測試技術知識點彙總 1

2022-05-06 22:12:04 字數 4773 閱讀 5959

1) 測試技術的主要內容:測量原理,測量方法,測量系統,及資料處理。

2) 乙個被測物件的資訊總是通過一定的物理量(訊號)表現出來。表現不明顯的需要通過激勵裝置作用於被測物件。

第一章:訊號及其描述

1) 工程測試資訊總是通過某些物理量的形式表現出來,這些物理量就是訊號。訊號是資訊的載體,資訊則是訊號所載的內容。

2) 按時間變化規律

◆ 確定訊號:週期訊號(諧波訊號和一般週期訊號)、非週期訊號(準週期訊號和一般非週期

◆ 非確定性訊號:平穩隨機訊號(各態歷經訊號和非各態歷經訊號)、非平穩隨機訊號。

◆ 一般週期訊號(如週期方波,週期三角波等)是由多個乃至窮多個頻率成分(頻率不同的諧波分量)疊加所組成,疊加後存在公共週期。

◆ 準週期訊號也是由多個頻率成分疊加的訊號,但疊加後不存在公共的週期。

◆ 一般非週期訊號是在有限的時間段存在,或隨著時間的增加而幅值衰減至零的訊號,又稱為瞬變訊號。

按時間訊號的連續性分

● 連續訊號:模擬訊號(訊號的幅值與獨立的變數均連續)、一般連續訊號(獨立變數連續)。

● 離散訊號:一般離散訊號(獨立變數均離散)、數碼訊號(訊號的幅值和獨立變數均離散)。

3) 諧波訊號時最簡單的週期訊號,只有一種頻率成分。一般週期訊號可以用傅利葉級數展開成多個乃至無窮多個不同頻率的諧波訊號的線性疊加。

4) 時域訊號買書訊號的幅值隨時間變化的規律,頻域訊號是以頻率為自變數,描述訊號中所含頻率成分的幅值與所對應頻率的關係。

5) 週期訊號的頻譜的特點:1、週期訊號的頻譜是離散的,每條譜線表示乙個諧波分量。2、每條譜線只出現在基頻整數倍的頻率上。

3、各個頻率分量的譜線高度與對應諧波的振幅成正比,諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數的增加而減小。

6) 當訊號中的各個頻率比不是有理數是,則訊號疊加後是準週期訊號。

7) 一般非週期訊號的頻譜具有連續性和衰減性。

8) 傅利葉變換的主要性質:1、奇偶虛實性,2、線性疊加性,3、對稱性,4、尺度改變性(這個性質說明,當時域尺度壓縮k>1時,對應的頻域展寬且幅值減小,當時域尺度展寬k<1時,對應的頻域壓縮且幅值增加。5、時移性,6、頻移性,7、微分性質,8、積分性質

9) 某些具有衝擊性的物理現象,如電網線路中的短時衝擊干擾,數位電路中的取樣脈衝,力學中的瞬間作用力,材料的突然斷裂以及撞擊,**等都是通過單位脈衝函式(&函式)來分析的,只是函式面積(能量或強度)不一定為1,而是乙個常數k。

10) &函式的性質:乘積性、篩選性、卷積性。

11) 週期單位脈衝序列的頻譜仍是週期脈衝序列。時域週期為ts,頻域週期則為1/ts,時域脈衝強度為1,頻域脈衝強度為1/ts。

第二章:訊號的分析與處理

1) 訊號的分析和處理的目的:1、剔除訊號中的雜訊和干擾,即提高信噪化。2.

、消除測量系統誤差,修正畸變的波形。3、強化突出有用的資訊,消弱訊號中無用部分。4、將訊號加工處理變換,以便更容易識別和分析訊號的特徵,解釋被測物件所表現的各種物理現象。

2) 通常把能夠簡單直觀迅速的研究訊號的構成和特徵值分析的過程稱為訊號分析。把經過必要的變換處理加工才能獲得的有用資訊的過程稱為訊號的處理。

3) 所謂相關,是指變數之間的線性關係,對於確定性訊號來說,兩個變數之間可以贏函式關係來描述,兩者一一對應並為確定的數值。

4) 自相關函式的性質:1、自相關函式為偶函式,即rx(t)=rx(-t)。2、t的值不同,rx(t)的值不同,t=0時,rx(t)的值最大,並等於訊號的均方值。

3、rx(t)的限制範圍為4之間不存在內在聯絡,彼此無關,即5、週期函式的自相關函式仍為同頻率的週期函式。

5) 互相關函式的性質:1、互相關函式是可正可負的實函式。2、互相關函式非偶函式,亦非奇函式。

3、rxy(t)的峰值不在t=0處,其峰值偏離原點的位置t0反映了兩訊號時移的大小,相關程度最高。4、互相關函式的限制範圍為5、兩個統計獨立的隨機訊號,當均值為0時,則rx(t)=0。6、兩個不同頻率的週期訊號,其互相關函式為0。

7、兩個同頻率正余弦函式相關。8、週期訊號與隨訊號的互相關函式為0。

6) 巴塞伐爾定理:在時域中,訊號的總能量等於頻域中訊號的總能量。

7) 相干函式的定義:評價測試系統輸入訊號和輸出訊號之間的因果性,即輸出訊號的功率譜中有多少事測試輸入量所引起的響應。

8) 若相干函式在0~1之間,則表明有如下三種可能:1、測試中有外界訊號干擾。2、輸出y(t)是輸入x(t)和其他輸出的綜和輸出。

3、聯絡y(t)和x(t)的線性系統是非線性的。

9) 倒譜分析亦為二次頻譜分析,是近代訊號處理中的一項新技術。它可以檢測復雜訊號上的週期結構,分離和提取在密集泛頻譜相關中的週期成分,倒譜對於同族諧頻域或異族諧頻域、多成分的邊頻等複雜的訊號分析、識別非常有效。

10) 訊號調理其目的是把訊號調整成為便於數字處理的方式,它包括:1、電壓幅值處理,以滿足電子計算機對輸入電壓的要求。2、過濾訊號中的高頻雜訊。

3、根據需要隔離訊號中的直流分量。4、如果沿訊號為調製訊號則應解調。

11) 數碼訊號分析是在訊號分析儀或通用的計算機上進行。不管計算機的容量和計算速度,其處理的資料的長度是有限的,所以要把長序列截斷。在截斷時會產生一些誤差,所以有時要對截斷的數字序列加權,如果必要還可用專們的演算法進行數字濾波,然後把所得到的有限長的時間序列按給定的程式進行運算,如時域的概率統計、相關分析,頻域的頻譜分析、傳遞函式分析等

12) 時域取樣是在模數轉換過程中以一定規律,如時間間隔,對連續時間訊號進行取值的過程。它的數學描述就是用時間間隔為ts的週期單位脈衝序列g(t)去乘以模擬訊號x(t)。

13) 取樣間隔太小(取樣頻率高),對定長的時間記錄來說其數字序列就很長,使計算工作量增加。如果數字序列長度一定,則只能處理很短的時間歷程,可能產生較大的誤差。若取樣間隔太大(取樣頻率低),則可能丟掉有用的資訊。

14) 混疊和取樣定理:如果取樣間隔ts太大,即取樣頻率fs太低,那麼由於平移距離1/ts過小,移至各取樣脈衝對應的序列點的頻譜x(f)/ts就會有一部分相互交疊,新合成的x(f)*g(f)圖形與x(f)/ts不一致,這種現象稱為混疊。

15) 發生混疊後,改變了原來頻率的不部分幅值,這樣就不可能準確的從離散的取樣訊號x(t)*g(t)中恢復原來的時域訊號x(t).

16) 取樣定理:為了避免發生混疊現象,取樣頻率fs,必須大於訊號最高頻率fc的兩倍,即fs>2fc,這就是取樣定理。

17) 截斷.洩露和窗函式:在數字處理時必須把場時間的訊號序列截斷 ,截斷就是將無限場的訊號乘以有限寬的窗函式。

「窗」的意思是指通過視窗使人們能夠看到原始訊號的一部分,原始訊號在時視窗意外的部分均視為零。窗函式就是在模數轉換過程中隊時域訊號取樣時所採用的截斷函式。而訊號截斷必然產生一些誤差,這種由於時域上的截斷而在頻域上出現附加頻率分量的現象稱為洩露。

第三章:測試系統的特性

1)一階和二階系統的特性。78

測試系統的靜態特性:非線性度、靈敏度、分辨力、回程誤差、漂移

測試系統的動態特性:傳遞函式、頻率響應函式、脈衝響應函式

2)習題3.4——————3.7 p89

第四章:常用的感測器

1) 感測器的概念:是一種以一定精度和規律吧規定的被測量轉換為與之有確定關係的、便於應用的某種物理量的器件或裝置。其含義:

1)感測器是測量的器件或裝置,能完成檢測任務2)從感測器的輸入端來看,它的輸入量是規定的某一被測量,可能是物理量,也可能是化學量生物量等,乙個指定的感測器只能感受規定的被測量,既感測器對規定的物理量具有最大的靈敏度和最好的選擇性。

2) 感測器的分類:根據輸入物理量可分為:位移感測器、壓力感測器、速度感測器、溫度感測器及氣敏感測器等。

根據工作原理可分為:電阻式、電感式、電容式及電勢式等。根據輸出訊號的性質可分為:

模擬式感測器和數字式感測器。即模擬式感測器輸出模擬訊號,數字式感測器輸出數碼訊號.根據能量轉換原理可分為:

有源感測器和無源感測器。有源感測器將非電量轉換為電能量,如電動勢、電荷式感測器等;無源程式感測器不起能量轉換作用,只是將被測非電量轉換為電引數的量,如電阻式、電感式及電容光煥發式感測器等。

根據測試範圍確定某種感測器,例如位移量的測量,要分析是小位移還是打位移。若是小位移測量,有電感感測器,電容感測器,霍爾感測器。若是大位移測量,有感應同步器、光柵感測器等供選擇。

電阻應變式感測器:核心元件是電阻應變片。電阻應變效應:

金屬導體在外力作用下發生機械變形時,其電阻值隨著機械變形(伸長或縮短)而發生變化的現象稱為金屬的電阻應變效應。特點:效能穩定、精度高,測量範圍寬,頻率響應好,體積小重量輕**低,對環境適應能力強,但輸出訊號微弱,在大應變狀態下具有明顯的非線性。

只適用於靜態測量。s0稱為金屬絲的靈敏度,其物理意義是單位應變所引起的電阻相對變化。

壓阻式感測器:應用半導體應變片所製成的感測器,稱固態壓阻式感測器。突出優點是靈敏度高,尺寸小,橫向效應也小,滯後和蠕動都小,因此適用於動態測量。

缺點是穩定性差,大應變狀態下具有明顯的非線性,批量生產時效能分散度大。壓阻效應:半導體材料受到應力作用時,其電阻率會發生變化,這種現象稱為壓阻效應。

變阻式感測器:由電阻元件及電刷兩個部分組成,可測量線位移角位移,也可把位移轉換為其他物理引數如壓力,加速度。

電感感測器基於電磁感應原理,將被測非電量,如(位移、壓力、震動)轉換為電感量的變化。

自感式感測器:靈敏度s與氣隙長度deta成正比,deta越小,靈敏度越高。

渦流感測器:可用於動態非接觸測量。渦流效應:

渦流感測器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的渦流效應。當金屬板置於變化著的磁場中時,或者在磁場中運動,在金屬板上可產生感應電流,這種電流在金屬體內是閉合的,所以稱為渦流。集膚效應:

渦流在金屬導體的縱深方向並不是均勻分布的,而是集中在金屬導體的表面,這稱為集膚效應(也稱為趨膚效應)

互感式感測器:工作原理利用電磁感應中的互感現象,將被測位移量轉換成線圈互感的變化。廣泛應用於直線位移,或可能轉換為位移變化的壓力重量的測量。

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