传感器复习提纲

1、测试技术复习n题型及分布n各章知识要点n应用、计算及简答题的类型及步骤绪论（对一些概念的理解）n测试及其主要任务n信息、信号、噪声、干扰n典型测试系统的组成，各部分的作用n测试技术的主要特点第一章 信号及其描述n信号的分类n信号的时域描述与频域描述n双边谱与单边谱n周期信号的频谱特点，几种典型信号n非周期信号的频谱特点n随机信号的定义（平稳与非平稳，各态历经与非各态历经）n信号的统计参数（概率密度函数和自相关函数能用于识别信号的类型）第二章 测试装置的基本特性n线性系统的叠加原理和频率保持性n静态特性：线性度、灵敏度、回程误差n动态特性的数学描述（三个函数）n传递函数的特点，传递函数与频响函数

2、的区别n频响函数（幅频、相频）的物理意义及求法n系统的串并联n一阶、二阶系统的特点n实现不失真测试的条件n一阶、二阶系统参数的测量第三章n传感器的分类（尤其能量控制型与能量转换型，物性型与结构型，接触与非接触）。n电阻式：变阻器式输入位移，输出电阻；电阻应变式输入应变，输出电阻。n电感式：自感型、涡流式、互感型。n电容式：三种类型及其特点，重点变极距型和变面积型。n磁电式：动圈式、变磁阻式。n压电式：压电效应，压电式传感器配接的两种放大器的特点，对测量电路的要求。n热电式：热电效应，热电偶的组成特点。n传感器选用的一般原则第四章n直流电桥、交流电桥的平衡条件n三种接桥方式及灵敏度，贴片方式及温

3、度补偿n调幅、调频、调相的定义n调幅的本质是相乘，调幅过程出现混叠及避免，调幅的解调：同步解调，包络检波、相敏检波n结合实验，掌握动态电阻应变仪的工作原理n调频的解调（称作鉴频）n滤波器的定义和分类n实际滤波器的特征参数n恒带宽比滤波器的参数第五章n混叠及采样定理，泄漏及窗函数，栅栏效应及整周期截取n相关系数的含义及取值n自相关函数的5个性质n互相关函数的5个性质n自功率谱的物理意义n巴塞伐尔定理n功率谱与幅值谱的关系n相干函数及其取值第七章n单自由度振动系统（惯性式测振传感器就是一个基础激励的单自由度振动系统）n结合实验，了解有关振动测试的仪器有那些？能正确组建测试系统。n机械系统振动参数主

4、要指那些？了解其实验测试方法。n振动测试系统的标定：绝对法、相对法。n三种典型的测振传感器：涡流式位移，磁电式速度，压电式加速度及阻抗头对应的工作频率范围，上下限频率的决定因素。题型及分布n小题（每题12分）约40%n填空n选择n判断n大题（每题510分）约60%n简答n计算n应用应用题（23个）1.相关函数的工程应用2.振动测试3.应变测试计算题（34个）1.一阶/二阶系统动态特性（作业2-3,5,10/ 4-10,11）2.灵敏度及串联（作业2-1/3-7,11）3.调幅及频谱（作业4-1, 4,5）4.信号的统计参数（作业1-2,8/5-2,3,6,7）简答题（45个）1.给定傅里叶级数

5、，画单双边谱（作业1-1）2.二阶装置阻尼比多用0.6-0.7的原因（作业2-6）3.不失真测试的条件4.电阻丝应变片与半导体应变片的工作原理（作业3-3）5.传感器的工作原理及可测量6.电桥的连接方式及灵敏度（作业4-1,2）7.交流电桥的平衡（作业4-3）8.调幅的定义及不失真条件（作业4-6,7）9.滤波器的参数及恒带宽比滤波器（作业4-8,9）10.混叠、泄漏、栅栏效应的含义、原因、措施11.相关函数的性质（作业5-4,5,6）12.相干函数的定义与取值应用题1. 相关函数的工程应用n1）确定信号中的周期成分。）确定信号中的周期成分。被测对象被测对象?传感器传感器相关分析相关分析 tx

6、 xR步骤步骤1：画系统框图画系统框图步骤步骤2：画信号波形图画信号波形图及自相关函数波形图及自相关函数波形图步骤步骤3:(说明说明)若信号中不包含周期成分，则自相关函数在若信号中不包含周期成分，则自相关函数在稍大时就衰减且趋稍大时就衰减且趋于常数。反之，若信号中包含周期成分，则自相关函数在于常数。反之，若信号中包含周期成分，则自相关函数在很大时仍不衰减，很大时仍不衰减，且具有明显的周期性；该周期成分与信号中的周期成分且具有明显的周期性；该周期成分与信号中的周期成分频率相同频率相同，幅值有关，幅值有关，但丢失了初始相位。但丢失了初始相位。 tx xRt00n2）利用互相关函数进行测量、相关滤波

7、。）利用互相关函数进行测量、相关滤波。步骤步骤1：画系统框图画系统框图步骤步骤2：画互相关函数画互相关函数波形图波形图步骤步骤3:(说明说明)1)最大值在最大值在d d处，表示信号处，表示信号x(t)和和y(t)之间的滞后时间。进一步可计算两传感器之之间的滞后时间。进一步可计算两传感器之间的距离、信号的传递速度、或系统的延时作用。间的距离、信号的传递速度、或系统的延时作用。2)根据线性系统的频率保持性，响应根据线性系统的频率保持性，响应y(t)与激励与激励x(t)应同频，其他均是干扰；利用应同频，其他均是干扰；利用同频相关、不同频不相关原理消除噪声干扰、达到滤波效果的方法叫做相关滤波。同频相关

8、、不同频不相关原理消除噪声干扰、达到滤波效果的方法叫做相关滤波。 ty被测对象被测对象?传感器传感器1互相关互相关分析分析 tx xyR?传感器传感器2n自相关函数的自相关函数的5个性质个性质1）取值区间；）取值区间； 4）偶函数；）偶函数；2）=0取最大值，为信号均方值，即平均功率；取最大值，为信号均方值，即平均功率；3)5) 或或很大时，若信号中无周期成分，自相关函数很快衰减且趋于常数，很大时，若信号中无周期成分，自相关函数很快衰减且趋于常数，该常数就是信号均值的平方，即代表信号中的常值分量；若信号中有周期成该常数就是信号均值的平方，即代表信号中的常值分量；若信号中有周期成分，自相关函数不

9、衰减且具有周期性，该周期成分与信号中的周期成分频率分，自相关函数不衰减且具有周期性，该周期成分与信号中的周期成分频率相同，幅值相关，但丢失了初始相位。相同，幅值相关，但丢失了初始相位。n互相关函数的互相关函数的5个性质个性质1）取值区间；）取值区间； 4）非偶函数；）非偶函数；2）= 0取最大值，表示取最大值，表示x(t)和和y(t) 之间的滞后时间之间的滞后时间；3)5) 或或很大时，若信号中无周期成分，互相关函数很快衰减且趋于常数，很大时，若信号中无周期成分，互相关函数很快衰减且趋于常数，该常数就是两信号均值的乘积；若或者两信号为不同频的周期函数，该常数就是两信号均值的乘积；若或者两信号为

10、不同频的周期函数， 则必则必定不相关；若两信号为同频的周期函数，则互相关函数仍为同频的周期函数，定不相关；若两信号为同频的周期函数，则互相关函数仍为同频的周期函数，保留各自的幅值信息及相位差信息。（保留各自的幅值信息及相位差信息。（同频相关，不同频不相关同频相关，不同频不相关） xyRyxyxyxyxyx0t0应用题2. 振动测试n1）振动信号测试）振动信号测试)(tx被测对象被测对象传感器传感器放大器放大器 )(/)(XYH激振器激振器显示记录仪显示记录仪调理调理处理处理（可选）（配套使用）功率放大器功率放大器信号发生器信号发生器被测对象被测对象n2）振动系统特性测试）振动系统特性测试压电加

11、速度传感器压电加速度传感器电荷放大器电荷放大器力传感器力传感器电荷放大器电荷放大器频率响应函数)(ty应用题3. 应变测试应变片布置+电桥连接方式（半桥单臂，半桥双臂，全桥）计算题1.一阶/二阶系统动态特性步骤步骤1：给定给定系统参数系统参数，已知输入信号的形式（频率、，已知输入信号的形式（频率、幅值、相位）幅值、相位）1）直接给定；）直接给定；2）根据电路或力学参数计算；）根据电路或力学参数计算；3）根据系统传递函数或频率响应函数的标准化推算；）根据系统传递函数或频率响应函数的标准化推算；4）根据某一频率下的幅值误差计算。）根据某一频率下的幅值误差计算。步骤步骤2：按照线性系统的频率保持性，

12、根据按照线性系统的频率保持性，根据系统的幅频系统的幅频特性和相频特性特性和相频特性，对各频率成分依次求其幅值比和相，对各频率成分依次求其幅值比和相位差。位差。步骤步骤3：按照线性系统的叠加原理，根据按照线性系统的叠加原理，根据2的计算结果的计算结果可写出输出信号的具体形式。可写出输出信号的具体形式。xyAAA2)(11)(xy)arctan()()()(11)(XYjH频率响应函数 相频响应 幅频响应 xynnAAA222)/(2)/(11)(xynn2)/(1)/(2arctan)()()(/2)/(11)(2XYjHnn频率响应函数 相频响应 幅频响应 一阶一阶系统系统二阶二阶系统系统误差

13、 xyxxyAAAAA1步骤步骤1：计算单一环节的灵敏度计算单一环节的灵敏度1）根据公式推导，如各种传感器；）根据公式推导，如各种传感器；2）根据系统传递函数或频率响应函数的标准化推算。）根据系统传递函数或频率响应函数的标准化推算。步骤步骤2：环节串联的总灵敏度（注意灵敏度是有单位的）环节串联的总灵敏度（注意灵敏度是有单位的）步骤步骤3：已知输入，可求输出已知输入，可求输出计算题2. 灵敏度及串联321SSSSxSy 步骤步骤1：利用积化和差求调幅波的具体形式，从而确定利用积化和差求调幅波的具体形式，从而确定各频率分量；（频率大小、对应的幅值）各频率分量；（频率大小、对应的幅值）步骤步骤2：根据调制信号与调幅波的形式画频谱图。根据调制信号与调幅波的形式画频谱图。或者在不要求步骤或者在不要求步骤1的情况下，利用时域相乘等于频域的情况下，利用时域相乘等于频域作卷积及频谱搬移，根据调制信号的频谱图，直接画作卷积及频谱搬移，根据调制信号的频谱图，直接画调幅波的频谱图。调幅波的频谱图。计算题3. 调幅及频谱)sin()sin(21sincos)sin()sin(21cossin)cos()cos(21sinsin)cos()cos(21coscossincoscossin)sin(sinsincoscos)cos(方法方法1：根据公式进行积分平均根据公式进行积分平均方法方法