机电工程测试与信号分析第一章绪论.pptVIP

测量技术与信号处理《机电工程测试与信号分析》 曲云霞 主讲 机械学院机械系 1教-209 课程学习要求 按时上课，认真听讲（关闭手机）； 独立完成作业； 认真参与实验、撰写报告； 积累平时成绩20%（考勤、作业、实验及报告）。 第一章 绪论 第一节 概述 第二节 测量方法和测量误差 第三节 系统的相似性和机电模拟 第四节 测量系统和控制系统 第五节 动态测试的特点和研究方法 测量、计量、试验、测试 测量：以确定被测对象值为目的的全部操作； 计量：实现单位统一和量值准确可靠的测量； 试验：对被测对象或系统进行实验性研究的过程，通常将被研究对象或系统置于某种特定的或人为构建的环境条件下，通过实验数据来探讨被研究对象性能的过程； 测试：是人们认识客观事物的方法，是具有试验性质的测量，是测量和试验的综合，是依靠一定的科学技术手段来定量地获得某种研究对象原始信息的过程。 第一节 概述 机电工程中的信息问题——测试与信息 测试是人们认识客观事物的方法。测试过程是从客观事物中提取有关信息的认识过程。测试科学属于信息科学范畴，所以又被称为信息探测工程学。 机电工程测试技术有着自身的内容和特点。 测试技术的内容与作用 测试是具有试验性质的测量，它包含测量和试验两方面的内容。在测试过程中，借助专门的仪器设备、通过试验和运算，求得与所研究对象有关的信息。 测试是人们认识事物所不可缺少的手段，近代科学技术的发展更是如此。科学上很多新的发现和突破都是以测试为基础的。科学技术的发展又促进测量设备和试验技术的发展。 测试技术的内容与作用 本书以机械量电测技术为例，力求从机电结合的角度阐述测试技术的基本理论、测试原理和常见机械量的测试方法。 学生通过学习，可以掌握进行动态测试所需的基本理论、基本知识和基本技能，为进一步学习、研究和解决机电工程中的技术问题打下基础。 测试技术的发展 从单一学科向多学科相互借鉴和渗透发展，形成综合各学科成果的各种测量系统。 动态测试的发展越来越快。 智能传感器和计算机技术的发展和应用，使得测试系统向自动化、智能化的方向发展。 测试系统的在线实时能力进一步提高。 测试与控制密切结合，实现“以信息流控制能量流和物质流”。 在信息、物质、能量这三者之中，驾驭全局的是信息．物质使系统具有形体，能量使系统具有力量，而信息则使系统具有了“灵魂”。 测试技术的发展 虚拟测试 测试工作的任务（1） 测试工作是为了获取有关研究对象的状态、运动和特征等方面的信息。 对于机械系统，信息是其客观存在或运动状态的特征。 被研究对象的信息是非常丰富的。测试工作总是要用最简捷的方法、最节省的代价，获得和研究任务相联系的、最有用的、表征特性的有关信息，而不是企图获得该事物的全部信息。 测试工作的任务（2） 如何得到有用的信息？ 信号是信息的载体，信息是信号的具体内容，信息总是通过某些物理量的形式表现出来的，这些物理量就是信号。 信号分为有用信号和干扰信号，二者是相对的。（如齿轮噪声）因此，测试工作者的一个重要任务就是要从复杂的信号中提取有用的信息。 测试工作的含义和范围（1） 虽然人类很早就在进行测试工作，但迄今为止也很难给测试规定一个明确的定义和工作范围。测试工作是一个非常复杂的工作，需要多种学科知识的综合运用。 从广义角度讲，测试工作涉及试验设计、模型理论、传感器、信号的加工与处理（传输、加工和分析、处理）、误差理论、控制工程、系统辨识和参数估计等内容。 测试工作的含义和范围（2） 从狭义角度讲，测试工作则是指在选定激励方式下，信号的检测、变换、处理乃至显示、记录或以电量输出数据的工作。与之相对应的测试系统各个环节如下图所示。 本书限于从狭义的范围来论述测试技术中的一些基础知识。 第二节 测量方法和测量误差 一、测量方法 测量方法的正确与否十分重要，它关系到测量结果是否可靠以及测量工作能否正常进行。所以，必须根据不同的测量任务和要求，确定合适的测量方法，并据此选择合适的测试装置，组成测试系统，进行实际测试。如果测量方法不合理，即使有性能优良的仪器设备，也不能得到满意的测量结果。 测量方法的分类 1.静态测量和动态测量 2.直接测量、间接测量和组合测量 3.接触式测量和非接触式测量 1．静态测量和动态测量 静态测量即测量那些不随时间变化或变化很缓慢的物理量； 动态测量即测量那些随时间迅速变化的物理量。 2.直接测量、间接测量和组合测量 直接测量是用预先标定好的测量仪表，对某一未知量直接进行测量，从而得到测量结果。 间接测量是对几个与被测物理量有确切函数关系的物理量进行直接测量，然后把所测得的数据代入关系式中进行计算，从而求出被测物理量。 2.直接测量、间接测量和组合测量 在测