精密测试技术课程讲义(1～2章).doc

“精密测试技术”课程主要内容 典型测试系统的组成 一、信号分析基础理论 1. 傅立叶变换、FFT频谱分析 2. 相关分析、功率谱分析 3. 采样及采样定理 4. 数字信号处理步骤 二、测试系统的基本特性 1．传递函数 2．静态特性 3．动态特性 三、传感器 1. 电阻应变式传感器 2. 电感式传感器 3. 电容式传感器 4. 压电式传感器 5. 光电式传感器 6. 热电式传感器 7. 霍尔式传感器 四、信号处理电路及接口技术 1. 电桥电路 2. 模拟信号的放大 3. D/A及A/D 4. 数据通讯技术 5. 几种总线接口 五、数据处理方法 1. 简单的数字滤波 2. 非线性补偿及误差修正(插值) 六、虚拟仪器技术 参考书籍 《测试技术》 贾民平等 高等教育出版社 成绩： 闭卷考试90%+大作业10% （加分措施） 大作业： 智能传感器及应用 虚拟仪器 新的测试技术 智能结构 信号分析、处理基础理论 信号分类 按数学关系可以分为：确定信号和非确定性信号 周期信号： ， 非周期信号： 按取值特征分为：连续信号和离散信号 按能量功率分：能量信号和功率信号 R=1, 信号的能量有限，称能量有限信号，简称能量信号。 若在的能量无限，但在有限区间内满足平均功率有限的条件： 则称为功率信号，如各种周期信号 按信号的处理分析不同分为： 时域信号：以时间为独立变量来描述的信号 频域信号：以频率为独立变量来描述的信号 2. 信号分析处理的目的 获取信号频谱特性 (1) 幅频特性： (2) 相频特性： 3. 周期信号与傅立叶级数 (1) 周期信号定义 (2) 周期信号的傅立叶级数 （基频、谐波） 对于满足狄里赫利条件的周期信号，均可展开成： （1.5） 式中常值分量，余弦分量幅值，正弦分量幅值分别为 （1.6） 上述展开式也可合并成如下式子： 其中: ――信号的基频 为 n次谐波 各谐波分量的幅值 ： （1.8） 各谐波分量的初相角： （1.9） (3) 举例、周期信号频谱特点 以方波信号为例： 方波信号时域波形/频域波形 = = = 周期信号频谱特点： 离散； 有效频谱只出现在基波的整数倍上； 谐波n次数越大，越小。 傅立叶级数另一应用――――信号合成 (4) 傅立叶级数的复指数形式 欧拉公式： （1.10） n=0,1,2,… （1.11） n=0,…. 4. 非周期信号与傅立叶变换 非周期信号定义 非周期信号的傅立叶变换 当周期信号的周期 趋于无穷大时，这时的周期信号变成了非周期信号。相应的： = = = （1.16） 数学上: 上式称为--- 傅里叶积分. 定义 （1.17） （1.18） 用 代入 （1.19） （1.20） 以上是傅里叶变换的四个重要公式，可用符号简记为： 一般是频率f的复变函数，可以用实、虚频谱形式或幅、相频谱形式写为 （1.21） 两种形式之间的关系为： （1.22） 举例、非周期信号频谱特点 以矩形窗函数为例： 矩形窗函数（信号）时域/频域波形 其中： 非周期信号频谱特点： 连续性； 傅立叶变换的性质 奇偶虚实性 一般X(f)是实变