華北理工大學(xué)《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》重點(diǎn)

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1、2 精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 機(jī)械工程測(cè)試技術(shù) 緒論 1 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。 2 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）。 3 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、非線性校正等），以便于顯示、記錄、分析與處理等。 4 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。 第1章 信號(hào)及其描述 1 測(cè)試工作的實(shí)質(zhì)（目的、任務(wù)

2、） 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，最終不失真地獲得關(guān)于被測(cè)對(duì)象的有關(guān)信息。 2 按信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律分 3 正弦信號(hào)是構(gòu)成其他信號(hào)的基本成分！ 4 信號(hào)的描述： [1] 時(shí)域描述：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。 [2] 頻域描述：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）。 [3] 幅值域描述：以信號(hào)的幅值作為自變量的信號(hào)表達(dá)，反映信號(hào)中的不同幅值（強(qiáng)度）的概

3、率分布情況。 [4] 時(shí)延域描述：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)刻的相互依賴關(guān)系或相近程度。 5 均值反映了信號(hào)變化的中心趨勢(shì)，也稱為信號(hào)的直流分量。 6 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）。 7 信號(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。 8 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。 9 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。 ——信號(hào)中包括哪些頻率的正弦諧波成分？這些諧波成分的幅值及初相位是怎樣的？ 10 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

4、真測(cè)試的技術(shù)保障。 11 要了解信號(hào)的頻譜，通常是要根據(jù)信號(hào)的類別，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）。 12 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！ 13 周期信號(hào)頻譜的數(shù)學(xué)表達(dá)有兩種形式： [1] 三角函數(shù)形式展開(kāi)式——頻譜情況直觀明了 [2] 復(fù)指數(shù)形式展開(kāi)式——便于有關(guān)分析運(yùn)算 14 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！ 15 周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)： [1] 離散性：周期信號(hào)

5、的頻譜是離散的，由一系列離散的譜線組成。 [2] 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?？珊雎暂^高次諧波的影響。 [3] 諧波性：每條譜線對(duì)應(yīng)于一個(gè)諧波分量，只出現(xiàn)在基頻的整數(shù)倍上。 16 歐拉公式 復(fù)指數(shù)ejθ表示單位正弦向量！ 17 復(fù)指數(shù)ejnω0t表示幅值為1、隨時(shí)間t以頻率ω0變化的單位正弦（諧波）信號(hào)！ 18 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）?！盗⑷~變換是進(jìn)行非周期信號(hào)頻譜分析的數(shù)學(xué)工具！ 19 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

6、，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)稱為頻譜密度函數(shù)（簡(jiǎn)稱頻譜）。 [3] 非周期信號(hào)的幅值譜密度X(f)為有限值，但各次諧波分量的幅值X(f)df為無(wú)窮小——能量有限。 20 傅立葉變換的性質(zhì)：線性疊加性質(zhì)，對(duì)稱性質(zhì)，時(shí)間尺度改變性質(zhì)，頻移性質(zhì)，卷積分性質(zhì)，微分性質(zhì)，積分性質(zhì)。 21 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。 22 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

7、，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。 23 δ函數(shù)的性質(zhì) [1] 抽樣性質(zhì)（篩選性質(zhì)）：δ函數(shù)可以把信號(hào)x(t)在脈沖發(fā)生時(shí)刻t0時(shí)的函數(shù)值x(t0)抽取出來(lái)。 [2] 卷積（分）性質(zhì)：任一信號(hào)x(t)與單位脈沖函數(shù)δ(t-t0)卷積分的結(jié)果，相當(dāng)于把信號(hào)x(t)搬移到脈沖發(fā)生處（將信號(hào)延時(shí)了t0）。 24 δ函數(shù)的頻譜： [1] 單位脈沖函數(shù)數(shù)δ(t)的頻譜密度恒等于1。 [2] 數(shù)δ函數(shù)具有無(wú)限寬廣的頻譜，且在任何頻率上的譜密度都是相等的。這種信號(hào)稱為理想的白噪聲。 25 由δ函數(shù)及傅立葉變換的性質(zhì)得到的結(jié)論 26 周期單位脈沖

8、序列 [1] 周期單位脈沖序列的頻譜也是一個(gè)周期脈沖序列。 [2] 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）Ts越小，其頻譜譜線間隔1/Ts越大，越有利于減小采樣所造成的失真。 27 相關(guān)函數(shù)分為自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)。  第2章 測(cè)試裝置的基本特性 1 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。其中以線性的輸入/輸出特性是最期望的。 2 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 3 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 4 線性系統(tǒng)：輸入信號(hào)與輸出信號(hào)滿足如下線性微分方程

9、關(guān)系的系統(tǒng)（裝置）。 5 若線性系統(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，則稱之為時(shí)不變系統(tǒng)（定常系統(tǒng)）。既是線性又是時(shí)不變的系統(tǒng)稱為線性時(shí)不變系統(tǒng)。 6 線性時(shí)不變系統(tǒng)的主要性質(zhì)：比例疊加性質(zhì)、時(shí)不變性質(zhì)、頻率保持性質(zhì)、微分積分性質(zhì)。 7 頻率保持性是線性時(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。 8 根據(jù)微分積分性質(zhì)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)線性時(shí)不變系統(tǒng)的微分、積分性質(zhì)確定出

10、其他兩個(gè)信號(hào)。 9 靜態(tài)標(biāo)定條件： [1] 沒(méi)有加速度、沖擊、振動(dòng) [2] 環(huán)境溫度為20±5℃ [3] 相對(duì)濕度不大于85％ [4] 大氣壓力為0.1±0.08MPa 10 靜態(tài)特性的主要指標(biāo)：（靜態(tài)）靈敏度、線性度、回程誤差。 11 （靜態(tài)）靈敏度： [1] 希望靈敏度在全量程內(nèi)保持常數(shù)，輸入/輸出特性為線性。 [2] 實(shí)際測(cè)試裝置在不同工作點(diǎn)處的靈敏度一般是不同的。實(shí)際輸入/輸出特性一般是非線性的。 [3] 實(shí)際測(cè)試裝置的靈敏度通常要隨時(shí)間、溫度等因素的變化而變化的——靈敏度漂移。 隨時(shí)間變化——時(shí)間漂移（時(shí)漂） /h 隨溫度變化——溫度漂移（溫漂） /℃

11、 [4] 靈敏度一般是有量綱的，例如：mV/mm、 pC/MPa、 mV/mV 12 線性度： [1] 線性度也稱為線性誤差、非線性度、非線性誤差。 [2] 線性度是測(cè)試裝置的精度指標(biāo)之一，其值越小越好。 [3] 為保證測(cè)試的精度，實(shí)際的測(cè)試裝置應(yīng)工作在線性較好的區(qū)域。同時(shí)，應(yīng)采取各種軟、硬件方面的技術(shù)措施，最大限度地減小線性度。 [4] 線性度不超過(guò)規(guī)定數(shù)值的測(cè)量范圍稱為線性范圍。 13 回程誤差：測(cè)試裝置沿正、反兩個(gè)方向（輸入從小到大、從大到小）工作時(shí)所呈現(xiàn)的實(shí)際輸入/輸出特性之間的最大差異與量程之比的百分?jǐn)?shù)。（也稱為遲滯） 14 動(dòng)態(tài)特性描述方法（數(shù)學(xué)模型）： [1

12、] 時(shí)（間）域：脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t) [2] 復(fù)頻域：傳遞函數(shù)H(s) [3] 頻（率）域：頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω) 15 脈沖響應(yīng)函數(shù)為測(cè)試裝置在特定輸入情況下的輸出，實(shí)質(zhì)反映的是測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性。 16 脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)由系統(tǒng)微分方程隱含。 17 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。y(t)=h(t)*x(t) 18 傳遞函數(shù)：測(cè)試裝置輸出信號(hào)y(t)的拉普拉斯變換Y(s)與輸入信號(hào)x(t)的拉普拉斯變換X(s)之比，用H(s)表示。 19 關(guān)于傳遞函數(shù)的說(shuō)明 [1] 傳遞函數(shù)H(s)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

13、輸入、輸出信號(hào)無(wú)關(guān)！ [2] 傳遞函數(shù)H(s)為關(guān)于算子s的有理分式，其中包含了測(cè)試裝置關(guān)于瞬態(tài)（暫態(tài)）響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的全部信息。 s=α+jω α——反映測(cè)試裝置的瞬態(tài)響應(yīng)特性；jω——反映測(cè)試裝置的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性 [3] 傳遞函數(shù)H(s)分母中s的最高冪次n稱為系統(tǒng)的階次。對(duì)于穩(wěn)定的系統(tǒng)，n≥m。 [4] 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。 [5] 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)。 20 頻率響應(yīng)函數(shù)：初始條件為零時(shí)輸出信號(hào)y(t)的單

14、邊傅里葉變換Y(jω)與輸入信號(hào)x(t)的單邊傅里葉變換X(jω)之比，用H(jω)表示。 21 頻率響應(yīng)函數(shù)反映的是測(cè)試裝置的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性！ 22 關(guān)于頻響函數(shù)的說(shuō)明 [1] 頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω)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ω的復(fù)函數(shù)。 23 一階系統(tǒng)——慣性環(huán)節(jié) 24 一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性特點(diǎn)

15、[1] 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性只與時(shí)間常數(shù)τ有關(guān)。 [2] 當(dāng)ω?1/τ時(shí)，A(ω)≈1，φω≈-ωτ。 [3] 當(dāng)ω=1/τ時(shí)，Aω=1/2(-3dB)，φω=-45°。 [4] 當(dāng)ω?1/τ時(shí)，φω→90°，Aω以-20dB/十倍頻程的斜率衰減。因此，上述一階系統(tǒng)具有“低通”的特性。 [5] 一階系統(tǒng)還有“高通”的形式，其傳遞函數(shù)形式為： 二階系統(tǒng)——振蕩環(huán)節(jié) 25 二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性特點(diǎn) [1] 二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性受固有頻率ωn和阻尼比ξ的共同影響。 [2] 阻尼比影響系統(tǒng)的工作狀態(tài)：無(wú)阻尼（ξ=0）、過(guò)阻尼（ξ>1）、欠阻尼（0<ξ<1）、臨界阻尼（ξ=1）。 [3]

16、 當(dāng)ξ=0.707且ω≤0.4ωn時(shí)，A(ω)≈1，φω≈-t0ω。當(dāng)ω?ωn時(shí)，φω→-180°，A(ω)以-40dB/十倍頻程的速率衰減。因此，上述的二階系統(tǒng)具有“低通”的特性。 [4] 二階系統(tǒng)存在共振現(xiàn)象： 幅值共振：共振頻率ωr=ωn1-2ξ2（當(dāng)ξ<0.707時(shí)發(fā)生） 相位共振：當(dāng)ω=ωn時(shí)，必有φω=ωn=-90°。 [5] 二階系統(tǒng)還有“高通”、“帶通”的形式。 26 一般的機(jī)械系統(tǒng)在一定條件下大多可近似看成是二階的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)。 27 高階系統(tǒng)可以看成是由若干個(gè)一、二階系統(tǒng)經(jīng)過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)或反饋組成的。 多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián) H(s)=i=1nHi(s)

17、 多個(gè)環(huán)節(jié)并聯(lián) Hs=i=1nHi(s) 存在反饋環(huán)節(jié) Hs=H0s1±HfsH0s 28 算子阻抗法 29 不失真測(cè)試的涵義 實(shí)時(shí)測(cè)控：yt=A0x(t) 一般測(cè)試：yt=A0x(t-t0) 30 在輸入信號(hào)的頻帶內(nèi)，測(cè)試裝置的幅頻特性值保持恒定，相頻特性值與信號(hào)的頻率保持線性比例關(guān)系。 31 一、二階系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件 一階系統(tǒng)：τ≤0.2/ωmax或ωmax≤0.2/τ 二階系統(tǒng)：ξ=0.707ωn/ωmax≥2.5或ξ=0.707ωmax/ωn≤0.4  第3章 傳感器 1 傳感器的定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸

18、出信號(hào)的器件或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 2 傳感器按參量轉(zhuǎn)換特征分 結(jié)構(gòu)型傳感器：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)（如形狀、尺寸等）的變化實(shí)現(xiàn)測(cè)量變換。 物性型傳感器：利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在物理性質(zhì)及物理效應(yīng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量 3 物性型傳感器是未來(lái)傳感器的發(fā)展方向。 4 按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分： 能量轉(zhuǎn)換型（發(fā)電型）：工作時(shí)由能量變換元件自主產(chǎn)生能量，通常不需要外加電源。 能量控制型（參量型）：工作時(shí)需外加電源提供能量，被測(cè)量的變化對(duì)能量轉(zhuǎn)換起控制作用。 5 按輸出信號(hào)狀態(tài)分 模擬傳感器：傳感器輸出連續(xù)的模擬信號(hào)。 數(shù)字傳感器：傳感器輸出離散的數(shù)字信號(hào)或脈沖信號(hào)。 6

19、 電阻式傳感器分類：變阻器式，電阻應(yīng)變式，敏感電阻式。 7 電阻應(yīng)變式傳感器（電阻應(yīng)變片） 測(cè)量原理 性能特點(diǎn) [1] 金屬應(yīng)變片的電阻變化主要是基于金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)： 1+2μ?λE，S≈1+2μ（多在1.7~5.6之間） [2] 半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻變化主要是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)： λE?1+2μ，S≈λE（多在60~170之間） [3] 半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高、體積小、動(dòng)態(tài)特性好，但溫度穩(wěn)定性和重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片，非線性誤差大。 測(cè)量電路 主要應(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（電子稱、扭

20、矩傳感器） 8 電容式傳感器分類：變極距型、變面積型、變介質(zhì)型 9 變極距型電容傳感器 測(cè)量原理 差動(dòng)式連接 性能特點(diǎn)：靈敏度高，缺點(diǎn)是量程小、線性差 10 變面積型電容傳感器 測(cè)量原理 性能特點(diǎn)：量程大、線性好，缺點(diǎn)是靈敏度低。 11 變介質(zhì)型電容傳感器 測(cè)量原理 測(cè)量電路 主要應(yīng)用：電容式差壓變送器、電容式接近開(kāi)關(guān)、電容式液位計(jì) 12 電感式傳感器的分類：自感型、互感型、渦流型 13 自感傳感器（可變磁阻式） 測(cè)量原理 差動(dòng)式連接 差動(dòng)連接的優(yōu)點(diǎn) [1] 改善了線性度 [2] 可實(shí)現(xiàn)對(duì)某些誤差的補(bǔ)償 [3]

21、 提高了靈敏度 [4] 性能特點(diǎn) 測(cè)量電路 14 互感傳感器（差動(dòng)變壓器） 測(cè)量原理 測(cè)量電路 主要應(yīng)用：精密微小位移測(cè)量、電感式圓度計(jì)、電感式滾柱直徑分選裝置、表面粗糙度測(cè)量、差動(dòng)變壓器式加速度傳感器、差動(dòng)壓力變送器、差動(dòng)傳感器測(cè)量大型構(gòu)件的應(yīng)力和位移、差動(dòng)變壓器式張力測(cè)量控制系統(tǒng)。 15 渦流傳感器 測(cè)量原理 磁通的變化相當(dāng)于線圈等效阻抗的變化。Φm=WIRm 線圈的等效阻抗Z=f(δ,ω,I,R,W,μ,ρ) 測(cè)量電路 主要應(yīng)用：位移測(cè)量、電渦流式傳感器測(cè)量位移、振幅測(cè)量、轉(zhuǎn)速的測(cè)量、工件的定位與計(jì)數(shù)、電渦流表面的探傷、電渦流式通道安全檢查

22、門 16 壓電效應(yīng)的種類 縱向壓電效應(yīng)——沿x方向施力，在y-z平面上產(chǎn)生電荷 橫向壓電效應(yīng)——沿y方向施力，在y-z平面上產(chǎn)生電荷 切向壓電效應(yīng)——沿y-z平面或x-z平面施加剪切力，在y-z平面上產(chǎn)生電荷 17 等效電路 [1] 等效為一個(gè)電荷源和固有電容的并聯(lián) [2] 等效為一個(gè)電壓源和固有電容的串聯(lián) [3] 通過(guò)電纜與后續(xù)前置放大器連接后的完整等效電路 18 靈敏度 [1] 電荷靈敏度——單位作用力所產(chǎn)生的電荷Sq=qF=D [2] 電壓靈敏度——單位作用力所形成的電壓Se=e0F [3] 兩種靈敏度之間的關(guān)系（后接前置放大器后）： Se=S

23、qC=SqCa+Cc+Ci或Sq=CSe=(Ca+Cc+Ci)Se 19 傳感器制成后，Sq一定，不隨外電路的變化而發(fā)生變化。若更換壓電測(cè)試系統(tǒng)的電纜，因Cc變化而必導(dǎo)致Se發(fā)生變化。 20 壓電晶片的串聯(lián)與并聯(lián) [1] 兩晶片串聯(lián)后，電壓靈敏度提高一倍（適用于后接電壓放大器） [2] 兩晶片并聯(lián)后，電荷靈敏度提高一倍（適用于后接電荷放大器） 21 壓電傳感器的放電時(shí)間常數(shù)越大越好。 22 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，但其線路簡(jiǎn)單、成本低。 23 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，但其線路復(fù)雜、成本

24、高。 24 壓電傳感器的應(yīng)用： 壓電測(cè)力傳感器、壓電式刀具切削力測(cè)量、壓電式加速度傳感器、狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷、PVDF壓電電纜測(cè)速原理、壓電式玻璃碎破報(bào)警器、壓電式周界報(bào)警系統(tǒng)  第4章 信號(hào)調(diào)理裝置 1 按電橋供電電源的性質(zhì)分：直流電橋、交流電橋 2 按橋臂元件的阻抗性質(zhì)分：純電阻電橋、純電容電橋、純電感電橋、容性電橋、感性電橋 3 按電橋輸出的測(cè)量方式分：平衡電橋、不平衡電橋 4 直流電橋平衡條件：R1R3=R2R4 5 將傳感器（如電阻應(yīng)變片）接入電橋的某個(gè)（某些）橋臂上，則電橋的輸出就與被測(cè)量的變化有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系 6 差動(dòng)連接的優(yōu)點(diǎn)：改善了線性度

25、可實(shí)現(xiàn)對(duì)某些誤差的補(bǔ)償提高了靈敏度 7 8 交流電橋平衡條件：Z1Z3=Z2Z4，即Z1Z3=Z2Z4（模平衡條件）φ1+φ3=φ2+φ4（相位平衡條件） 9 調(diào)制：用原始緩變信號(hào)（通常為被測(cè)信號(hào)）控制高頻信號(hào)的某個(gè)特征參數(shù)（幅值、頻率、相位等），使所得已調(diào)波的相應(yīng)參數(shù)隨被測(cè)信號(hào)的變化而變化。 10 解調(diào)：從處理后的已調(diào)波中將原始緩變信號(hào)還原出來(lái)。 11 調(diào)制的方法： [1] 幅值調(diào)制：調(diào)幅（AM） [2] 頻率調(diào)制：調(diào)頻（FM） [3] 相位調(diào)制：調(diào)相（PM） [4] 脈沖寬度調(diào)制：調(diào)寬（PWM） 12 調(diào)制的目的： [1] 有利于提高信號(hào)傳輸中的抗干擾能

26、力和信噪比，有利于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。 [2] 有利于實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試 。 13 調(diào)幅原理： [1] 在時(shí)域內(nèi)，調(diào)幅就是將調(diào)制信號(hào)與高頻載波信號(hào)相乘的過(guò)程，用調(diào)制信號(hào)去控制已調(diào)波的幅值，使所得到的高頻已調(diào)波（稱為調(diào)幅波、調(diào)幅信號(hào)）的幅值隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化。 [2] 在頻域內(nèi)，調(diào)幅過(guò)程是一個(gè)“頻譜搬移”過(guò)程。 [3] 調(diào)幅過(guò)程中的載波不僅要保證幅值的高度穩(wěn)定，其頻率也要足夠高。一般應(yīng)保證fc≥10fm [4] 調(diào)幅波的頻譜分布在相對(duì)變化很窄的一個(gè)范圍內(nèi)，因此有利于信號(hào)的交流放大、有用信號(hào)與無(wú)用信號(hào)的鑒別，有利于保證不失真測(cè)試條件的實(shí)現(xiàn)。 14 調(diào)幅裝置：凡是能實(shí)現(xiàn)信號(hào)相乘的裝置

27、都可作為調(diào)幅裝置（例如：交流電橋、霍耳傳感器等）。 15 同步解調(diào) 適用于任何形式調(diào)制信號(hào)的調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。 同步解調(diào)利用了單位脈沖函數(shù)的卷積分特性，將處理后的調(diào)幅信號(hào)與載波信號(hào)在時(shí)域內(nèi)再乘一次，則在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn)“第二次頻譜搬移”，從而恢復(fù)、還原出調(diào)制信號(hào)原來(lái)的頻譜。 16 包絡(luò)檢波 適用于調(diào)制信號(hào)為單邊（單極性）變化的調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。通過(guò)獲取調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線還原出調(diào)制信號(hào)。 17 實(shí)現(xiàn)過(guò)程 [1] 全波整流：將雙邊變化的調(diào)幅信號(hào)調(diào)理成單邊變化的調(diào)幅信號(hào) [2] 低通濾波：濾除單邊變化調(diào)幅信號(hào)中的高頻成分 18 相敏檢波：對(duì)于調(diào)制信號(hào)為雙邊（雙極性）變化的調(diào)幅信

28、號(hào)的解調(diào)，必須使用相敏檢波，以檢出調(diào)制信號(hào)的極性變化。 19 最常用的相敏檢波電路是二極管環(huán)型相敏檢波電路。 20 調(diào)幅的應(yīng)用 [1] 電容式測(cè)微測(cè)振儀 [2] 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀 [3] 差動(dòng)變壓器式電感測(cè)微儀 21 濾波器的功用主要包括： [1] 信號(hào)分離（選頻）：根據(jù)需要將特定頻率范圍內(nèi)的頻率成分分離出來(lái)。 [2] 干擾、噪聲抑制：將可能存在的特定頻率或特定頻率范圍內(nèi)的噪聲、干擾濾除或抑制掉 [3] 信號(hào)平滑處理：對(duì)信號(hào)進(jìn)行平滑處理，即對(duì)信號(hào)中存在的隨機(jī)成分進(jìn)行處理。 22 濾波器按選頻范圍分 [1] 低通濾波器 [2] 高通濾波器 [3] 帶通

29、濾波器 [4] 帶阻濾波器 23 理想濾波器 理想濾波器在其通頻帶內(nèi)應(yīng)滿足不失真測(cè)試條件，即幅頻特性為常數(shù)，相頻特性與頻率保持線性關(guān)系，阻帶內(nèi)的幅頻特性等于零。其頻率響應(yīng)函數(shù)應(yīng)為 24 理想濾波器是非因果系統(tǒng)，在物理上不可能實(shí)現(xiàn)。 25 理想濾波器的建立時(shí)間 Te 與帶寬 B 成反比，它們的乘積為常數(shù)。即BTe=const 26 建立時(shí)間反映的是濾波器對(duì)輸入的響應(yīng)速度（濾波時(shí)間）；帶寬反映的是濾波器的頻率分辨力。——二者相矛盾 27 實(shí)際帶通濾波器的幅頻特性曲線 幅頻特性平均值 A0，紋波幅度d，下截止頻率fc1、上截止頻率fc2 帶寬B=fc1-fc2，中

30、心頻率f0=fc1fc2，品質(zhì)因數(shù)Q=f0B  第5章 顯示記錄裝置 1 檢流計(jì)式記錄儀用來(lái)記錄已轉(zhuǎn)換成電流的信號(hào)。這種記錄儀的測(cè)量部分相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)圈磁電式檢流計(jì)，用放在磁場(chǎng)中的線圈上的載流導(dǎo)線所受的力來(lái)驅(qū)動(dòng)記錄頭 2 工作原理 3 檢流計(jì)式記錄儀（筆式記錄儀、光線示波器等）為二階系統(tǒng)！ 4 性能特點(diǎn) [1] 檢流計(jì)式筆錄儀是一個(gè)二階系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的不失真記錄，應(yīng)滿足ξ=0.707且fmax/fn≤0.4 [2] 靈敏度較高，記錄精度也較高。 [3] 因轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大及游絲剛度較小，故固有頻率較低，加上摩擦，因此其可記錄信號(hào)的頻率也較低，通?！?

31、00Hz。  第6章 機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試 1 按振動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律分 2 在一定條件下，一般的機(jī)械系統(tǒng)大多可近似看成是二階的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)。 3 由作用在質(zhì)量上的力所引起的受迫振動(dòng) 4 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)！ 5 由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng) 6 慣性式測(cè)振傳感器測(cè)振的理論基礎(chǔ)！ 7 慣性式測(cè)振傳感器測(cè)量各振動(dòng)參數(shù)的工作條件 [1] 振幅計(jì)，當(dāng)ω?ωn時(shí)，z與被測(cè)振動(dòng)的振幅成正比 [2] 速度計(jì)，當(dāng)ω?ωn時(shí)，z與被測(cè)振動(dòng)的速度成正比 [3] 加速度計(jì)，當(dāng)ω?ωn時(shí)，z與被測(cè)振動(dòng)的加速度成正比

32、8 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。 [1] 由振幅響應(yīng)的幅頻特性曲線估計(jì) [2] 由振幅響應(yīng)的相頻特性曲線估計(jì) 阻尼比可根據(jù)相頻特性曲線在ω=ωn處的斜率估計(jì)出來(lái) [3] 由振幅響應(yīng)的實(shí)、虛頻特性曲線估計(jì) 由實(shí)、虛頻特性曲線都可估計(jì)固有頻率和阻尼比。由于虛頻特性曲線很陡、很窄，因此常用實(shí)頻特性曲線進(jìn)行估計(jì)。  第7章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 1 數(shù)據(jù)采集過(guò)程就是把連續(xù)的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，這些數(shù)字信號(hào)把原始模擬信號(hào)中所包含的關(guān)于被測(cè)對(duì)象的有用信息保留下來(lái)。 2 數(shù)據(jù)采集過(guò)程一

33、般包括三個(gè)階段：采樣、保持、量化與編碼。 3 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。 4 采樣定理 對(duì)一個(gè)具有有限頻帶寬度（0~fc）的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，采樣頻率 至少應(yīng)為被采信號(hào)中最高頻率成分頻率 的兩倍，即fs≥2fc 5 混疊 不滿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。 6 避免混疊的技術(shù)措施 [1] 保證足夠高的采樣頻率，一般取fs≥(3~4)fc [2] 抗混疊濾波。在采樣裝置之前設(shè)置一抗混疊濾波器（低通），濾掉高頻成分使信號(hào)成為頻帶較窄的限帶信號(hào)。 7 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

34、頻譜發(fā)生畸變而產(chǎn)生失真。 8 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、三角窗。 9 A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù) [1] 分辨率：轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字量變化一個(gè)數(shù)碼（字）所對(duì)應(yīng)的輸入模擬電壓的變化。 [2] 量程：ADC所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓的范圍。 單極性量程（如0~5V、 0~10V） 雙極性量程（如-5V~+5V、 -10V~+10V） [3] 轉(zhuǎn)換速率：ADC在單位時(shí)間內(nèi)可以完成的極限轉(zhuǎn)換次數(shù)。 例如： 10000次/s（常表示為10kHz） [4] 轉(zhuǎn)換速率也可用完成一次轉(zhuǎn)換所需的轉(zhuǎn)換時(shí)間表示。 例如： 25μs（等同于40kHz） [5] 轉(zhuǎn)換精度：ADC實(shí)際轉(zhuǎn)換結(jié)果相對(duì)于理想轉(zhuǎn)換結(jié)果的偏差。 絕對(duì)精度 用最低有效位（LSB）的倍數(shù)來(lái)表示。例如：±1LSB、±0.5LSB 相對(duì)精度 用絕對(duì)精度除以量程所對(duì)應(yīng)的最大輸出數(shù)字量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。例如： 0.1%、 0.4%等 [6] 線性誤差：ADC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性對(duì)理想線性轉(zhuǎn)換特性的最大偏差。 4 專心---專注---專業(yè)