测试技术考试重点.doc

测试技术是测量和试验技术的统称，是关于将被测量转换为可检测，传输、处理、显示或记录的量，再与标准量比较的过程技术。测试系统一般主要由传感器、中间调理电路、显示存储和输出装置三部分成组成。传感器一般由敏感元件，转换元件、调理电路和输助电源等组成。传感器按能量关第可分为能量控制型和能量转换型。1、能量控制型传感器称将被测量转换成电参量的变化，依靠外部辅助电源再将电参量转换成电信号输出，也称为电参量型传感器。2、能量转换型传感器直接将被测量转换成电信号输出，也称为发电型传感器。电阻应变式传感器是利用金属导体的电阻应变效应原理工作，（电阻丝几何尺寸变化）可用于直接测量应力或应变，按其用途不同，可分为应变式力、压力、加速度、扭矩传感器。压阻式传感器是利用半导体材料的压阻效应原理工作的，（电阻率发生变化，从而引起电阻变化，）可用于测量压力和加速度。电阻应变式传感器和压阻式传感器两者在外力作用下都将会引起电阻的变化。7、 热电阻传感器是利用电阻随温度变化的特性而制成的，可分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类，主要用于温度测量、温度控制和温度补偿。金属热电阻具有正的电阻温度系数，也采用电桥将电阻变化转换成电压或电流输出，为了消除连接导线电阻随温度变化而造成的测量误差，常采用三线接法和四线接法。热敏电阻随阻值随温度升高减小电容式传感器可分为变极距式、变面积式和变介电常数式。变极距式电容传感器做成差动结构，不仅提高了灵敏度，减小非线性误差，且起到温度补偿作用。广泛应用于微小位移和压力测量。变面积式传感器的灵敏度为常数（即输出输入为线性关系），广泛用于较大的直线位移和角位移的测量。变介电常数式用来测量介质的厚度、位置和液位等。（在全自动洗衣机中的水位测量就是应用了变介电常数式电容传感器）电感式传感器是利用电磁感应原理，常用来测量位移、振动、压力、流量、转速、力矩等。1、 变磁阻式传感器（当衔铁随被测件上下移动时，一个线圈的自感增大，另一个线圈的自感减小。）2、 电涡流式传感器是利用金属材料在交变磁场中的涡流效应原理制成的，可对金属材料进行涡流探伤，测量时，传感器线圈的阻抗发生变化，传感器输出信号发生突变，以此达到探伤的目的。（广泛用于位移、振动、转速和表面裂纹缺陷的测量）压电式传感器是利用压电效应原理制成的，电荷放大器的作用是：放大微弱的信号。把压电之件的高输出阻抗变换为放大器的低输出阻抗（实现阻抗变换），广泛用于力、加速度、超声波测量（逆压电效应）。磁电式传感器是利用电磁感应原理制成的，广泛用于振动速度和转速的测量，用该传感器测量加速度时，必须后接微分电路，测量位移时必须后接积分电路。1.计量是实现单位统一，量值准确可靠的活动。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。一个完整的测量过程必定涉及被测对象，计量单位，测量方法，和测量误差四要素。试验时对未知事物探索认识的过程。测试时测量和试验的综合。1. 传感器一般由敏感元件，转换元件，调理电路和辅助电源等组成。2. 能量控制型传感器包括 （1）电阻式传感器 应变式 压阻式 电位器式 热电阻式 (2) 电容式传感器 （3） 电感式传感器 变磁阻式 电涡流式 差动变压器 感应同步器。3. 能量转换型传感器包括 （1）压电式传感器 （2）磁电式传感器 （3）热电偶传感器。4. 电压-电流转换（V/I）是将电压信号转换为与电压成正比的电流信号，而且输出电流不随负载电阻的变化而改变，即转换后具有恒流输出的特性，其实质相当于一种压控电流源。V/I转换按照负载是否接地分为负载浮地型和负载接地型。5. 电压-频率转换（V/F）是将模拟电压信号转换为相应的离散频率信号，又称为压控振荡器。6. 模拟信号-数字信号转换（A/D），常见的A/D转换器分为双积分型，逐次逼近型和并行比较型。7. 根据滤波器电路的性质不同可分为无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器单纯由无源器件（电感，电容，电阻）组成。这种滤波器对信号衰减较大，性能也较差。有源滤波器由具有能量放大功能的有源器件（运算放大器，晶体管等）和电阻，电容等元件组成，其性能较好，应用也非常广泛。但受有源器件带宽限制，这种滤波器不适用于高频场合。8. 运算放大器的负反馈回路若是高通滤波网络则得到低通滤波器；若用带阻滤波网络作负反馈，则可得到带通滤波器。9. 如果信号x（t）在所有时间t内均能满足x(t)=x(t+nT)【n：任意整数，T：常数】则x(t)是周期信号，T称为周期。周期信号是幅值按一定周期不断重复的信号。周期信号又分为正弦信号和复杂的周期信号。其频谱特点：（1）周期信号的频谱是由无限多条离散谱线组成的，每一条谱线代表一个谐波分量；（2）各次谐波的频率只能是基波频率的整数倍；（3）谱线的高度表示了相应谐波分量的幅值大小。对于工程中常见的信号，其谐波幅值的总的趋势，是随着谐波次数的增高而减小的。当谐波次数无限增高时，其幅值就趋于零。10. 非周期信号的频谱具有两大特点：连续性和密度性。因此非周期信号的频谱应叫频谱密度。3.运算放大器电路解决了变极距传感器的非线性问题。4相敏检波判断极性，消除零点电压。5电压电流转换在远距离传输是为了减小导线阻抗对信号的衰减作用。6Vf转换频率信号抗干扰能力强，与微处理器接口是占用资源少且便于远距离传输。7交流电桥有调幅作用和将电参量转换电信号的作用。8Pc有源滤波器中运算放大器作用，放大信号，减小负载效应。9均值放映了信号的静态分量（直流分量），方差：反映了信号对均值的离散程度。10均方差描述了信号的强度和平均功率，概率密度函数表示了信号瞬时值落在某指定区间的概率，反映了随机信号幅值分布的规律。11周期信号频谱图的特点：离散型，谐波性，收敛性非周期：连续性，密度型。12Ad转换的三个国成：采样，量化，编码。13静态特性的目的：确定信号大小。误差大小。参数：线性度，滞后读，灵敏度，重复性。14动态特性的目的：波形失真情况，相应快慢。参数：频率相应，时间常数，固有频率，阻尼度。15不是真条件A(w)=常数，￥(W)/W=常数。16形成电磁干扰的要素：干扰源，耦合通道，受扰设备。17接地设计的目的：抑制干扰，安全保护。18计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。测量是以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。试验是对未知事物探索认识的过程。测试是测量和试验的综合。19完成测量过程中各环节的专门设备组成的系统通常称为测试系统。20传感器检测被测物理量，并将转换成可进一步处理的电参量或电信号；中间调理电路对传感器检测到的信号进行转换处理或经A/D变换后用微处理器实现非线性校正、温度补偿、信号分析处理；显示存储和输出装置将测量结果进行显示存储，提供给观察者或进一步分析处理或打印测试结果。21能量转换型：直接将被测量转换为电信号(电压等)。22(发电型) 例如：热电偶传感器，压电式传感器。23(电参量型)能量控制型：先将被测量转换为电参量(电阻等)，在外部辅助电源作用下才能输出电信号。例如：应变式传感器，电容式传感器。24金属电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着尺寸的变化(伸长或缩短)而发生变化的现象。25半导体材料受到外力作用时，其电阻率发生变化引起电阻变化，这种现象称为压阻效应。26两圆形极板与金属带材之间形成两个电容，当金属带材在轧制过程中的厚度发生变化时，将引起电容量变化。两个电容传感器接入运放的负反馈回路，将电容变化转换成电压输出。 由式(2.27)可得 和 ，从而确定金属带材的厚度。27某些晶体材料受到外力作用时，不仅发生变形，而且内部被极化表面28.产生电荷；当外力去掉后，又回到原来状态，这种现象称为正压电效应。传感差动连接作用，举例：1，提高灵敏度 2，减小非线性误差 3，温度补偿 例：差动变极距电容传感器，若中间的极板随测量变量而上下移动时，则电容值一个增大，一个减小，则总的电容变化量就等于两个电容的变化量之和。不失真条件：幅频特性A()=A0=常数，幅频特性曲线为水平直线。相频特性，相频特性曲线为过原点的斜线。阻尼度取0.60.7：使失真小、工作频带宽，获得较为合适的综合特性。固有频率为被测信号的2倍以上：减小测量误差和提高测量频率范围。时域分析统计参数及意义：1，均值：反应信号的静态分量（直流分量） 2，方差：代表信号的动态分量（交流分量） ,3，均方值：描述信号的强度和平均功率 4，概率密度函数：信号瞬时值落在某指定区域的概率。对被测信号进行调制、解调？：工程中的一些物理量，经过传感器转换后，输出信号是一些微弱的缓变信号，常常伴有各种噪声，为了将被测信号从噪声中提取出来，就要对被测信号进行调制、解调。变极距式电容传感器测带材厚度的过程：在金属带材的上下两侧各放置一块面积相等的圆形极板，两极板与金属带材之间形成两个电容C1和C2，当金属带材在轧制过程中发生厚度变化时，将引起电容变化。电容C1和C2分别接入运算放大器A1和A2的负反馈电路，就可以将电容变化转换成电压输出，只要测量输出电压Uo1和Uo2，由公式Uo=-UC就可以得到两极板与金属带材之间的间距和。若两极板预留间距为，则被测带材厚度。该方法不仅实现了金属带材厚度的在线检测，而且也消除了变极距式电容传感器的非线性误差和金属带材因抖动而产生的误差。调幅与同步解调的过程及载波的频率要求：调幅是将高频正弦或余弦信号（载波）与被测信号（调制波）相