机械工程测试技术基础知识点
第一章绪论
1. 测试技术是测量和试验技术的统称。
2. 工程测量可分为静态测量和动态测量。
3. 测量过程的四要素分别是被测对象、计量单位、测量方法和测量误差。
4. 基准是用来保存、复现计量单位的计量器具
5. 基准通常分为国家基准、副基准和工作基准三种等级。
6. 测量方法包括直接测量、间接测量、组合测量。
7. 测量结果与被测量真值之差称为测量误差。
8. 误差的分类:系统误差、随机误差、粗大误差。
第二章信号及其描述
1. 由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号称为一般周期信号。
2. 周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。
1．信号的时域描述，以时间为独立变量。
4．两个信号在时域中的卷积对应于频域中这两个信号的傅里叶变换的乘积。
5信息传输的载体是信号。
6一个信息，有多个与其对应的信号；一个信号，包含许多信息。
7从信号描述上：确定性信号与非确定性信号。
8从信号幅值和能量：能量信号与功率信号。
9从分析域：时域信号与频域信号。
10从连续性：连续时间信号与离散时间信号。
11从可实现性：物理可实现信号与物理不可实现信号。
12可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。
13不能用数学关系式描述的信号称为随机信号。
14周期信号。按一定时间间隔周而复始出现的信号
15一般周期信号:由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号。
16准周期信号:由多个简单周期信号合成，但其组成分量间无法找到公共周期。或多个周期信号中至少有一对频率比不是有理数。
17瞬态信号（瞬变非周期信号）:在一定时间区间内存在，或随着时间的增加而幅值衰减至零的信号。
18非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。
19一般持续时间无限的信号都属于功率信号。
20一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号（可以理解成能量衰减的过程）。
21信号的域不同，是指信号的独立变量不同，或描述信号的坐标的物理量不同。
22信号的时域描述：以时间为独立变量，强调信号的幅值随时间变化的特征。
23信号的频域描述：以角频率或频率为独立变量，强调信号的幅值和相位随频率变化的特征。
24信号的频域分析是了解不同频率分量对信号的影响，它能够提供比时域信号波形更直观，更丰富的信息。
25周期信号的频谱具有离散性、谐波性和收敛性三个特点。
26若x(t)为实偶函数，则ImX(ƒ)=0，而X(ƒ)是实偶函数；
27若x(t)为实奇函数，则ReX(ƒ)=0，而X(ƒ)是虚奇函数；
28若x(t)为虚偶函数，则ReX(ƒ)=0，而X(ƒ)是虚偶函数；
29若x(t)为虚奇函数，则ImX(ƒ)=0，而X(ƒ)是实奇函数。
30当时域尺度压缩(k>1)时，对应的频域展宽且幅频谱谱线高度减小；当时域尺度展宽(k<1)时，对应的频域压缩且幅频谱谱线高度增加。信号的持续时间与信号占有的频带宽成反比。
31信号在时域中压缩（k >1，变化速度加快）等效于在频域扩展（频带加宽）；反之亦然。
32如果信号在时域中延迟了时间t0，其频谱幅值不会改变，而相频谱中各次谐波的相移-2πƒt0，与频率成正比。
33时移结果只改变信号的相频谱，不改变信号的幅频谱。
34.两个函数在时域中的卷积，对应于频域中的乘积。
35.两个函数在时域中的乘积，对应于频域中的卷积。
36. 不能用确定的数学公式表达的信号是随机信号。
37.傅里叶变换的主要性质的是:线性叠加，时移，频移
38. 数字信号的特征是时间和幅值都连续。
第三章测量装置的基本特性
1. 测量装置的输出零点偏离原始零点的距离可以称为零点漂移。
2. 灵敏度定义为单位输入变化所引起的输出的变化，通常使用理想直线的斜率作为测量装置的灵敏度值，
3. 回程误差也称为迟滞，是描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性。
4. 引起测量装置的输出值产生一个可察觉变化的最小输入量变化值称为分辨力。分辨力通常表示为它与可能输入范围之比的百分数。
5. 零点漂移是测量装置的输出偏离原始零点的距离。灵敏度漂移是因材料性质变化引起的输入与输出关系（斜率）的变化。
6. 线性度是指测量装置输入、输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度。
7. 传递函数的特点：
1) H(s)与输入x(t)及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性。
(2) H(s)是对物理系统的微分方程(2-1)进行拉氏变换得到的，只反映系统的传输特性而不拘泥于系统的物理结构。同一形式的传递函数可以表征具有相同传输特性的不同物理系统。
(3) 对于实际的物理系统，输入x(t) 和输出y (t)都具有各自的量纲。传递函数描述系统的传输、转换特性，也反映量纲的变换关系。
(4) H(s)中的分母取决于系统的结构。分母中s的最高幂次n代表系统微分方程的阶数。分子与系统同外界的关系，如输入（激励）点的位置、输入方式、被测量及测点布置情况有关。
一个稳定的线性定常系统，输入正弦信号时，输出稳定后也是同频正弦信号，并且输出信号的振幅和相位均为输入信号频率的函数。
8. 频率特性是线性系统或环节在正弦函数作用下，稳态输出与输入之比的
关系特性，又称正弦传递函数。
9. 在一阶系统特性中，有几点要特别注意。
1）当激励频率ω远小于1/τ时，其A(ω)接近于1，即输出与输入几乎相等。
2）时间常数τ是反映一阶系统特性的重要参数，决定了系统适用的频率范围。
3）一阶系统的伯德图可以用一条折线近似描述。
10. 二阶系统大致有如下特点：
1）当ω<<ωn时，H(ω)≈1；当ω>>ωn时，H(ω)→0。
2）影响二阶系统特性的参数是固有频率和阻尼比。
3）二阶系统的伯德图可用折线来近似。
4）在ω<<ωn段，φ(ω)很小，且与频率近似成正比变化。在ω>>ωn段，φ(ω) → 180º，即输出信号几乎与输入反相。
5）二阶系统是一个振荡环节。
11. 一阶系统的时间常数τ 越小越好。
12. 二阶系统在单位阶跃激励下的稳态输出误差也为零。其响应取决于阻尼比ζ 和固有频率ωn。固有频率ωn是由系统的结构参数决定的。ωn越高，系统的响应越快。阻尼比ζ 直接影响超调量和振荡次数。阻尼比ζ 选在0.6~0.8之间，系统能以较短的时间（大约5/ωn~7/ωn），进入与稳态值相差±（2%~5%）的范围内。故多数装置的阻尼比ζ 选在0.6~0.8之间。
测量装置既会产生幅度失真，也会产生相位失真。
13. 控制系统对正弦信号的稳态响应称为频率响应。
14. 若两个传递函数中各为H1(s)和H2(s)的环节串联时，它们之间没有能
量交换，则总的传递函数为H
1(s)H
2
(s) 。
16.二阶系统的动态特性参数：固有频率
第四章常用传感器与敏感元件
1. 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的涡电流效应。
2. 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。
3. 敏感元件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。转换元件作用是对敏感元件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。
4. 物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。
5. 结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。
6. 电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器,按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式两类。
7. 金属导体材料在外力作用下产生机械变形（应变），其电阻值发生相应变化的现象称为电阻应变效应。
8. 半导体材料在外力作用下产生应变，导体的导电性能（电阻率）发生了相应变化，从而使电阻值也发生变化，这一现象称为半导体材料的效应（压阻效应）。
9. 电容式传感器变换原理将被测量的变化转化为电容量变化。
10.电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。
11.典型的可变磁阻式电感传感器主要由线圈、铁心和活动衔铁组成。
12.涡流式电感传感器可分为：高频反射式和低频透射式。
13.若金属板与线圈的间距为δ，当线圈输入一交变电流i 时，便产生交变磁通量Φ，金属板在此交变磁场中会产生感应电流i1，这种电流在金属体内是闭合的，所以称之为"涡电流"或"涡流"。涡流的大小与金属板的电阻率ρ、磁导率μ、厚度h，金属板与线圈的距离δ，激励电流角频率ω等参数有关。
14.互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测量转换成线圈互感的变化。
15磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。
16.压电效应: 某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。
压电效应是可逆的。逆压电效应是指在外电场作用下，晶体将发生变形，且形变的大小与电场强度成正比，当电场反向时，形变改变符号。
17.热电式传感器是把被测量（主要是温度）转换为电量变化的一种装置，其工作原理是基于热电效应，一般可分为热电偶和热电阻传感器。
18.热电效应：将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。
19.热电偶回路所产生的热电动势由接触电动势和温差电动势两部分。
20.热电偶回路有以下特点：
1）若组成热电偶回路的两种导体相同，则无论两接点的温度如何，热电偶回路中的总热电动势为零。
2）若热电偶两接点温度相同，则尽管导体A、B的材料不同，热电偶回路中的总热电动势为零。
3）热电偶AB的热电动势与导体材料A、B的中间温度无关，而只与接点温度有关。
4）热电偶AB在接点温度T2、T3时的热电动势，等于热电偶在接点温度T1、T
和T2、T3时的热电动势总和。
2
5）在热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要第三种导线的两端温度相同，其引入不会影响热电偶的热电动势。此称为中间导体定律。
6）当温度为T1、T2时，用导体A、B组成的热电偶的热电动势等于AC热电偶和CB热电偶的热电动势的和。
21.利用电阻随温度变化的特点制成的传感器叫做热电阻传感器。按热电阻的性质分为金属热电阻和半导体热电阻2类。前者简称热电阻，后者称为热敏电阻。
22.光电传感器是将光信号转换为电信号的传感器。
23.光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。按其作用原理，分为外光电效应、内光电效应和光生伏打效应。
24.在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。外光电效应器件有光电管和光电倍增管等。
25.在光照作用下，物体的导电性能（如电阻率）发生改变的现象称为内光电效应，又称为光导效应。
26.内光电效应器件主要为光敏电阻及由光敏电阻制成的光导管。光敏二极管和光敏三极管等。
27.在光线照射下能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏打效应。基于光生伏打效应的器件有光电池，亦称为太阳能电池。
28.按光纤的作用，光纤传感器分为功能型和传光型两种。
29.功能（物性）型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。
30.结构（传光）型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。
31金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。
32.霍尔元件处于外磁场中时，会产生载流子的偏移，故使其传导电流不均，表现为传导电流方向的电阻也不一致。改变磁场的强弱就会影响电流密度分布，半导体片的电阻变化可反映这一状态。半导体片的电阻与外加磁场B和霍尔产生k
有关，这种特性称为磁阻效应。磁阻效应与材质、几何形状有关，一般迁移率B
大的材料，磁阻效应愈显著，元件的长宽比愈小，磁阻效应愈大。
第五章信号的调理与记录
1. 根据滤波器的选频方式可将其分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。
2. 相敏检波的特点是可以鉴别调制信号的极性。
3..在对放大器的选用上，一般要求放大器要具有高的输入阻抗。
4. 调制与解调是一对相反的信号变换过程。
5．直流电桥平衡时，电桥的输出为0。
6.电桥是将电阻、电感、电容等参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路。
7.电桥按其所采用的激励电源的类型可分为直流电桥与交流电桥；按其工作原理可分为偏值法和归零法两种。
8.直流电桥的平衡条件：相对两臂的电阻的乘积相等
9.在测试中常用的电桥连接形式有：单臂电桥连接、半桥连接与全桥连接。
10.若相邻两桥臂电阻同向变化（同时增大或缩小），则输出电压为零。
11.若相邻两桥臂电阻反向变化（一个增大一个缩小），所产生的输出电压相加。
12.交流电桥的平衡条件为，相对两臂的阻抗之模的乘积相等，且其阻抗角之和也相等。
13.调制是指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数（幅值、频率或相位）的过程。当被控制的量是高频振荡信号的幅值时，称为幅值调制或调幅；当被控制的量是高频振荡信号的频率时，称为频率调制或调频；当被控制的量是高频振荡信号的相位时，称为相位调制或调相。（高频振荡信号称为载波，控制高频振荡的低频信号为调制信号，调制后的高频振荡信号为已调制信号）。
14.解调是指从已调制信号中恢复出原低频调制信号的过程。调制与解调是一对相反的信号变换过程，在工程上经常结合在一起使用。
15.调幅过程相当于频谱“搬移”过程。
16.同步解调中的同步是指在解调过程中所乘的载波与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。
17.相敏检波是利用二极管的单向导通作用将电路极性换向的。
18.调频信号的解调亦称鉴频，一般采用鉴频器和锁相环解调器。鉴频器实际上是由一个高通滤波器与一个包络检波器构成。
19.滤波是指让被测信号中的有效成分通过：而将其中不需要的成分抑制或衰减掉的一种过程。
20.理想滤波器—是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。
21.带宽B：上下两截止频率之间的频率范围。
22.纹波幅度d：通带中幅频特性值的起伏变化值。
23.品质因子Q：中心频率和带宽之比。Q 越大，则相对带宽越小，滤波器的选择性越好
24.截止频率f c：0.707A0 所对应的频率。
25.滤波器因数(矩形系数)定义为滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比。
26.恒带宽比滤波器是指滤波器的相对带宽是常数
27.基本放大电路有反相放大器、同相放大器和差分放大器三种。
第八章智能仪器与虚拟仪器
1.智能仪器和虚拟仪器的区别在于它们所用的微机是否与仪器测量部分融合在一起，也即采用专门设计的微处理器、存储器、接口芯片组成的系统，还是用现成的微机配以一定的硬件及仪器测量部分组合而成的系统。
2.虚拟仪器通常由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。第九章位移测量
1.位移测量包括线位移测量和角位移测量。
位移测量的方法多种多样，常用的有下述几种。
（1）积分法
（2）回波法
（3）线位移和角位移相互转换
（4）位移传感器法
机械工程测试技术基础 Prepared on 24 November 2020
机械工程测试技术基础 绪论 1.量是指现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性。量值是用数值 和计量单位的乘积来表示的. 2.测量是指以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。测量中涉及实现 单位统一和量值准确可靠被称为计量。测试是指具有试验性质的测量，或测量和试验的结合。 3.一个完整的测量过程必定涉及到被测对象、计量单位、测量方法、测量误 差，它们被称为测量四要素。 4.如何确保量值的统一和准确 1）严格定义计量单位2）建立一整套制度和设 备来保存、复现和传递单位。 5.基准是用来保存、复现计量单位的计量器具。基准通常分为国家基准、副基 准和工作基准三种等级。 6.量值传递：通过对计量器具实施检定或校准，将国家基准所复现的计量单位 经过各级计量标准传递到工作计量器具，以保证被测对象量值的准确和一致。 7.工作计量器是指用于现场测量而不用于检定工作的计量器具。 8.直接测量：指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值的测 值。间接测量：指在直接测量的基础上，根据已知函数关系，计算出被测量的量值的测量。 9.传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信 号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 10.测量变换器是提供与输入量有给定关系的输出量的器件。传感器是第一 级的测量变换。 11.漂移：测量器具的计量特性随时间的慢变化。 12.误差分类：（根据误差统计特征）系统误差、随机误差、粗大误差。一般粗大误差可以剔出。随机误差不可能被修正。 13.常用误差表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差、分贝误差。 14.描述测量结果可信程度的规范化术语有：测量精密度、测量正确度、测量准确度（精确度）和测量不确定度。 15.测量精密度：测量结果中随机误差大小的程度。测量正确度:测量结果中系统误差大小的程度。测量准确度（精确度）：测量结果和被测量真值之间的一致程度。测量不确定度：对被测量真值不能肯定的误差范围的一种评定。 16.完整的测量结果不仅应包括被测量的量值还应包括它的不确定度。测量结果=样本平均值±不确定度。 17.测量仪器误差：测量仪器的示值误差、基本误差、允许误差、测量器具的准确度、测量器具的重复性和重复性误差、回程误差、误差曲线、校准曲线。第一章 1.为了确定变量间的相互关系，测量数据的常用表达方式有图形、表格、表达式、和电信号
机械工程测试技术基础总结 篇一：机械工程测试技术基础知识点整合 第一章绪论 1、测试的概念 目的：获取被测对象的有用信息。测试是测量和试验的综合。 测试技术是测量和试验技术的统称。2、静态测量与动态测量 静态测量：是指不随时间变化的物理量的测量。动态测量：是指随时间变化的物理量的测量。3、课程的主要研究对象 研究机械工程中动态参数的测量4、测试系统的组成 5、量纲及量值的传递 6、测量误差 系统误差、随机误差、粗大误差7、测量精度和不确定度8、测量结果的表达 第二章信号分析与处理 一、信号的分类及其描述 1、分类 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 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（见表1-2）周期的确定：各谐波周期的最小公倍数基频的确定：各谐波频率的最大公约数 2、瞬变信号（不含准周期信号）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、收敛性 3、随机信号 数学工具：傅里叶变换 方法：求信号自相关函数的傅里叶变换频谱特点：连续性 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： 2、正、余弦信号的频谱（双边谱） 欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式，即一对反向旋转失量的合成。解决了周期信号的傅里叶变换问题，得到了周期信号的双边谱，使信号的频谱分析得到了统一。 3、截断后信号的频谱 频谱连续、频带变宽（无限） 四、信号的特征参数
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是 获取有用的信息 ，而信息总是蕴涵在某些物理量之中， 并依靠它们来 传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 t 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 f 为独 立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛 性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方 差 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。 （ Y ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。 （ Y ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。 （ X ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。 （ X ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。 （ Y ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号 x(t) x 0 sin t 的绝对均值 μ |x|和均方根值 x rms 。 2、 求正弦信号 x(t) x 0 sin( t ) 的均值 x ，均方值 2 x ，和概率密度函数 p(x) 。 3、 求指数函数 x(t) Ae at (a 0,t 0) 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数 x(t ) cos 0 t | t | T | t | 的傅立叶变换。 T 5、 求指数衰减振荡信号 x(t ) e at sin 0 t( a 0, t 0) 的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为 H ( j ) 1 ，输入信号 x(t ) sin t ，则输出信号 ，幅值 y 2 j 1 2 y(t ) 的频率为 ，相位 。 1.5 41 2 2、 试求传递函数分别为 和 n 2 的两个环节串联后组成的系统的 1.4 n s 3.5s 0.5 s 2 n 总灵敏度。 3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅立叶变换法 、 和 滤波器法 。 4、 当测试系统的输出 y(t ) 与输入 x(t ) 之间的关系为 y( t) A 0 x(t t 0 ) 时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为 H ( j ) 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （ 1）灵敏度 （ 2）线性度 （ 3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （ 1）正弦 （ 2）阶跃 （ 3）脉冲 （4）斜坡
机械工程测试技术概述 1. 测试技术基本原理 测试技术是通过对各种物理量进行测量、转换和显示，以实现对机械系统或设备性能和状态的评估和监控。测试技术的基本原理包括： (1) 测量原理：通过传感器将待测物理量转换为电信号或光信号，以便进行测量和分析。 (2) 转换原理：利用各种转换器将电信号或光信号转换为便于处理的信号形式，如电压、电流、频率等。 (3) 显示原理：通过各种显示设备将测量结果以图形、数字或图表的形式展示出来，以便进行观察和分析。 2. 传感器与测试系统 传感器是测试技术中的核心部件，用于将待测物理量转换为电信号或光信号。常见的传感器有压力传感器、温度传感器、位移传感器、速度传感器等。测试系统是将传感器与其他辅助设备（如放大器、滤波器、模数转换器等）组合在一起，以实现对各种物理量的测量和记录。 3. 信号处理与分析 在测试过程中，需要对测量得到的信号进行处理和分析，以提取有用的信息。信号处理技术包括滤波、放大、采样、数字化等，而信号分析技术则包括时域分析、频域分析、波形分析等。这些处理和分析技术有助于提高测量的准确性和可靠性。 4. 测试数据处理与显示 测量得到的数据需要进行处理和显示，以便进行观察和分析。数据处理技术包括数据清洗、数据变换、数据拟合等，而数据显示技术则包括图表显示、数字显示、曲线显示等。这些技术和设备有助于提高测量的直观性和便利性。 5. 典型机械量测试 机械工程中需要测量的典型机械量包括压力、温度、位移、速度、加速度等。对于这些量的测量，需要使用相应的传感器和测试系统，并采用适当的信号处理和分析技术。例如，对于压力测试，需要使用压力传感器和相应的测试系统，测量液体或气体在单位面积上所受垂直作用力的大小的物理量程力；对于温度测试，需要使用温度传感器和相应的测试系统，测量物体的冷热程度；对于位移测试，需要使用位移传感器和相应的测试系统，测量机械部件的移动距离；对于速度和加速度测试，需要使用相应的传感器和测试系统，测量机械部件的运动速度和加速度。 6. 现代测试技术应用 随着科技的不断进步，现代测试技术得到了广泛应用。例如，在汽车制造领域，需要对汽车的动力性、经济性、安全性等方面进行全面的测试和评估。这些测试需要使用各种传感器和测试系统，并采用先进的信号处理和分析技术。此外，在航空航天领域、能源领域、环保领域等方面也需要使用现代测试技术进行性能评估和故障诊断。 7. 测试技术标准与规范 为了确保测试结果的准确性和可靠性，需要制定相应的测试技术标准和规范。这些标准和规范包括传感器的精度要求、测试系统的精度要求、测量方法的精度要求等。同时，还需要建立相应的质量管理体系和认证制度，以确保测试结果的可靠性和一致性。 8. 测试技术发展趋势 随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，测试技术也在不断发展。未来测试技术的发展趋势包括： (1) 智能化：随着人工智能技术的不断发展，未来测试技术将更加智能化，能够实现自动化测量、智能化分析和预测等功能。 (2) 集成化：未来测试技术将更加集成化，能够将各种传感器和辅助设备集成在一起，实现紧凑、高效、便携的测试系统。 (3) 网络化：未来测试技术将更加网络化，能够实现远程监控和数据共享等功能，提高测试效率和可靠性。
机械工程测试技术基础知识点 第一章绪论 1. 测试技术是测量和试验技术的统称。 2. 工程测量可分为静态测量和动态测量。 3. 测量过程的四要素分别是被测对象、计量单位、测量方法和测量误差。 4. 基准是用来保存、复现计量单位的计量器具 5. 基准通常分为国家基准、副基准和工作基准三种等级。 6. 测量方法包括直接测量、间接测量、组合测量。 7. 测量结果与被测量真值之差称为测量误差。 8. 误差的分类:系统误差、随机误差、粗大误差。 第二章信号及其描述 1. 由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号称为一般周期信号。 2. 周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。 1．信号的时域描述，以时间为独立变量。 4．两个信号在时域中的卷积对应于频域中这两个信号的傅里叶变换的乘积。 5信息传输的载体是信号。 6一个信息，有多个与其对应的信号；一个信号，包含许多信息。 7从信号描述上：确定性信号与非确定性信号。 8从信号幅值和能量：能量信号与功率信号。 9从分析域：时域信号与频域信号。 10从连续性：连续时间信号与离散时间信号。 11从可实现性：物理可实现信号与物理不可实现信号。 12可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。 13不能用数学关系式描述的信号称为随机信号。 14周期信号。按一定时间间隔周而复始出现的信号 15一般周期信号:由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号。 16准周期信号:由多个简单周期信号合成，但其组成分量间无法找到公共周期。或多个周期信号中至少有一对频率比不是有理数。 17瞬态信号（瞬变非周期信号）:在一定时间区间内存在，或随着时间的增加而幅值衰减至零的信号。 18非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。 19一般持续时间无限的信号都属于功率信号。 20一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号（可以理解成能量衰减的过程）。 21信号的域不同，是指信号的独立变量不同，或描述信号的坐标的物理量不同。 22信号的时域描述：以时间为独立变量，强调信号的幅值随时间变化的特征。 23信号的频域描述：以角频率或频率为独立变量，强调信号的幅值和相位随频率变化的特征。
机械工程测试技术基础知识点总结
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中， 并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的 是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间t 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率f 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛 性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频 谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ Y ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ Y ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ X ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ X ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ Y ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2 x ψ，和概率密度函数 p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数???≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的 总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅立叶变换法 、 和 滤波器法 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实 现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。
名词解释 1.测量：以确定被测物属性量值为目的的全部操作；测试则是具有实验性质的测量，或者 可理解为测量和实验的结合。 2.测试:是具有试验性质的测量，或者可理解为测量和试验的结合。 3.测试技术：是指测试过程中所涉及的测试理论、测试方法、测试设备等。 4.测试方法:是指在实施测试中所涉及的理论运算方法和实际操作方法. 5.直接测量法：指被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器或测试 设备进行测量，而不需要对所获取数值进行运算的测量方法。 6.间接测量法:指被测量的数值不能直接由测试设备来获取，而是通过所测量到的数值同被 测量间的某种函数关系运算而获得的被测值的测量方法。 7.静态测量:被测值被认为恒定不随时间变化的测量称为静态测量. 8.测量系统的静态特性：是指被测量不随时间变化或随时间变化很缓慢是测量系统的输 入、输出及其关系的特性或技术指标。 9.动态测量：被测量值随时间变化的这种测量称为动态测量。 10.测量系统的动态特性:是指测量系统的输出对于快速变化的输入信号的动态响应特性。 11.系统的动态测量误差:测量系统低于动态量的测量过程中，若测量系统的动态响应特性不 够理想,则输出信号的波形与输入信号的波形相比就会产生畸变,这种畸变造成的测量误差称为测量系统的动态测量误差。 12.确定性信号：能够用明确的数学关系式描述的信号，或者可以用实验的方法以足够的精 度重复产生的信号。 13.非确定性信号：又称随机信号。如果描述随机信号的各种统计特征（如平均值、均方根 值、概率密度函数等）不随时间推移而变化，这种信号成为平稳随机信号；反之，如果在不同采样时间内测得的统计参数不能看作常数，则这种信号就称为非平稳随机信号。 14.传感器：是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律 变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 15.参数式传感器：将输入的工程参数变化转变为电参数变化的传感器。 16.发电式传感器：在工作时其本身就有内在的能量转换，且能够产生电信号输出. 17.电阻式传感器:是将非电量变化转换为电阻变化的传感器. 18.电容式传感器:将被测量的变化转换为电容变化的一类传感器。 19.电感式传感器：是利用电磁感应将被测物理量如位移、压力、振动、等转换为电感线圈 自感L或互感M变化的传感器。 20.量程：指测量系统允许测量的输入量的上、下极限值。 21.精度（测量的准确度）:表征测量系统的测量结果y与被测真值μ的一致程度.反映了测 量中各类误差的综合。 22.测量的不确定度:表示对被测量真值不能肯定的误差范围的一种评定，或者说它是被测量 值不能肯定的程度,是被测结果应有的指标。不确定度越小，测量结果的可信度越高,使用价值越高。 23.灵敏度:指单位输入量所引起的输出量的大小。 24.非线性度：用来表示标定曲线偏离理想直线程度的技术指标。 25.分辨率：表示输出量的每个“阶梯"（最小变化量)所代表的输入量的大小。 26.飘零：表示测量系统在零输入状态下,输出值得漂移。 27.稳定性:表示测量系统在一个较长时间内保持其性能参数的能力,即在规定的条件下，测 量系统的输出特性随时间的推移而保持不变的能力。
机械工程测试技术基础知识点总结 一、引言 机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分，它主要涉及到对机械产品进行各种测试和评估的技术方法和手段。本文将从以下几个方面对机械工程测试技术的基础知识点进行总结。 二、测试目的与方法 1. 测试目的：机械工程测试的目的是为了评估机械产品的性能、可靠性和安全性，以确保其符合设计要求和使用需求。 2. 测试方法：机械工程测试可以采用静态测试、动态测试、功能测试、环境测试等多种方法。其中静态测试主要用于评估机械产品的结构强度和刚度，动态测试用于评估机械产品的振动、噪声和动力性能，功能测试用于评估机械产品的功能是否正常，环境测试用于评估机械产品在不同环境条件下的性能。 三、测试设备与工具 1. 测试设备：机械工程测试需要使用各种测试设备，如力传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器等。这些设备用于测量机械产品在测试过程中产生的各种物理量。 2. 测试工具：机械工程测试还需要使用各种测试工具，如测量仪器、测试仪器、数据采集仪等。这些工具用于对测试设备进行校准、数据采集和分析。
四、测试流程与方法 1. 测试准备：机械工程测试前需要进行测试准备工作，包括制定测试计划、选择测试方法和设备、清洁测试环境等。 2. 测试执行：根据测试计划，进行具体的测试操作，包括设置测试参数、采集测试数据、记录测试结果等。 3. 测试分析：对测试数据进行分析和处理，评估机械产品的性能指标是否符合要求，找出可能存在的问题和改进方向。 4. 测试报告：根据测试结果，编制测试报告，包括测试目的、测试方法、测试数据、测试结论等内容，供相关人员参考和决策。 五、常见测试指标与评估方法 1. 结构强度：通过静态测试和有限元分析等方法，评估机械产品的结构是否能承受设计载荷，并满足安全要求。 2. 动力性能：通过动态测试和数学模型仿真等方法，评估机械产品的加速度、速度、位移等动力性能指标是否符合设计要求。 3. 噪声与振动：通过振动测试和噪声测试等方法，评估机械产品在运行过程中产生的噪声和振动是否超过限制值，是否对人体健康造成影响。 4. 可靠性：通过寿命测试和可靠性分析等方法，评估机械产品在设计寿命内的可靠性指标，如失效率、平均故障间隔时间等。 5. 环境适应性：通过环境测试和可靠性试验等方法，评估机械产品在不同环境条件下的性能和可靠性，如温度、湿度、腐蚀等。
机械工程测试技术基础知识点总结 一、测试的定义和作用 1.1 测试的定义：测试是通过模拟实际工作条件和环境，对机械设备进行性能、功能、可靠性等方面的评估和验证的过程。 1.2 测试的作用：测试可以帮助发现机械设备的问题和缺陷，提高产品质量，降低故障率，保证设备的可靠性和安全性。 二、测试的基本原则 2.1 客观性原则：测试结果应客观、真实、可靠，不能受个人主观因素的影响。 2.2 全面性原则：测试应涵盖机械设备的各个方面，包括性能、功能、可靠性等。 2.3 可重复性原则：测试应具备可重复性，即在相同条件下进行多次测试，结果应保持一致。 2.4 系统性原则：测试应按照一定的方法和步骤进行，以保证测试的系统性和有效性。 三、测试的分类 3.1 功能测试：测试机械设备是否能够按照设计要求完成各项功能。 3.2 性能测试：测试机械设备在不同工作条件下的性能表现，包括速度、力量、转速等。
3.3 可靠性测试：测试机械设备在长时间工作或恶劣环境下的可靠性和稳定性。 3.4 安全性测试：测试机械设备在正常使用过程中是否存在安全隐患，以及对操作人员的安全保护措施是否有效。 四、测试的方法和技术 4.1 实验法：通过搭建实验平台，对机械设备进行各项测试，并记录实验数据进行分析和评估。 4.2 检测法：利用各种检测仪器和设备对机械设备进行各项测试，如测力计、测速仪等。 4.3 数学统计法：通过对大量数据进行统计分析，评估机械设备的性能和可靠性。 4.4 模拟仿真法：利用计算机软件对机械设备进行虚拟仿真，评估其性能和功能。 4.5 试验法：在实际工作场景中对机械设备进行测试，观察和记录其表现和工作状态。 五、测试的关键要素 5.1 测试计划：明确测试的目标、范围、方法和步骤，制定详细的测试计划。 5.2 测试环境：提供符合实际工作条件的测试环境，确保测试的真实性和可靠性。 5.3 测试数据：收集和记录测试过程中的数据，包括测试结果、
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来 传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间t 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率f 为独 立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛 性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方 差 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ Y ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ Y ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ X ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ X ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ Y ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为121 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和222 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的 总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅立叶变换法 、 和 滤波器法 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡
第一章绪论1、测试的概念 目的：获取被测对象的有用信息。 测试是测量和试验的综合。 测试技术是测量和试验技术的统称。 2、静态测量及动态测量 静态测量：是指不随时间变化的物理量的测量。 动态测量：是指随时间变化的物理量的测量。 3、课程的主要研究对象 研究机械工程中动态参数的测量 4、测试系统的组成 5、量纲及量值的传递 6、测量误差 系统误差、随机误差、粗大误差 7、测量精度和不确定度 8、测量结果的表达 第二章信号分析及处理 一、信号的分类及其描述 1、分类 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 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（见表1-2） 周期的确定：各谐波周期的最小公倍数 基频的确定：各谐波频率的最大公约数 2、瞬变信号（不含准周期信号） 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、收敛性 3、随机信号 数学工具：傅里叶变换 方法：求信号自相关函数的傅里叶变换 频谱特点：连续性 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： 2、正、余弦信号的频谱（双边谱） 欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式，即一对反向旋转失量的合成。解决了周期信号的傅里叶变换问题，得到了周期信号的双边谱，使信号的频谱分析得到了统一。 3、截断后信号的频谱 频谱连续、频带变宽（无限） 四、信号的特征参数 1、均值：静态分量（常值分量） 正弦、余弦信号的均值？ 2、均方值：强度（平均功率） 均方根值：有效值 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 五、自相关函数的定义及其特点 1、定义： 2、特点 3、自相关图 六、互相关函数的定义及其特点 1、定义 2、特点 3、互相关图 七、相关分析的应用 八、相关系数及相干函数 相关系数、相关函数在时域描述两变量之间的相关关系； 相干函数在频域描述两变量之间的相关关系。 九、自功率谱密度函数定义及其特点 1、定义 2、意义 就是信号的功率密度沿频率轴的分布。 反映信号的频域结构。 3、特点 十、互功率谱密度函数定义及其应用 十一、数字信号处理 1、时域采样定理：fs > 2fh fs > (3-4)fc 2、混叠：原因： Ts↑( fs↓)、信号频率太宽 混叠部位：fs/2----折叠频率 处理方法：抗混叠滤波，提高采样频率 fs ↑↑→N↑ 3、量化及量化误差：△x↓→误差↓ 4、泄漏：原因加窗截断处理 处理方法：合理选择窗函数 周期信号—整周期截断 5、频域采样及栅栏效应 十二、傅里叶变换的几个性质
第一章信号(xìnhào)及其描述 （一）填空题 1、测试(cèshì)的基本任务是获取有用(yǒu yònɡ)的信息，而信息总是蕴涵在某 些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是信号，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、信号的时域描述，以时间t 为独立变量；而信号的频域描述，以频率f 为独立变量。 3、周期信号的频谱具有三个特点：离散性，谐波性，收敛 性。 4、非周期信号包括准周期信号和瞬态非周期信号。 5、描述随机信号的时域特征参数有均值、均方值、 方差。 6、对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是偶对称，虚频谱（相频 谱）总是奇对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ Y ） 2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ Y） 3、非周期信号的频谱一定是连续的。（ X ） 4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ X ） 5、随机信号的频域描述为功率谱。（ Y ） （三）简答和计算题 1、求正弦信号的绝对均值μ|x|和均方根值x rms。 2、求正弦信号的均值，均方值，和概率密度函数p(x)。 3、求指数函数的频谱。 4、求被截断的余弦函数的傅立叶变换。 5、求指数衰减振荡信号的频谱。 第二章测试装置的基本特性 （一）填空题 1、某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为，幅值，相 位。 2、试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有傅立叶变换法、 和滤波器法。 4、当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现测试。此时，系统的频 率特性为。 5、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的被测量越小。 6、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有线性关系为最佳。 （二）选择题 1、不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数 2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统响应的卷积。 （1）正弦（2）阶跃（3）脉冲（4）斜坡 3、两环节的相频特性各为和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。 （1）（2）（3）（4） 4、一阶系统的阶跃响应中，超调量。
《机械工程测试技术基础》知识点总结 1. 测试是测量与试验的概括，是人们借助于一定的装置，获取被测对象有相关信息的过程。测试工作的目的是为了最大限度地不失真获取关于被测对象的有用信息。分为：静态测试，被测量（参数）不随时间变化或随时间缓慢变化。动态测试，被测量（参数）随时间（快速）变化。 2. 基本的测试系统由传感器、信号调理装置、显示记录装置三部分组成。传感器：感受被测量的变化并将其转换成为某种易于处理的形式，通常为电量（电压、电流、电荷）或电参数（电阻、电感、电容）。信号调理装置：对传感器的输出做进一步处理（转换、放大、调制与解调、滤波、非线性校正等），以便于显示、记录、分析与处理等。显示记录装置对传感器获取并经过各种调理后的测试信号进行显示、记录、存储，某些显示记录装置还可对信号进行分析、处理、数据通讯等。 3. 测试技术的主要应用：1. 产品的质量检测2.作为闭环测控系统的核心3. 过程与设备的工况监测 4. 工程实验分 析。 4. 测试技术是信息技术的重要组成部分，它所研究的内容是信息的提取与处理的理论、方法和技术。现代科学技 术的三大支柱：能源技术材料技术信息技术。信息技术的三个方面：计算机技术、传感技术、通信技术。 5. 测试技术的发展趋势：(1) 1. 传感技术的迅速发展智能化、可移动化、微型化、集成化、多样化。（2）测试 电路设计与制造技术的改进（3）计算机辅助测试技术应用的普及（4）极端条件下测试技术的研究。 6. 信息：既不是物质也不具有能量，存在于某种形式的载体上。事物运动状态和运动方式的反映。信号：通常 是物理、可测的（如电信号、光信号等），通过对信号进行测试、分析，可从信号中提取出有用的信息。信息的载体。噪声：由测试装置本身内部产生的无用部分称为噪声，信号中除有用信息之外的部分。 （1）信息和干扰是相对的。（2）同一信号可以反映不同的信息，同一信息可以通过不同的信号来承载。7.测试工作的实质（目的任务）：通过传感器获取与被测参量相对应的测试信号，利用信号调理装置以及计算机分 析处理技术，最大限度地排除信号中的各种干扰、噪声，最终不失真地获得关于被测对象的有关信息。 8. 信号的分类：（一）按信号随时间的变化规律分： （二）按信号的物理属性分：机械信号、电信号、光信号、其他（磁信号、声信号、超声波信号等）。 （三）按信号的幅值是否随时间变化分：静态（直流）信号、动态（直流+交流）信号。 （四）按自变量的变化范围分：时（间有）限信号、频（率有）限信号。 （五）按信号是否满足绝对可积条件分：能量（有限）信号、功率（有限）信号。 （六）按信号中变量的取值特点分：连续信号、离散信号。时间和幅值均连续——模拟信号时间和幅值均离散——数字信号 9. 各类信号的特征：1. 确定性信号可以用确定的数学函数表示其随时间变化规律的信号，包括周期信号（简单周 期信号（正弦信号）、复杂周期信号）和非周期信号（准周期信号、瞬变信号）两类。 周期信号：每隔一定的时间间隔精确重复其波形、无始无终的信号。 简单周期信号（正弦信号、简谐信号、谐波信号）：正弦信号是构成其他信号的基本成分。
一、 信号及其描述 1、周期信号频谱的特点：①离散性——周期信号的频谱是离散的；②谐波性——每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸分量频率的公约数；③收敛性——谐波分量的幅值按各自不同的规律收敛。 2、傅里叶变换的性质：奇偶虚实性、对称性、线性叠加性、时间尺度改变特性、时移和频移特性、卷积特性、积分和微分特性。 3、非周期信号频谱的特点：①非周期信号可分解成许多不同频率的正弦、余弦分量之和，包含了从零到无穷大的所有频率分量；②非周期信号的频谱是连续的；③非周期信号的频谱由频谱密度函数来描述，表示单位频宽上的幅值和相位；④非周期信号频域描述的数学基础是傅里叶变换。 二、测试装置的基本特性 1、测量装置的静态特性是在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不变线性系统的接近程度。 线性度——测量装置输入、输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度。 灵敏度——单位输入变化所引起的输出变化。回程误差——描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性，在整个测量范围内，最大的差值称为回程误差。 分辨力——能引起输出量发生变化的最小输入量。 零点漂移——测量装置的输出零点偏离原始零点的距离，它是可以随时间缓慢变化的量。 灵敏度漂移——由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系的变化。 2、传递函数的特点：①()s H 与输入()t x 及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性；②()s H 是对物理系统的微分描述，只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构；③对于实际的物理系统，输入()t x 和输出()t y 都具备各自的量纲；④()s H 中的分母取决于系统的结构。 3、一阶测试系统和二阶测试系统主要涉及哪些动态特性参数，动态特性参数的取值对系统性能有何影响？一般采用怎样的取值原则？ 答：测试系统的动态性能指标：一阶系统的参数是时间常数τ；二阶系统的参数是固有频率n ω和阻尼比ξ。 对系统的影响：一阶系统的时间常数τ值越小，系统的工作频率范围越大，响应速度越快。 二阶系统的阻尼比ξ一定时，n ω越高，系统的工作频率范围越大，响应 速度越快；阻尼比ξ的取值与给定的误差范围大小和输入信号的形式有关。 取值原则：一阶系统的时间常数τ愈小愈好；二阶系统的固有频率n ω越大越好，阻尼比取8.0~6.0=ξ。
一、信号及其描述 1-周期信号频谱的特点：①离散性一一周期信号的频谱是离散的； ②谐波性一一每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸分量频率的公约数；③收敛性一一谐波分量的幅值按各自不同的规律收敛。2、傅里叶变换的性质：奇偶虚实性、对称性、线性叠加性、时间尺度改变特性、时移和频移特性、卷积特性、积分和微分特性。 3、非周期信号频谱的特点：①非周期信号可分解成许多不同频率的正弦、余弦分量之和，包含了从零到无穷大的所有频率分量；②非周期信号的频谱是连续的；③非周期信号的频谱由频谱密度函数来描述，表示单位频宽上的幅值和相位；④非周期信号频域描述的数学基础是傅里叶变换。 二、测试装置的基本特性 1、测量装置的静态特性是在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不变线性系统的接近程度。线性度一一测量装置输入、输出之 间的关系与理想比例关系的偏离程度。灵敏度一一单位输入变化所 引起的输出变化。回程误差一一描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性，在整个测量范围内，最大的差值称为回程误差。分辨力 ③一能引起输出量发生变化的最小输入量。零点漂移一一测量装置 的输出零点偏离原始零点的距离，它是可以随时间缓慢变化的量。灵敏度漂移一一由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系的变化。 2、传递函数的特点：①H(s后输入x(t)及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性；②H(s)是对物理系统的微分描述，只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构；③对于实际的物理系统，输入x(t)和输出y(t)都具备各自的量纲；④H(s)中的分母取决于系统的结构。 3、一阶测试系统和二阶测试系统主要涉及哪些动态特性参数，动态特性参数的取值对系统性能有何影响？一般采用怎样的取值原则？答：测试系统的动态性能指标：一阶系统的参数是时间常数丁；二阶系统的参数是固有频率8n和阻尼比一对系统的影响：一阶系统 的时间常数工值越小，系统的工作频率范围越大，响应速度越快。二阶系统的阻尼比巴一定时，越高，系统的工作频率范围越大，响应速度越快；阻尼比的取值与给定的误差范围大小和输入信号的形式有关。取值原则：一阶系统的时间常数工愈小愈好；二阶系统的 固有频率叫越大越好，阻尼比取之=0.6~0.8。 4、试说明测试系统的阻尼比^大多采用0.6〜0.7的原因。 答：对于二阶系统应使2=0.6〜0.7,这样能减小动态误差，系统能以较短的
2、 求正弦信号 x (t ) = x 0 sin(ω t +ϕ ) 的均值μ x ，均方值ψ x ，和概率密度函数 p(x)。 ⎧ 41ω n s + 1.4ω n s +ω n 第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们 来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 t 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 f 为独 立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛 性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ Y ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ Y ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ X ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ X ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ Y ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号 x (t ) = x 0 sin ωt 的绝对均值 μ|x|和均方根值 x rms 。 2 3、 求指数函数 x (t ) = Ae -at (a > 0, t ≥ 0) 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数 x (t ) = ⎨cos ω0t ⎩0 | t |< T | t |≥ T 的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号 x (t ) = e -at sin ω0t (a > 0, t ≥ 0) 的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为 H ( j ω ) = 号 y (t ) 的频率为ω = ，幅值 y = 1 2 j ω + 1 ，输入信号 x (t ) = sin ，相位φ = t 2 ，则输出信 。 2、 试求传递函数分别为 1.5 3.5s + 0.5 和 2 2 2 的两个环节串联后组成的系统的 总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅立叶变换法 、 和 滤波器法 。 4、 当测试系统的输出 y (t ) 与输入 x (t ) 之间的关系为 y (t ) = A 0 x (t - t 0 ) 时，该系统能实 现 测试。此时，系统的频率特性为 H ( j ω ) = 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡
目录 一、绪论 (3) 1、什么是测试？有哪两种类型？ (3) 2、基本的测试系统由哪几部分组成？ (3) 3、测试技术有哪些应用？ (3) 4、测试技术的重要性？ (3) 5、测试技术的发展趋势？ (4) 6、什么是信息、信号、噪声？ (4) 7、测试工作的实质（目的 任务）？ (4) 8、测量按测量值获得的方法进行分类有哪些？ (4) 二、信号及其描述 (4) 1、周期信号频谱的特点： (4) 2、傅里叶变换的性质： (5) 3、非周期信号频谱的特点： (5) 4、简述信号的时域描述和频域描述？ (5) 5、什么是时域采样？采样定理是什么？ (5) 6、为什么采样间隔不能太大，也不能太小？ (5) 7、解释一下混叠、截断和泄漏？ (5) 8、自相关函数的性质有哪些？ (6) 9、互相关函数的性质有哪些？ (6) 10、信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？ (6) 11、在机械工程中常见的有哪些参数的测量？ (6) 12、试叙述信号的采样和截断的过程是怎样实现的，结果如何？ (6) 三、测试装置的基本特性 (7) 1、测量装置的静态特性是什么？ (7) 2、传递函数的特点： (7) 3、一阶测试系统和二阶测试系统主要涉及哪些动态特性参数，动态特性参数的取值对系统 性能有何影响？一般采用怎样的取值原则？ (7) 4、试说明测试系统的阻尼比 大多采用7.0~6.0的原因。 (8) 5、什么是不失真测试，不失真测试的条件是什么？ (8) 6、线性时不变系统的主要性质有哪些？ (8) 7、什么是负载效应？减轻负载效应的办法？ (9) 8、简要说明如何求解测试装置动态特性的数学描述的3个函数，它们之间有何内在关系？ (9) 9、测试装置2个环节的串联后的频率响应函数与它的2个组成之间的关系是什么？为什么 所有的系统都可以由一阶和二阶系统来组成？ (9) 四、常用传感器 (9) 1、电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体 情况来选用？ (9) 2、电感传感器（自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取 这些措施会带来什么样后果？ (10) 3、光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？ (10)