shù)試驗技術(shù)44非電量電測法的優(yōu)點：1、電信號處理手段成熟且豐富；2、有利于遠程信號傳輸和控制；3、電子測量儀器便于小型化；4、測量儀器的靈敏度可用電子技術(shù)方便的調(diào)節(jié)；5、有利于轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，有利于分析存儲；6、有助于實現(xiàn)無損檢測。55非電量非電量電量電量激勵激勵裝置裝置傳傳感感器器信信號號調(diào)調(diào)理理顯顯示示記記錄錄觀察者觀察者信信號號處處理理反饋、控制反饋、控制被測被測對象對象測試系統(tǒng)的組成測試系統(tǒng)的組成66測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 傳感器：新型、微型、智能型傳感器：新型、微型、智能型 測試儀器：高精度、快速、多功能、小型化、在線監(jiān)測試儀器：高精度、快速、多功能、小型化、在線監(jiān)測、性能標準化和低價格測、性能標準化和低價格 參數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理：計算機、自動化、集成化、網(wǎng)參數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理：計算機、自動化、集成化、網(wǎng)絡化絡化 測試范圍繼續(xù)向兩個極端發(fā)展：大尺度、小尺度測試范圍繼續(xù)向兩個極端發(fā)展：大尺度、小尺度 視覺測試技術(shù)視覺測試技術(shù)77第第2 2章章 信號及其描述信號及其描述2.1 信號的分類信號的分類2.2 信號的信號的描述描述2.3 周期信號及其離散頻譜周期信號及其離散頻譜2.4 非非周期信號及其連續(xù)頻譜周期信號及其連續(xù)頻譜2.5 隨機信號隨機信號88信號的分類信號的分類非平穩(wěn)隨機信號非各態(tài)歷經(jīng)信號各態(tài)歷經(jīng)信號平穩(wěn)隨機信號非確定性信號一般非周期信號準周期信號非周期信號一般周期信號諧波信號周期信號確定性信號 信號信號99信號時域與頻域描述的關系信號時域與頻域描述的關系W(f )T01T1Tf3T3T (f ) 01T2T3T1T2T3T2T2T1-T/2T/2tw(t)01010周期信號周期信號三角函數(shù)展開式三角函數(shù)展開式)sincos()(0010tnbtnaatxnnnttxTaTTd)(12/2/0000ttntxTaTTndcos)(202/2/000ttntxTbTTndsin)(202/2/000其中其中1111復指數(shù)展開式復指數(shù)展開式ntnnCtx0je)(0221( )TjntTnCx t edtT其中，兩種展開式中的系數(shù)關系見表24。1212周期信號的頻譜特點： 離散性 諧波性 收斂性4A 24A92 4A2520A()03050003050 () A 221313非周期信號非周期信號ttxXtde)()(j傅里葉變換（傅里葉變換（FT） f 2以以代入得代入得ttxfXftde )()(2j1414 非周期信號頻譜的特點非周期信號頻譜的特點 l諧波性諧波性 l連續(xù)性連續(xù)性l收斂性收斂性1515積 分x(t t0) 時 移 頻域微分x(kt) 尺度變換 時域微分x(-f) X(t) 對 稱 性 X1(f)X2(f)x1(t) x2(t)頻域卷積AX(f)+bY(f) ax(t)+by(t) 線性疊加 X1(f) X2(f)x1(t)x2(t)時域卷積實奇函數(shù)虛奇函數(shù)X*(-f)x*(t)共 軛虛偶函數(shù)虛偶函數(shù)X(-f) x(-t) 翻 轉(zhuǎn) 虛奇函數(shù)實奇函數(shù)X(f f0) 頻 移 實偶函數(shù)實偶函數(shù)函數(shù)的奇偶虛實性頻 域時 域性 質(zhì)頻 域時 域性 質(zhì)0,1kkfXk02je )(ftfXtftx02je )(nnttxd)(d)(2 jfXfn)(2 jtxtnnnffXd)(dtttxd)(存在ffXfXf)(),(2 j1傅里葉變換的主要性質(zhì)傅里葉變換的主要性質(zhì) 1616典型信號的頻譜典型信號的頻譜單位脈沖函數(shù)單位脈沖函數(shù)(函數(shù)函數(shù))0(0)0()(lim)(0tttt性質(zhì)：采樣性質(zhì)、篩選性、性質(zhì)：采樣性質(zhì)、篩選性、卷積性卷積性1717周期信號的強度指標： 峰值、均值、均方值等隨機信號的主要統(tǒng)計參數(shù)： 均值、均方值、均方根值和方差 概率密度函數(shù)與相關系數(shù)計算公式一起記憶1818第第3章章 測試系統(tǒng)的基本特性測試系統(tǒng)的基本特性3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性3.3 3.3 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性測試系統(tǒng)的動態(tài)特性3.4 3.4 典型測試系統(tǒng)的動態(tài)響應典型測試系統(tǒng)的動態(tài)響應3.5 3.5 實現(xiàn)不失真測試的條件實現(xiàn)不失真測試的條件1919測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指靜態(tài)測量情況下，描述實際測試裝置與理想定常線性系統(tǒng)的接近程度。靈敏度、非線性度、回程誤差、重復性、分辨力（分辨率）、漂移（點漂、零漂）、信噪比測試系統(tǒng)的動態(tài)特性是指輸入量隨時間變化時，其輸出隨輸入而變化的關系。一般地，在所考慮的測量范圍內(nèi)，測試系統(tǒng)可以認為是線性系統(tǒng)?；痉椒ǎ?傳遞函數(shù)拉普拉斯變換（Laplace transform） 頻率響應函數(shù)傅里葉變換（Fourier transform）202001110111)()()(asasasabsbsbsbsXsYsHnnnnmmmm（nm）傳遞函數(shù)頻率響應函數(shù)頻率特性)(je )()(j)()(AQPH式中：)()()j()(22QPHA)()(arctan)j()(PQH頻率特性、幅頻特性、相頻特性、實頻特性、虛頻特性11101110(j )(j )(j )( )( )|(j )(j )(j )mmmmsjnnnnbbbbHH saaaa2121（1）一階系統(tǒng)的特點傳遞函數(shù)： 11)(ssH頻率特性： jarctan2e)(11j11)(H實頻特性： 2)(11)(P虛頻特性： 2)(1)(Q2222一階系統(tǒng)的單位階躍響應) 1(1)()()(sssXsHsYttye1)(（t0）2323（2）二階系統(tǒng)的特點 傳遞函數(shù)2nn22n2)(sssH式中：n 為系統(tǒng)固有頻率， 為系統(tǒng)阻尼比。頻率特性n2n2nn22n2 j11)j (2)j ()(H幅頻特性 2n222n411)()( HA相頻特性2nn12arctan)(2424二階系統(tǒng)的單位階躍響應) 10()sin(1e1)(d2nttyt22nd1arctan,1式中： 5101500.20.40.60.811.21.41.61.82tpxo(t)=0.2=0.4=0.6=0.8t2525根據(jù)一階、二階測試系統(tǒng)的響應特點，如何選擇合適的相應的參數(shù)？測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測定（1）頻率響應法（2）階躍響應法 2626不失真測試的條件y(t)= A0 x(t- t0)其中，A0、t0為常數(shù)。系統(tǒng)初態(tài)為0時，對上式進行傅里葉變換，可得不失真測試裝置的頻率響應函數(shù)為00j0j0e)()(e)()()(ttAXXAXYH即：A() = A0 ， () = t0。 假設x(t)為輸入，該測試系統(tǒng)的輸出y(t)應滿足：2727 幅頻特性A()在x(t)的頻譜范圍內(nèi)為常數(shù)； 相頻特性()與成線性關系，為一經(jīng)過原點的直線。A(), ()A0A() = A0 () = -t0- c c0不失真測試系統(tǒng)的頻率特性圖（|c時，A()=0） 2828第第4 4章章 常用傳感器常用傳感器1概述 2電阻式傳感器3電感式傳感器 4電容式傳感器5電渦流傳感器 6壓電傳感器7熱電式傳感器 8磁電式傳感器 9霍爾傳感器 10光電式傳感器11光纖傳感器 12傳感器的選用2929應變式應變式金屬的電阻應變效應金屬的電阻應變效應電阻式傳感器電阻式傳感器半導體的壓阻效應半導體的壓阻效應0d /12constantd /R RSEl l 變阻器式變阻器式階梯特性階梯特性和和負載效應負載效應3030電感式傳感器電感式傳感器工作原理：電磁感應原理 互感型互感型 自感型自感型2002AWL i1L1L2e12可變磁阻式差動變壓器式可用于相敏檢波RLeie2L2e1L1R1R2eoM1M23131電容式傳感器電容式傳感器AC0電容量電容量電渦流式傳感器電渦流式傳感器原理：渦流效應1）高頻反射式渦流傳感器：）高頻反射式渦流傳感器：集膚效應2）低頻透射式渦流傳感器）低頻透射式渦流傳感器壓電式傳感器壓電式傳感器原理： 壓電效應前置放大器作用：阻抗變換；放大壓電信號。3232熱電式傳感器熱電式傳感器工作原理：熱電效應熱電偶基本定律：中間溫度定律、中間導體定律、參考電極定律1. 熱電偶傳感器2. 熱電阻傳感器工作原理：熱電阻效應磁電式傳感器磁電式傳感器工作原理：電磁感應效應dtdWe3333霍爾傳感器霍爾傳感器工作原理：霍耳效應IBKdIBRUHHH霍爾電勢光電式傳感器光電式傳感器工作原理：光電效應外光電效應內(nèi)光電效應光電導效應光生伏特效應光纖傳感器光纖傳感器物性型、結(jié)構(gòu)型傳感器選用原則傳感器選用原則靈敏度、線性范圍、響應特性、穩(wěn)定性、精確度3434第第5 5章章 信號變換及調(diào)理信號變換及調(diào)理5.1 5.1 電橋電橋5.2 5.2 調(diào)幅與解調(diào)調(diào)幅與解調(diào)5.3 5.3 調(diào)頻與解調(diào)調(diào)頻與解調(diào)5.4 5.4 濾波器濾波器3535非電量非電量電量電量激勵激勵裝置裝置傳傳感感器器信信號號調(diào)調(diào)理理顯顯示示記記錄錄觀察者觀察者信信號號處處理理反饋、控制反饋、控制被測被測對象對象3636直流電橋直流電橋和和交流電橋交流電橋4231RRRRR1R3R4R2uiuoI1I2abdc半橋單臂、半橋雙臂、全橋接法：靈敏度比分別為1：2：4。42314231ZZZZ3737調(diào)幅與解調(diào)調(diào)幅與解調(diào)3838解調(diào)解調(diào)同步解調(diào)、整流檢波解調(diào) 、相敏檢波解調(diào) 調(diào)幅應用調(diào)幅應用動態(tài)電阻應變儀動態(tài)電阻應變儀 電橋電橋放大器放大器相敏檢波相敏檢波低通濾波低通濾波顯示記錄顯示記錄載波振蕩器載波振蕩器x(t)x(t)0t0ty(t)電阻應變片電阻應變片0txm(t)0tx(t)0txm(t)3939調(diào)頻與解調(diào)調(diào)頻與解調(diào)調(diào)頻波與調(diào)制信號幅值的關系圖調(diào)頻波與調(diào)制信號幅值的關系圖 4040(a) 鑒頻器鑒頻器 (b) 頻率頻率-電壓特性曲線電壓特性曲線 ufC1L1L2C2CRu0ua頻率電壓線性變換部分頻率電壓線性變換部分幅值檢波幅值檢波ua0 ntua0uat0調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)4141濾波器濾波器理想濾波器：無過渡帶且在通頻帶內(nèi)滿足不失真測試條件的濾波器。 （為什么是不存在的？）實際濾波器基本參數(shù)恒帶寬比與恒帶寬濾波器 4242第第6 6章章 顯示與記錄儀器顯示與記錄儀器6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 筆式記錄儀筆式記錄儀6.3 6.3 光線示波器光線示波器6.4 6.4 磁帶記錄儀磁帶記錄儀6.5 6.5 新型記錄儀新型記錄儀6.6 6.6 虛擬儀器虛擬儀器4343第第7 7章章 信號的處理與分析信號的處理與分析7.1 概述概述7.2 信號的信號的數(shù)字化處理數(shù)字化處理7.3 信號的相關分析信號的相關分析4444混疊和采樣定理混疊和采樣定理 sc2ff截斷、泄漏和窗函數(shù)截斷、泄漏和窗函數(shù)量化與量化誤差量化與量化誤差 信號的數(shù)字化處理信號的數(shù)字化處理4545信號的相關分析信號的相關分析自相關分析自相關分析220d)()(1lim)(xxTTxttxtxT相關系數(shù)相關系數(shù) TxttxtxTR0d)()(1)(周期信號：周期信號： 非周期信號：非周期信號： ttxtxRxd)()()(自相關函數(shù)自相關函數(shù)自相關函數(shù)的性質(zhì)自相關函數(shù)的性質(zhì) 4646互相關分析互相關分析yxyxxyxyR)()(互相關系數(shù)互相關系數(shù) TTxyttytxTR0d)()(1lim)(互相關函數(shù)互相關函數(shù) 互相關函數(shù)的性質(zhì)互相關函數(shù)的性質(zhì) 4747自相關測轉(zhuǎn)速自相關測轉(zhuǎn)速理想信號理想信號干擾信號干擾信號實測信號實測信號自相關系數(shù)自相關系數(shù)4848地下輸油管道漏損位置的探測地下輸油管道漏損位置的探測tX1X24949第第8 8章章 機械振動的測試機械振動的測試8.1 概概述述8.2 單自由度系統(tǒng)的受迫振動單自由度系統(tǒng)的受迫振動8.3 機械振動機械振動的的激勵激勵8.4 測振傳感器測振傳感器8.5 振動信號分析儀器振動信號分析儀器8.6 振動測量的實施振動測量的實施8.7 固有頻率和阻尼比的測試固有頻率和阻尼比的測試8.8 振動的控制振動的控制5050振動測試系統(tǒng)的組成振動測試系統(tǒng)的組成振動測試系統(tǒng)一般由激振器、放大器、測振傳感器、振動分析儀和顯示記錄儀組成。單自由度系統(tǒng)的受迫振動單自由度系統(tǒng)的受迫振動質(zhì)量塊受力所產(chǎn)生的受迫振動質(zhì)量塊受力所產(chǎn)生的受迫振動 基礎運動產(chǎn)生的受迫振動基礎運動產(chǎn)生的受迫振動 激勵方式激勵方式：穩(wěn)態(tài)正弦激振穩(wěn)態(tài)正弦激振 、瞬態(tài)激振瞬態(tài)激振和隨機激振隨機激振。 振動的控制振動的控制消振、隔振、吸振、阻振、結(jié)構(gòu)修改、加強機械設備的基礎5151第第9 9章章 噪聲的測量噪聲的測量Noise Measurement9.1 概述概述9.2 噪聲的度量噪聲的度量9.3 噪聲測量常用儀器及測量方法噪聲測量常用儀器及測量方法9.4 噪聲的控制及利用噪聲的控制及利用5252噪聲的度量噪聲的度量聲壓與聲壓級聲強與聲強級聲功率及聲功率級響度及響度級噪聲測量常用儀器噪聲測量常用儀器一套聲壓級測量儀器包括一套聲壓級測量儀器包括傳聲器、聲級計、頻率分析儀、傳聲器、聲級計、頻率分析儀、校準器校準器等。等。噪聲的控制及利用噪聲的控制及利用控制噪聲控制噪聲：抑制噪聲源、噪聲傳播途徑的衰減、在人耳處減弱噪聲。噪聲的隔離噪聲的隔離：彈簧減振、阻尼材料減振、混合減振。