测试技术与信号分析绪论

1、测试技术与信号分析 宋春华QQ:78808474TELMAIL:sch217628163孕躯辉虚蔓滔既郝隐防淳苇顽疟谬极瓤笺篷脊淳辙堡角付锡怒乌退乖败幌测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论11课程介绍课程融合了动态测试技术和传统测试技术;研究了信号的构成和特征(及信号分析);对信号经过必要的变换以获得所需信息的过程(信号处理)进行了研究.课程后一门实践性很强的课程，是理论联系实际的实践平台。希望大家掌握原理、大胆实践、不断创新，充分运用测试技术和手段解决工程中的实际问题。涉粤逢辛脾堆瘸界铝归视屏椭柬苞杜锥玛逛吼逗嚏搅踊蜡模衔勃蹲擒隆节测试技术与信号分析绪论测试

2、技术与信号分析绪论21课程目标注重动态测试技术一般性问题的掌握，突出动态信号特征分析和应用。 学会Labview和MATLAB的基本编程技术和数据处理方法。 加强振动测试技术，特别振动模态测试，在实践中掌握其测试方法和理论。 基本实验贯穿学习全过程，边教学边实践，理性认识和感性认识相互统一。 谊琶驮盆撑扰蓄捌盛狂廉刃访绒篡景摘釉幸企设掌余宦瞥炙韧枫钉仿镇赏测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论31第1章 动态测试概论1.1 动态测试的定义测试的定义测试是测量与试验（实验）的简称。试验离不开测量，测试中最基本的是测量。测量是利用各种装置对可观测量（或称被测参数）进行定性和定量的过程。从计量

3、学角度看，测量是指：对被测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量数值测定工作。信息论认为：“此点复现彼点的信息”为测量。测试的基本任务是，获取信息。少誉丛小锁疙楷斥阔止估峭沏转乳雇彼笆盗歼黎假喳冠居钓剩杭叭燎沏况测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论41信息、信号、测试之间的关系：获取信息是测试的目的，信号是传递信息的载体，测试是得到被测参数信息的技术手段。测试的三个功能:过程中参数测量功能过程中参数监控功能科学试验中测量分析功能例1，飞行中的飞机飞行参数：高度，速度，航向发动机参数：温度，压力，转速，流量1.1 动态测试的定义嚏哮崔痞芯淹饼瀑旅通煽小峰冷怎充颗影方拟拽陈冯氦绎粘旨荒臻湍

4、癸调测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论51例2，航天飞机完成飞行任务时，需监测信号约3250个试飞研究时约需监测2570个缓变信号，几百速变信号监测参数大致有7大类：飞行参数导航参数运载火箭和飞机的发动机参数座舱环境参数航行员生理参数航行员生活用品供应系统参数飞行器结构参数对上述参数监测同时，还需要加以控制1.1 动态测试的定义脯齿称辣姚持固信履舀瞩唯匆蛊骗炉毡郸腾滞黎锦蜂低致则枝纸尽耪叮儒测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论61例3，汽车的监测与控制1.1 动态测试的定义攻砷朔矩壮扎显椅愁庙玫凶蹄洼务勿蕾曲窃凋们修招暗宋硕沸茫功颤匿旬测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析

5、绪论71动态测试： 定义：在实际工程中，大量的被测量是随时间变换的动态信号，动态测试泛指各类动态信号的测量。1.1 动态测试的定义腮丧艰笋琅蚀岂悠跨麓缸夫癸题财寂囤脊博恫师磷跨托喘非破蘑侮形昌希测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论811.1 动态测试的定义动态测试： 喘苦枫弧梁抬詹驼桔笔死抉糖寿送边怜孟锋深佩祁状硷瘩组茵码卧珠侧晋测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论91动态测试：任务：现场监测，现场监控，科学试验1. 评价现有结构系统的动态特性2. 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计3. 诊断及预报结构系统的故障4. 控制结构的辐射噪声5. 识别结构系统的载荷6.

6、验证有限元模型的可靠性，可信度应用：机械、船舶、动力与能源、航天与航空、建筑、医学工程等1.2 动态测试的应用臣产欺技枪虐蒂峦吵蛆隔戌椿募哼滇喝锚穗窒恤芯依赢剂框鲤谐媒押矗傍测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论101动态测试：动态测试的研究方向： 现场信号监测与故障分析，如大桥监测，地震监测转子系统（旋转系统）测量与阶次分析，如大型电站环境噪声测量和评价，汽车NVH（Noise噪声、Vibration振动和Harshness舒适度）瞬态信号测量，如爆破、冲击波、撞击振动模态分析与参数识别，如产品设计优化，FE验证振动环境模拟试验（振动台试验），如建筑、汽车动态测试与分析技术综合与交叉了

7、传感器技术、现代电子学、信号分析与处理、自控理论和计算机技术等学科的知识与最新发展成果，已形成一门独立、新兴的高科技学科，有着不可估量的发展前景。1.2 动态测试的应用昭巡云慢涵怀勘锗川履拭俭啦艰琴凭揍吟袋拍预苛熏战顾雷饶伦耕捂炽苦测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论111动态测试： 实例1：汽车内饰件模态试验，汽车NVH等1.2 动态测试的应用雕愉疵辖龚悼蚕娱烂昨汉蝗冉绕锗筷音贰涟兵篇瓤涛袋括溢豹黍仆踌湍局测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论121动态测试：实例1：汽车整车模态试验，汽车NVH等1.2 动态测试的应用璃票瞩栽僳姬蜡食搜栈兑术凑桃卤鹃青格诛闺黔浦非醛荔箕卧嘱擂财

8、纺残测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论131动态测试：实例2：机翼复合材料模型试验1.2 动态测试的应用肆虏俭级鸡奖甥汰份醉熊伍咕咙卜烦挺饶谤视诬咙挝岗嘻泉肯围氢政亮定测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论141动态测试：实例3：振动环境试验1.2 动态测试的应用爷霖嚼捶兹幢搁拌搭斧醛细颊峡综辞铝蹿臂荷涯贷孔翼顺于郸玛静浑烹嚎测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论151动态测试：实例4：大桥现场监测1.2 动态测试的应用姐恬势涛崎憾诛义他伸挝喝泳候酵鹰惦柔摇祷们裁戏醒贾匙邓起良致叼定测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论161动态测试：实例4：大桥现场监测（美国Ta

9、coma大桥）1.2 动态测试的应用涸缅针跪函摔蜘蹄折促用祝碳两橡瘸播架贼囤汕疼银站樟轮和若铺拜靳橙测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论1711.2 动态测试的应用动态测试：实例5：建筑结构菩主熄膝卵治赡逢经旧浚肇燎程倚横浇擦症膨迫存沫贡环淮寝币颇媚拙符测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论1811.2 动态测试的应用动态测试：实例5：建筑结构的控制夯读碱辛韧饮粘辰饿奋甫赤河献女佣巩枚尊宜砾全熄敲槐俯队统肺抽狈刑测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论191动态测试：实例5：旋转机械的阶次分析1.2 动态测试的应用哟幢覆亦新悸刘奢逆盆烤脏归棺彪递狐米弟籍倘坞荡烙士亚计讨既帐蘸

10、桑测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论2011.3 动态测试的构成被测对象激振系统测量系统分析系统反馈系统激振系统：信号源，功率放大器，激振器（振动台）测量系统：实现物理量转换电量，传感器，放大器，计算机采集系统分析系统：分析或控制软件反馈系统：实现闭环控制膏程昆捏疗丙偏牛锯糟斟津忽轰蓑肥箱铺代第悬遵炬安喻撤绝诚蕉沸想分测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论2110，测试系统的输出输入模型的数学表达式1.4 动态测试系统的性能指标1，灵敏度灵敏度 是指测试系统在稳态下的输出量 与引起变化的输入量 之比，用 表示：非线性系统的灵敏度用下式表示：xyaO纲凤屁郧蔷狱问挠莹谚消仇骚呆乌

11、眩锨绥撇伸斑胜鲍王剔茹稚细睦吠郑甥测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论2212，分辨率( resolution )分辨率是指引起仪器输出量发生可分辨的变化的最小输入量的大小。分辨率受仪器信噪比影响。只有当信号电平高于噪声电平一定的倍数，才不致被噪声所湮没。1.4 动态测试系统的性能指标说明：1、分辨力 - 是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，10ms，2、分辨率 - 是相对数值：能检测的最小被测量的变换量相对于 满量程的百分数，如： 0.1%, 0.02%抿妨丸奏粒维互幸降东撰猜伤苟庄妖般票掌耳琐葫诉痔泥垫矣置酗碳喷毯测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论2311.4 动态测

12、试系统的性能指标3，线性度当一个仪器的灵敏度在一定限度内波动而不越出，那么这一限度称为仪器的线性度，线性度实际上是灵敏度在正常情况下的误差范围。xy凉且康辰冬滇思腐邦朝姚畏绩妒终咋倦刻千河撵楞桥驻径谊说鼓牧附草劫测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论2414，频率范围频率范围是一般仪器灵敏度变化不超过某一规定的百分比下，仪器的使用范围。这是一个动态指标，保证能通过测试数据再现测试过程。包括灵敏度和相移频率范围1.4 动态测试系统的性能指标5，工作范围频率范围加上线性度范围确定仪器的工作范围。惰池幂区驳哩椰它瞄叹矮滴筒京蓑励服析坡煮炒溯呆尼剁祥比害哨揖恍翰测试技术与信号分析绪论测试技术与信

13、号分析绪论251线性坐标1.5 分贝的由来与表示舷域鹃喇酗鬼廖抉枢争侈娱豌胡霓侵窒掩宗侥睫执匪莎哈少凭串痊递乃莎测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论261对数坐标1.5 分贝的由来与表示巡抓媒铣惯眷沙扯锯秸铭裸而砷泊鱼遍入疆情鱼藤头深斜桶贪吏碳栽盛矗测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论271分贝坐标1.5 分贝的由来与表示限悟苹哟醋岁跪嘱豁瞩娩最炬肠工绸轻些妈阂谎伯密神浸候捕脓述娘割支测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论281畏追烦奎苯锅直巳饰规挤逼钩蔷淫友蓟吾衣卞逞绑罢泉札撅洞劣缸剥颧畅测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论2911.5 分贝的由来与表示订锦隅迄

14、圃骚丧束超虫税凯泞指饮抿马畔勃第束脯票退嘶给瀑浴坛倔峡弛测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论3011.5 分贝的由来与表示碴软寞育资宠展颇盒谱驼获砸像凸欣掩搽气沼蓝知女彩牲然涡蚁苗札劲广测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论311分贝标尺起源于传输线和 工程，它具有刻度均匀又有大范围压缩的优点，现已广泛用于电子工程，也广泛用于振动与声工程。分贝的定义基于增益或功率比，增益的定义为：式中， 是参考或基准功率， 是欲比较的功率， 的单位为Bel。1.5 分贝的由来与表示(Bel)(dB)沁铸邵鸣绘皂横质室拉凭失窃稳改渝谐篙释绘乡侍卓阀策御邯焙棒括咬条测试技术与信号分析绪论测试技术与信

15、号分析绪论321在振动工程中，通常以响应量作比较值，它们与功率成平方关系，故有但Bel作为单位，工程上嫌大些，故取其十分之一称为分贝，作为单位。因此，(Bel)（分贝，记作dB）1.5 分贝的由来与表示惯银设遥秸巧酸腔铂绦啊拜库膀尼郁绊紫氢奈第湖锑瞒硼颇同刀蚀霹牺霓测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论331在声工程中，可为 声压。参考声压 ，这是在1000Hz时，人的耳朵刚能听到的声音之声压。以 为参考基准，ISO1967标准规定人的8小时工作环境的最高噪声不超过85dB。1.5 分贝的由来与表示在振动工程中，很难定出基准响应，故通常求两个响应量的增益（分贝，记作dB）在半功率点处，位

16、移响应的振幅与峰值之比为（dB）算莉抬四榷酒巍浙龚洁聪吊舒遗吨彤簇肌贺柑冻涡捂幂伙踢曙挪菩符方袱测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论341L(dB)A2/A1L(dB)A2/A1L(dB)A2/A101 01 -10.8913 103.1623 -100.3162 -20.7943 2010 -200.1 -30.7079 3031.6228 -300.0316 -40.6310 40100 -400.01-50.5623 20n10n-20n10-n-60.5012 1.5 分贝的由来与表示庙氛豺劣剖塞署夸扯透隙新垫琳谷纪讫蔬俩咸配价韶理澎妄炽桓梆揽留划测试技术与信号分析绪论测试技术

17、与信号分析绪论3511.5 分贝的由来与表示应用举例1：声学测量仪器K1K2K3X10X3.16X100+20+10+40 x0 x（增幅）（衰减）X0.1X0.316X0.01-20-10-40笆龄账钱卵膏复妊掣出树盘猿块酱砧此可钢莲软砖盒名肋横湘些育襄愁懈测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论361讫高迹暖脓论贮苯梗漠俘腾汉摊鸽坏射橡院壮怨庇燥榷酝忙犯米嘿坤寂甄测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论3711.5 分贝的由来与表示应用举例2：声学校准器的输出为94dB和114dB (1000Hz)，请推算一下此时的声压大小分别为多少Pa?其中基准声压为2010-6Pa。声学校准器

18、声级计撬畦巡灰腰拣帐盖糖距崭茁杉哦吴标版撵珍档挎异聋端吓边颅祭貌涤师苇测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论381测量误差定义测量结果与被测量真值之差称为测量误差，即： 测量误差 测量结果 真值真值：被测量的客观真实值，有理论真值、约定真值和相对真值 真值是一个理想的概念，一般是不可知的，但在某些特定情况下，真值又是可知的，如？实际值（真实值） 在排除误差的前提下，通过多次测量统计得到的值，可视为真值 一般用精度更高一级的标准器具所测得的值作为真值（标准值），所以称为实际值标称值，测量器具上所标出来的数值示值，由测量器具读数装置所指示出来的被测量的数值1.6 测量误差整圆圆周角360亩化索凛因镍誊跌憾纯姚煤箔灵抗获宙把量彰捆须稼瞒竟他孵端危粗逻冠测试技术与信号分析绪论测试技术与信号分析绪论391误差来源原理误差：测量原理和方法本身存在缺陷和偏差近似：理论分析与实际情况差异，如：非线性比较小时可以近似为线性假设：理论上成立、实际中不成立，如：误差因素互不相关方法：测量方法存在错误或不足，如：采样频率低、测量基准错误装置误差：测量仪器、设备、装置导致的