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机械工程测试技术 张佐营第0章 绪论 本章教学目标： 1、了解测试技术的含义 2、了解测试技术的用途，理解学习本 门课程的意义 3、了解本课程的主要内容和学习方法 4、掌握测量有关的一些基础知识 第一节 测试技术概况测试和测量系统 定义： 测试技术是测量和试验技术 (Measurement and Test)的统称，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法 本书主要内容：测量技术和仪器（ Measurement and Instrumentation) 神州6号 模拟信号：随时间连续变化的物理信号 测量技术的发展 1.新原理新技术的应用。 2.新型传感器的出现。功能材料，智能传感器 3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 科学技术的迅猛发展给测量学这一古老的学科注入了新的活力，现代电子技术、尤其是信息技术的发展更是推动测量学科迅猛发展。因此测量学是一门多学科交叉的边缘学科。 第一节 测试技术概况 本课程的主要内容： 1、信号的有关知识 2、物理量（其他工程量）的测量方法 3、测试中常用的传感器；测量装置的特性 4、信号的调理、记录和显示 5、数据处理的有关知识 学习方法：理论联系实际 第二节 测量的基础知识 一、常用术语： 1、测量装置（测量系统）：为了确定被测量的数值所必需的器具和辅助设备的总成。 2、传感器:直接作用于被测量，并能按一定规律将被测量转换为同种或其他量值输出的器件。 3、测量变换器：提供与输入量有给定关系的输出量的测量器件。特例：变送器 4、标称范围：测量器具标尺范围所对应的被测量示值的范围。 5、 量 程：标称范围上下限之差的模6、测量范围：在测量器具的误差处于允许的极限 内，测量器具所能测量的被测量值 的范围7、漂 移：测量器具的计量特性随时间的缓慢变化 注：（计量的概念：当测量的目的是为了 实现单位统一和量值的准确可靠时， 这种测量称为计量) 第一节、信号的分类与描述 一、信号的分类 1、确定性信号和随机信号 确定性（deterministic）信号：可以用合适的数学模型或数学关系式来完整地描述或预测其随时间演变情形的信号。 随机（random）信号：具有不能预测其未来瞬时值且只能通过概率统计来加以描述的信号。 确定性信号分为周期信号和非周期信号 随机信号 周期信号是按一定时间间隔周而复始出现，无始无终的信号。 式中 弹簧振子 非周期信号是确定性信号中不具有周期重复性的信号。非周期信号分为准周期信号和瞬变非周期信号。 准周期信号由两种以上的周期信号合成，但找不到公共周期。 瞬变非周期信号：持续时间短的信号或者衰减至零的信号。例如衰减振动信号。 弹簧振子 瞬变非周期信号 衰减振荡信号 2.能量信号和功率信号 能量信号 当 满足 时，则认为信号的能量是有限的。例如矩形脉冲信号、衰减指数函数（衰减振荡信号）等。 功率信号 信号在区间的能量是无限的，但 在有限区间的平均功率是有限的，即 3 、连续信号和离散信号 连续信号(continuous signal )：信号的自变量为连续的 离散信号(discrete signal)：信号的自变量为离散值 信号的自变量（独立变量）及幅值均为离散的，则称为数字(digital)信号 ； 自变量（独立变量）和幅值均为连续的信号称模拟(analog)信号 ； 连续信号波形与离散信号波形  二、信号时域和频域描述方法 时域描述法(time-domain description) ： 以时间为独立变量。 主要反映信号的幅值随时间变化的特征，不能揭示信号的频率组成关系。 频域分析法(frequency-domain description)： 把信号时域描述变成频域描述，以频率为独立变量来研究信号和系统的频域特性 。 对于连续系统和信号来说，常采用傅里叶变换和拉普拉斯变换；对于离散系统和信号则采用Z变换。 时域分析与频域分析的关系 信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成