测试技术复习题Word格式.docx
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相关系数含义：
两个对象之间线性关系（因果关系，关联性）。
取值【-1，+1】。
自相关函数：
横坐标是时间间隔
；
偶函数。
自相关函数特点：
周期函数自相关是周期函数，保留幅值、频率，丢失相位。
自相关函数作用：
去掉周期信号中的随机干扰。
互相关函数：
在
时刻达到最大，表示y相对x的时间滞后。
互相关函数特点：
同频相关，不同频不相关。
互相关函数作用：
去掉系统中的随机干扰。
信号调理的的目的：
使信号便于传输与处理。
常见放大电路：
电桥、运放、差动放大器、前置放大器、隔离放大器。
调制：
用一个信号（称为调制信号）去控制另一个做为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化；
解调：
从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号。
调制分类：
调幅、调频、调相。
滤波器的基本作用，是使信号中特定的频率成分通过、抑制或极大地衰减不需要的频率成分
滤波器分类：
低通、高通、带通、带阻。
理想滤波器不存在。
滤波器参数包括：
截至频率、频带宽、纹波幅度、倍频程选择性、滤波器因数、中心频率、倍频程。
滤波器组分类：
恒带宽滤波器、恒带宽比滤波器。
A/D过程：
采样、量化、编码。
/D技术指标：
分辨率、转换精度、转换速度、输入范围。
D/A技术指标：
分辨率、转换精度、转换速度。
信号截断：
用计算机进行测试信号处理时，不可能对无限长的信号进行测量和运算，
而是取其有限的时间片段进行分析。
信号截断会造成能量泄漏。
克服方法之一：
信号整周期截断。
栅栏效应：
对信号实行采样，就是“摘取”采样点上的函数值。
而点间部分相当于一条条遮挡，它档去的频率成分有可能是重要的或具有特征的成分，以至于整个处理丧失意义，这种现象称之为栅栏效应。
常见窗函数：
矩形窗、汉宁窗、三角窗。
传感器主要静态指标：
灵敏度、线性度、回程误差、稳定度、漂移。
传感器分类：
发电式、参数式。
传感器组成：
敏感元件、辅助元件。
电阻传感器分类：
电位器式、应变式。
负载效应：
后续仪器的输入阻抗应远大于前面仪器的输出阻抗。
电阻应变片改变的是尺寸，半导体应变片改变的是电阻率。
直流电桥桥图直流电桥基本公式
电桥的使用，利用电桥加减特性消除不要的变化，放大需要的变化。
电感传感器类型：
自感性【可变磁阻型（变间隙式、变面积式），涡流式（高频反射式、低频透射式）】；
互感性【变压器式】
传感器采用差动式接法优点：
1）提高灵敏度；
2）提高线性度；
3）减小随机干扰。
相敏检波电路可用于区分传感器测量对象运动方向。
电感传感器测量电路有：
桥式电路、谐振电路、调频电路。
电感传感器应注意事项：
残余电压、温度误差。
可用于无损探伤的有：
电涡流、超声波。
电容传感器类型：
变间隙式、变面积式、变介电常数式。
电容传感器注意事项：
1）利用保护环去除边缘效应；
2）利用云母片防止电击穿；
3）防潮。
电容传感器测量电路有：
桥式电路、谐振电路、调频电路，运放电路。
压电效应：
某些电介质物质，在一定方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面会产生电荷，当外力去掉后，又回到不带电的状态。
逆压电效应：
在电介质的极化方向上施加电场，它会产生机械变形。
压电传感器右旋直角坐标系统中，Z轴称光轴，该方向上无压电效应；
X轴称电轴，沿x轴方向上的产生电荷最多；
Y轴称机械轴，沿Y轴方向上的变形最大。
压电传感器产生的电荷
，只可用于动态测量。
压电传感器工作方式：
并联式、串联式。
压电传感器必须采用前置放大器，目的：
1）信号放大；
2）实现阻抗匹配。
前置放大器分类：
电压放大器，电荷放大器。
其中电荷放大器不受电缆影响。
霍尔灵敏度：
霍尔电压：
光电效应分类：
外光电效应、内光电效应（光电阻效应、光电池效应）
光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式。
光纤内全反射的实现条件：
1）纤芯折射率n1必须大于包层折射率n2；
2）光纤内入射光（外界入射光折射的光）与界面法线夹角φ必须大于等于临界入射角Φc，即φ≥Φc；
3）外界射入的光线与光纤端面法线夹角θ必须小于等于临界入射角θC，即θ≤θC
描述系统动态特性的数学工具有：
微分方程、传递函数、频响函数。
微分方程与传递函数的转换工具是拉斯变换。
串联、并联、反馈系统总的传递函数计算公式。
频响函数定义：
传递函数中s算子改为
。
频率响应函数物理含义：
系统输出与输入之间关系。
横坐标：
输入信号频率；
，输出与输入幅值比，即放大倍数；
输出与输入相位差，即时间滞后。
伯德图定义：
频率取对数，即
幅频纵坐标：
在横坐标上方，表示信号被放大，放大倍数>
1；
在横坐标上，表示信号等幅输出，放大倍数=1；
在横坐标下方，表示信号被衰减，放大倍数<
1。
一阶系统标准形式：
，
称时间常数，
越小，系统动态特性越好。
输入信号频率
时，系统放大倍数近似=1，相角滞后45度，相角滞后最多为90度。
二阶系统标准形式：
称阻尼系数，
称固有频率，
越大，系统动态特性越好。
影响系统输出峰值大小。
时，系统放大倍数近似=1，相角滞后90度，相角滞后最多为180度。
不失真测试条件：
时域：
，表示信号被放大A倍，滞后
将信号在时域进行时移，则在频域信号将会变相
方波信号的谐波频率是基波频率的整数倍
当被测量是一个单向向量，要求传感器单向灵敏度大，其横向灵敏度小。
在半桥双臂各并联一片电阻应变片以提高灵敏度，这种做法是错误的（正确或错误）。
无源传感器又称作能量控制传感器，有源传感器又称作能量转换传感器。
传感器输出量对随时间变化的输入量的响应特性称作传感器的响应特性。
传感器的量程等于其测量范围的上限值和下限值之差。
差动半桥与单臂电桥相比，灵敏度提高了1倍。
测量应变时。
应力梯度大的测量对象选用标距小的应变片。
周期信号x（t）和y（t）为两个周期信号，Ｔ为其共同周期，其互相关函数与x（t）同周期的周期信号
周期信号包括简单周期信号和复杂周期信号，非周期信号包括准周期信号和瞬态信号。
电容式传感器配用的测量电路很多，诸如
电桥
、
谐波电路
和调频电路
使用保护环可消除电容传感器边缘效应，极板间添加云母可增大电容传感器耐压值。
将电桥接成差动方式以提高灵敏度，实现温度补偿。
调幅信号由载波的幅值变化携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率变化携带信号的信息。
某二阶系统的传递函数为
，输入信号
，则输出信号的频率为1Hz，幅值为0.5，相位为0。
虽然信号可在时域或频域中描述，但是其能量是不变的。
相比矩形窗，三角窗的主瓣宽度宽，旁瓣小，并且不会出现负旁瓣。
时域扩展对应频域压缩。
时域乘积对应频域卷积。
二阶系统为减小误差和获得较宽的工作频率范围，较佳的阻尼比是0.7。
频率是0.6固有频率。
巴塞伐尔定理表示在间域计算的信号总能量，等于在频域中计算的信号总能量。
自相关函数的傅立叶变换是偶函数。
交流电桥相邻桥臂分别接电容、电阻，第三桥臂接电阻，则第四桥臂应接电感。
光纤最内层的是纤芯层，其折射率较其外层高。
相关系数取值范围是【-1,1】
一阶系统输出最多滞后90度，最少滞后0。
二阶系统输出最多滞后180度，最少滞后0。
脉冲信号频谱是连续的，脉冲序列频谱是离散的。
自关函数为偶函数，互相关函数不是偶函数，峰值点表示输出星币输入时间滞后
压电式加速度计的灵敏度单位是m/N.s2，电容式位移传感器的灵敏度单位是F/m。
测试技术包含了___测量__和__实验__两方面内容。
测试装置的特性可分为__静态__特性和__动态___特性。
描述测试装置动态特性的数学模型有__传递函数____。
测试装置以及被测试的系统的结构参数（如装置的质量、弹性刚度、阻尼系数、电感、电容、电阻、比热、热阻等）是不随时间而变化的，称为_时不变___系统，且装置或系统的输入输出呈线性关系，则称为__线形__系统。
线性系统最重要的特性就是_迭加性
__、_比例特性___及_频率保持特性_等。
将被测物理量转换成与之相对应的、容易传输和处理的信号的装置称之为_调制__。
测试装置在稳态下，输出信号变化量和输入信号变化量之比称之为装置的__灵敏度____。
测试装置输出信号的付里叶变换和输入信号的付里叶变换之比称为装置的_传递函数_。
测试装置对单位脉冲函数δ（t）的响应为h（t），其拉氏变换就是测试装置本身的_δ（t）*h（t）____。
测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是：
装置的幅频特性为_常数_，相频特性为_-tw__；
输出波形既不失真又无延迟的条件是：
幅频特性为_常数___，相频特性为___0____。
半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数_大__。
电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有：
极距变化型、__面积变化_等。
磁带记录仪快慢放将使重放信号的频带_拉伸__，慢录快放则使重放信号频带__压缩___。
x（t）和y（t）为两个周期函数，T为其共同周期，其互相关函数为_正弦信号_。
若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生_混叠_现象。
对连续时域信号作加窗截熠处理，必然会引起频谱的__泄露___现象。
带通滤波器的上截止频率fc1,下截止频率fc2,其中心频率fc=_（fc1*fc2）0.5_________。
带通滤波器的上截止频率fc2,下截止频率fc1,若为1/3倍频程滤波器，则fc2与fc1的关系为fc2=__fc1*21/3___.
随电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度减小__
压电式加速度计，其压电片并联可提高电荷灵敏度
调频式电涡流传感器的解调电路是鉴频器
交流调幅电桥的载波频率通常是调制信号频率的__10倍以上
压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的__位移_成正比。
在进行四臂交流电桥设计时，若某两个相对臂接入电阻，为满足电桥平衡条件，另两相对臂中一个用容抗，另一个用_____感抗______.附加传感器质量将使原被测振动系统的固有频率__减小___.
使用电阻应变仪时，想在半桥双臂各并联一片电阻应变片以提高灵敏度，这种做法是_错误___的（正确或错误）。
如果所测试的信号不随时间变化,这种测试称为__静态__测试，如果所测试的信号随时间变化很快，这种测试称为__动态__测试.统计特征参数不随时间而变化的随机过程属于__平稳___随机过程。
A/D转换器是将___模拟___信号转换成__数字____信号的装置。
二阶系统传感器固有频率增加，其有效测量带宽增大
中心频率相同的倍频程滤波器带宽B1大于1/2倍频程滤波器带宽B2
金属应变片因形变而电阻变化，半导体应变片因电阻率变化而电阻变化。
时域信号持续时间拉伸，则频域中低频成分增加，高频成分减少。
滤波器因数越大，倍频程选择性越小，滤波器选择性越差
中心频率能自动跟随某参考信号频率而变化的滤波器成为（恒带宽比）滤波器.
滤波器的中心频率500HZ，带宽10HZ，该滤波器的品质因数Q=（50）。
滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速度（慢）。
低通滤器对输入信号的作用是（滤掉高频成分）。
信号单边谱坐标范围【0，正无穷）双边谱横坐标范围（无穷，正无穷）。
线性度越宽，则表明传感器的工作量程大且工作在线性区域内。
信号自相关保留了原信号的幅值和频率，丢失了相位。
光耦输出端基于光电效应工作，高斯计基于霍尔效应工作。
周期信号的频谱是离散谱，各频率成分是基频的
整数倍，双边谱的幅值为单边谱幅值的1/2。
周期分别为100s、200s、300s的正弦波合成后的信号频率为1/300Hz。
伯德图中，横坐标为
采样定理要求采样信号频率是被采集信号频率2倍以上，负责出现信号混叠。
信号当时间尺度在压缩时，则其频带变宽，其幅值变小。
RC低通滤波器中RC值愈大，则上截止频率愈低。
两压电传感器串联后，电压增大，电容减小。
当信号的标准差变为原来信号2倍时，方差变为原信号
倍
光电式传感器不需要进行温度补偿
测量范围小的电容式位移传感器的类型为变间隙式
周期信号的自相关函数为周期偶函数
随机信号均值表示常值分量、方差表示波动程度、均方差表示信号强度
光电式传感器使用过程中无需考虑边缘效应
光电隔离耦合器包括一发光二极管和一光敏三极管
若y=kx，则信号x和y的相关系数为±
1
为区分出铁芯移动方向，变位移式电感传感器需添加相敏检波
压电传感器坐标轴中可能变形的是x、y轴
调幅波频谱发生平移
两个同频方波的互相关函数曲线是方波
串联环节越多，输出相比输入时间滞后增大
调幅波可以看成是载波与调制波的相乘
时不变线性装置的灵敏度是.常数
二阶系统的阻尼率变小，则其阶跃响应的超调量.变大
一选频装置，其幅——频特性在f1～f2区间近于平直，（f2>
f1）,在f2～∞和0～f1之间急剧测试中所得到的信号经过调频后，其调频波的频率随信号幅值而变。
一阶系统可看做低通滤波器
利用窗函数对信号进行截断会引起能量泄露
欠阻尼二阶系统稳态响应出现峰值时的输入信号频率小于固有频率
传感检测系统中，常用的显示方式有模拟、数字、图像。
系统频响幅频纵坐标和横坐标重合，表示信号等幅输出，在横坐标上方，表示信号放大输出在横坐标下发表示信号衰减输出
抗干扰能力最强的调制形式为调频
已知一周期信号
（1）该周期信号的均值。
（2）画出该信号的频谱图。
解：
（1）余弦函数具有对称性，其均值为零。
所以x（t）的均值为-10。
（2）
信号的频谱图为
已知x（t）=4+2cos4t+8sin（1000t+π/4）。
经过传函分别为
和
的2串联环节组成的测量系统（不考虑负载效应）。
问：
1）该测量系统总灵敏度是多少？
2）x（t）中包含哪些频率分量？
画出x（t）的频谱图。
3）画出x（t）经过测量系统后的幅频图。
（理想情况）
答：
1）
所以s=0.5*4=2
2）包含2个频率分量，频率分别为4，1000。
x（t）=4+2cos4t+8cos（1000t+7π/4），x（t）的频谱图为
3）
理想情况下，频率为0的输入信号经过题中一阶系统（
）后，幅值放大4倍，相角滞后0，经过题中二阶系统（
）后，幅值放大0.5倍，相角滞后0；
频率为4的输入信号经过题中一阶系统（
）后，幅值放大4倍数，相角滞后π/4，经过题中二阶系统（
频率为1000的输入信号经过题中一阶系统（
）后，幅值放大倍数为0，相位之后π/2，经过题中二阶系统（
）后，幅值放大倍数为0，相角滞后π，所以x（t）经过测量系统后变为8+4cos（4t+π/4）+0cos（1000t+13π/4），频谱图为
已知x（t）=5+2cos10t+8sin（1000t+π/2）-4sin（2000t+π）+5sin（5500t）。
测量系统伯德图幅频如图所示。
1）x（t）均值多少，测量所得结果均值多少？
2）画出x（t）的频谱图。
x（t）=5+2cos10t+8cos（1000t+2π）-4cos（2000t+5π/2）+5cos（5500t+3π/2）
1）正弦函数、余弦函数均值为零，所以x（t）均值5。
根据伯德图定义得不同频率下系统幅频值（放大倍数）为
<
=500
1000
1500~3000
4000
>
=5000
系统幅频值
100
0.1
10
测量所得结果均值500
2）x（t）的频谱图为
3）x（t）经过测量系统后的幅频图
某齿轮箱输入轴转速3000r/min，同时带动a、b、c共3个齿轮工作，齿轮齿数分别为40，60，100，因其中一齿轮故障出现振动。
现用一传感器测量振动，后送入频谱分析仪。
若传感器伯德图和频谱分析仪显示幅频图分别如图4-25所示。
试绘出齿轮箱实际振动波形，并写出数学表达式（假设相位滞后都是90度）指出出现故障齿轮编号。
由伯德图可知，
时，放大倍数为10，
时，放大倍数为4.8，
时，放大倍数为3.16。
实际振动为
齿轮c出现故障。
为什么二阶装置的阻尼比多采用ξ=0.6～0.8?
当二阶装置的阻尼比为ξ=0.6～0.8时，幅频特性A（w）的变化不超过5%，同时相频特性Φ
（ω）也接近直线，产生的相位失真也很小。
基本满足不知真条件
时不变线性系统的五性是什么？
迭加性比例特性微分特性积分特性频率保持特性
试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周
期成分？
时量即为该信号中的常值分量，若
，自相关函数中有周期成分，则原理信号含有周期成分，且信号周期即为此周期
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