机械工程测试技术复习.doc

第1章 ：1、 信号是信息的载体，信息是信号所载的内容。 谐波信号 周期信号 2、确定性信号 一般周期信号 准周期信号 仍是离散信号 非周期信号 一般非周期信号 模拟信号 数字信号3、连续信号 离散信号 一般连续信号 一般连续信号4、 一般周期信号可以利用傅里叶级数展开式计算5、 周期信号频谱的性质：离散性、谐波性、收敛性第3章 ： 1、 非线性度：指测试系统的输入、输出关系保持常值线性比例关系的程度 线性程度=定度曲线/拟合直线的最大偏差100%2、 灵敏度：测试系统对输入信号变化的一种反应能力3、 分辨力：指系统能测量到最小输入量变化的能力4、 回程误差：两输入量只差的最大值与标称的输出范围比5、 漂移：指测试系统在输入不变的情况下输出随时间而变化的趋势。在规定的条件下当输入不变时在规定时间内输出的变化称为点漂。在测试系统测试范围最低值处的点漂，称为零点漂移。第4章 ：1、 传感器定义：狭义：把非电量转化为电量。广义：一种以一定的精度和规律把规定的被测量转换为与之有确定关系的，便于应用的某种物理量的器件或装置。 物理型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换 按构成原理 结构型：依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换2、 传感器分类 能量转换型：传感器输出量直接由被测对象能量转换而得 按能量关系 能量控制型：传感器是从外部供给辅助能量使其工作的，并由被测量来控制外 部供给能量的变化。3、 电阻式传感器（电阻应变效应）应变片工作原理：金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着机械变形（伸长或缩短）而发生变化的现象。 S0：金属丝的灵敏度为常数 S0=1.73.64、 压阻式传感器（压阻效应）：半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为压阻效应。 优点：灵敏度高，体积小，分辨率高。 半导体电阻材料的灵敏度比金属丝的要高5070倍 可变磁阻式传感器5、 电感传感器 涡流式传感器（1）可变磁阻式传感器：灵敏度S与气隙长度的平方成反比，愈小，灵敏度S愈高。为了减小非线性误差，在实际应用中，一般取/0.1。这种传感器适用于较小位移的测量，一般约为0.0011mm自感 差动型灵敏度比可变导磁面积型提高1倍。（2） 涡流传感器 定义：涡流传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的涡流效应。当金属板置于变化着的磁场中时，或者在磁场运动时，在金属板上可产生感应电流，这种电流在金属体内是闭合的，所以称涡流。 高频反射式涡流传感器：常用于位移测量 低频透射式涡流传感器：常用于材料厚度测量6、 互感式传感器 工作原理（利用电磁感应中的互感现象）传感器由一次线圈L和两个参数完全相同的二次线圈、组成。线圈中心插入圆柱形铁芯p，二次线圈、反极性串联。当一次线圈L加上交流电压时，如果，则输出电压；当铁芯向上运动时，；当铁芯向下运动时，。铁芯偏离中心位置愈大，愈大。 差动变压器式传感器的优点是：测量精度高，可达0.1;线性范围大，可到；稳定性好，使用方便。因而被广泛应用于直线位移，或可能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。7、 极距变化型电容传感器：适合测量小位移，输入能量小而灵敏度高。一般取极距变化范围： 缺点：非线性大电容传感器 面积变化性电容传感器：常用有角位移型和线位移型两种 介电常数变化型电容传感器：测量电介质的厚度、位移、位移8、 压电传感器 压电效应：某些物质当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。 逆压电效应：如果在物质的极化方向施加电场，这些物质就在一定方向上产生机械变形或机械应力，当外电场撤去时，这些变形或应力也随之小时，这种现象称之为逆压电效应，或称之为电致伸缩效应。 石英（）晶体结晶形状为六角形晶柱，两端为一对称的棱锥，六棱柱是它的基本组织，纵轴z-z称做光轴，通过六角棱线而垂直于光轴的轴线x-x称作电轴，垂直于棱面的轴线y-y称做机械轴。 沿x轴方向加力产生纵向压电效应，沿y轴加力产生横向压电效应，沿相对两平面加力产生切向压电效应。沿z轴方向加力不产生任何压电效应。 问：为什么压电传感器通常用来测量动态信号？答：由于不可避免的存在电荷泄露，利用压电传感器测量静态或准静态量值时，必须采取措施使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；而做动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，所以压电式传感器适宜做动态测量。压电元件： 串联（适用于要求以电压输出的场合，并要求测量电路有高的输入阻抗） 并联（适用于测量缓变信号和以电荷为输出的场合）9、 磁电感应传感器 e：感应电动势 ：磁通量10、 霍尔传感器 霍尔效应：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。 外光电效应：在光线作用下物质内的电子溢出物体表面向外发射的现象11、 光电传感器 光电效应 内光电效应：受光照物体（通常为半导体材料）电导率发生变化或产生 光电动式的效应。 分为：光电导效应、光生伏特效应 光电导效应：半导体材料受到光照时电阻率发生变化的现象。光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管 光生伏特效应：半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应12、 光电传感器的应用：模拟光电传感器：吸收式反射式遮光式辐射式（填空题）13、 光纤传感器 物性型（功能型）和结构型（非功能型）第五章1、 电桥：电桥按其电源性质的不同分为直流电桥和交流电桥，直流电桥只能用于测量电阻的变化，而交流电桥可以用于测量电阻、电感和电容的变化。2、 采用直流电源的电桥称为直流电桥，直流电桥其桥臂只能为电阻。3、 直流电桥的平衡条件：当时电桥输出为“零”式子称为直流电桥的平衡条件 4、 半桥单臂：电桥输出为；灵敏度为 半桥双臂：电桥输出为；灵敏度为 全桥：电桥输出为；灵敏度为5、 交流电桥 采用交流电源 桥臂为阻抗（计算题） 平衡条件：电容平衡条件： 电感电桥： 6、 调制与解调 P138问：为什么调制？答：由于信号传输过程中容易受到工频及其他信号的干扰，若采用放大则在传输过程中必须采取一定的措施抑制干扰信号的影响。而在实际中，往往采用更有效的先调制而后交流放大，将信号从低频区推移到高频区，也可以提高电路的抗干扰能力，和信号的信噪比。调制：调制就是一个信号的某些参数在另一个信号的控制下而发生变化的过程，前一信号称为载波，后一信号（控制信号）称为调制信号。调制可分为：调幅，调频，调相什么是同步解调？答：若把调幅波与原载信号相乘，这一过程称为同步解调，同步解调是指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。用等式表示为：调幅：调幅是指调制信号去控制载波信号，其原理是将一个高频简谐信号（载波信号）与低频测试信号（调制信号）相乘，使载波信号的幅值随测试信号的变化而变化。常见的解调方法是：电流检波、相敏检波鉴别相位：相敏检波能够鉴别相位（P140） 特点：7、 滤波器滤波器是一种选频装置，它只允许一定频带范围的信号通过，同时极大地衰减其他频率成分。分类： 低通滤波器 高通滤波器根据滤波器 带通滤波器的选频作用 带阻滤波器第六章1、 A/D转换过程包括采样、量化、编码三个步骤。 优：精度高，转换速度快 2、 直接比较型 缺：抗干扰能力差 A/D转换器可分为 优：抗干扰能力强 间接比较型 如双积分式 缺：转换速度慢双积分式A/D转换器的原理：先对输入模拟电压进行固定时间的积分，然后通过控制逻辑转为对标准电压进行反向积分，直至积分输出返回起始值，这样对标准电压积分的时间T将正比于，如图所示。越大，反向积分时间越长。若用高频标准时间T，既可得到与相应的数字量。第十章1、 热电偶温度计 测量范围：5015002、 热电偶的热电效应： 两种不同的导体或半导体A或B组成的闭合回路中，如果它们的两个接点的温度不同，则在回路中会产生电流，这表明了该回路中存在电动势，这个物理现象称为热电效应。3、 热电动势由两部分组成：温差电动势和接触电动势。4、 热电偶测温条件：5、 热电偶的基本条件：均质导体定律、中间导体定律、中间