测试技术课件1.ppt

绪论 1. 基本概念 测试技术属于信息科学的范畴 测量:指以确定被测对象属性量值为目的的全部操作. 测试: 具有试验性质的测量。（测量＋试验） 二者区别：结果不同 测量：用特定的工具、仪器直接获得其特性数据，例如：用秤称重量、用尺量长度 测试：用一系列方法检查特定的对象的性能是否满足所预期的要求，获得的结果是合格和不合格 测试技术的主要研究内容: 测试技术的研究目的: 测试技术的应用领域: 遍及科研、国防、机械工程、石油、化工、医疗、建筑、农林、生活等各个领域。 2、测试系统的组成 一个完整的控制系统： 被测对象：一个被测对象有多个属性，首先要确定以它的哪个属性作为被测量 被测量：可以是电量，也可以是非电量。对于非电量，通常是把被测的非电量，通过传感器变换成电信号再进行测量------非电量的电测技术。 激励装置：有些被测量（待测试的信息）无法显现或显现不明显，需要通过激励装置来作用于被测对象。 传感器：将被测信息转换成某种电信号的器件。由敏感器和转换器两部分组成。 信号的调理环节及处理环节：对传感器输出的信号进行一系列的处理。 反馈控制环节：主要用于闭环控制系统中。 一个简化的测试系统： 一个简化的闭环控制系统： 可以看出，在闭环控制系统中，测试被控量的量值，是实现闭环控制的关键。 3、测试技术的发展动向（就机械工程而言） 测量方式的多样化 视觉测试技术 测量尺寸向两个极端发展 第1章 信号及其表述 信息：是事物存在的方式和运动状态的特征。 信号：工程测试信息总是通过某些物理量的形式表现出来，这些物理量就是信号。 信号是信息的载体，信息是信号所载的内容。 信号是物体内部信息的外部表现。 1.1 信号的分类 按数学关系：确定性信号和非确定性信号（随机信号） 按取值特征：连续信号和离散信号 按能量功率：能量信号和功率信号 按分析处理方法：时域信号和频域信号 1.1.1 确定性信号和非确定性信号 具体分类如下图示： 1）确定性信号 ：能用明确的数学关系式表达的信号。 当信号按一定时间间隔周而复始重复出现时称为周期信号，否则称为非周期信号。 周期信号的数学表达式： 式中n=±1，±2，±3……，T0称为周期。 ,ω0为角频率，f0为频率 正弦或余弦信号称为谐波信号（或简谐信号） 周期方波、周期三角波等称为一般周期信号，他们都可以看成是由几个或无穷多个频率不同的谐波信号叠加组成。 准周期信号也由多个频率成分（谐波分量）叠加组成，但是叠加后不存在公共周期。比如： 它们的周期没有最小公倍数（或者说它们的角频率的比值为无理数）。 周期信号举例 例一：50Hz正弦波信号10sin(2*π*50*t)的波形 例二：机械系统中，回转体不平衡引起的振动，往往也是一种周期性运动。例如，下图是某钢厂减速机上测得的振动信号波形(测点3)，可以近似地看作为周期信号。 测点3的振动波形 准周期信号举例 这种信号往往出现于通信、振动系统，应用于机械转子振动分析、齿轮噪声分析、语音分析等场合。 一般非周期信号：在有限时间段存在，或随时间的增加而幅值衰减至0的信号。又称为瞬变非周期信号或瞬态信号。 比如：脉冲信号，矩形窗信号 单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应如图 非确定性信号：又叫随机信号，无法用明确的数学关系式表达。需要用数理统计理论来近似描述它，这种信号的数学模型又叫统计模型。 1.1.2 连续信号和离散信号 连续信号：信号的独立变量（自变量，一般指时间）取值连续。 离散信号：信号的独立变量取值离散。 模拟信号：信号的幅值与自变量均连续 数字信号：信号的幅值与自变量均离散 每天中午记录一次室温，则测量记录的温度信号就是离散信号。 每隔1小时记录一次停留在一棵树上的小鸟的数量。 不间断（时间连续）地记录停留在一棵树上的小鸟的数量。 1.1.3 能量信号和功率信号 对于非电量信号，我们都是把它转化成电压或电流信号来处理----非电量电测技术。 设电压信号为x（t），则加在单位电阻（R=1）上的瞬时功率及信号的能量为： 若x（t）满足： 则信号的能量有限，称为能量有限信号，简称能量信号。如各类瞬变信号。 假如不满足该式（能量无限），但是它在区间（-T/2，T/2）内满足： 称x（t）为功率信号。如周期信号，常值信号，阶跃信号等。 1.2 信号的表述 信号的时域表述：直接检测或记录到的信号是随时间变化的物理量 信号的频域表述：把时域表述的信号进行变换，以频率作为独立变量的方式来表示信号。 时域：反映信号幅值随时间变化的关系。 频域：揭示信号的频率结构特征。 时域表述和频域表述是一个