材料测试技术复习皖西学院 - 图文

材料测试技术

第一章

1. 测试技术未来发展方向

1)开发新材料，发展、利用新效应 2)提高传感器性能和检测范围 3)微型化与微功耗 4)集成化与多功能化 5)智能化

6)数字化和网络化

2. 测试系统由哪些环节组成？

传感器：将被测量（非电量）变成电量

信号调理：对传感器的输出进行隔离放大、运算、驱动等预处理，输出标准信号 信号处理：包括对信号进行数字量化在内的进一步处理，以获得所需的最终结果 信号显示：对最终结果进行可视输出 3. 信号的分类 -------（填空） 1）按信号随时间的变化特征分类 —确定性信号与非确定性信号； 2）按信号幅值随时间变化的连续性分类 — 连续信号与离散信号； 3）按信号的能量特征分类

—能量信号与功率信号； 4）从分析域上分类

—时域信号与频域信号

4. 周期信号的频谱特点 -------（填空） 1 离散性 周期信号的频谱是离散的。

2 谐波性 每条谱线只出现在基波频率的整数倍上， 基波频率是诸分量频率的公约数。 3 收敛性 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号， 其谐波幅值的总趋势是随谐波次数的增高而减少的。 5. 周期信号的频谱

信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从另一个角度来了 解信号的特征。

动态信号从时间域变换到频率域主要通过傅立叶级数和傅立叶变换实现周期信号靠傅立叶级数，非周期信号靠傅立叶变换。 6. 测试系统的定义

定义： 为完成某种物理量的测量,而由具有某一种或多种变换特性的物理装置构成的总体

7. 测试系统中的三类问题：

1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。 (应用于检测、系统识别和故障诊断)

2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。 (反求) 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(预测） 8. 测试装置的静态特性

如果测量时，测试系统的输入、输出信号不随时间而变化（变化极慢，在所观察的时间

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间隔内可忽略其变化而视作常量） ，则称为静态量测。 静态测量时，测试系统表现出的响应特性称为静态响应特性 1). 精 度 精度：测量系统的示值和被测量的真值相符合的程度。是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标 绝对误差 = 测量结果(示值)－被测真值 相对误差 = 绝对误差/被测真值 x 100% 引用误差 = 绝对误差/满量程值 x 100％ 仪器的精度等级一般用最大引用误差来标称。 2). 灵敏度

当测试系统的输入x有一增量?x，引起输出y发生相应的变化?y时，则定义:

当输入与输出的量纲相同时，灵敏度为无量纲的数，称为“放大倍数”或“增益” 线性系统灵敏度的特性曲线为一条直线，非线性系统灵敏度的特性曲线为一条曲线 灵敏度反应测试系统对输入量变化反应的能力：灵敏度越高，测量范围往往越小，稳定性越差。

y1——标定曲线S = ?y/?x

2——拟和直线2y21输出y1x1?xx20?y

静态测试灵敏度

输入x 3). 非线性度

非线性度: 测量装置输入、输出之间的关系(标定曲线)与理想比例关系(拟合直线)的偏离程度。

非线性度的衡量

在测试系统的标称输出范围(全量程)A内，标定曲线与其拟合直线的最大偏差B与A的比值，即

式中，A——输出信号的变化范围；B——标定曲线与其拟合直线下最大偏差，以输出量计。 4). 重复性

重复性是指测试系统在输入量按同一方向连续多次测量时所得特性曲线不一致的程度。（反应精密度的指标）

衡量测量结果分散性的指标，即随机误差大小的指标

非线性度＝B/A×100％

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5).滞差（回程误差）

测试系统在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为:

滞 差=(hmax/A)×100%

原因：弹性滞后、间隙、材料变形、长期使用轴承摩擦等

1）,2）,3）, 4），5）----选择判断 9. 测试装置的动态特性

动态特性:输入量随时间作快速变化时，测试系统的输出随输入而变化的关系。 在对动态物理量进行测试时，测试系统的输出变化是否能真实地反映输入变化，则取决于测试系统的动态响应特性。 输入(激励) 测试系统 输出(响应) ( 对信号的传递特性 x(t) ) y(t) (b) 一般系统与输入/输出的关系 用特定的输入信号作用于测试系统，测量输出 (已知)，由此推断系统的传输特性。 (系统辨识) 传递函数：

微分方程是在时域表达系统的动态特性；传递函数是在初始条件为零时，系统输出量的拉式变换与输入量拉式变换之比，表达系统的动态响应特性 输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比为系统传递函数H（S）

传递函数是一种对系统特性的描述。它包含了瞬态、稳态时间响应和频率响应的全部信息。 传递函数是一种对系统特性的解析描述，具有普遍意义，它即反映了系统稳态过程也反映了系统响应的瞬态过渡过程。 传递函数特点

1）传递函数与输入无关，它只反映系统的特性

2）传递函数只反映系统的响应特性，与物理结构无关，因而同一传递函数可能表征两个以上不同物理系统。

3）H（S）虽与输入无关，但它描述了输入和输出的一一对应关系，即使输入输出有不同的量纲，用传递函数描述的系统传输，转换特性也能真实反映这种变换。

10. 典型系统的频率响应特性（一阶系统频率特性）：令K=1

Y(S)H(s)?X(S)

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1?Y????A????H????12H???????1?????X???1?j???????arctan??

重要例：

求周期信号x（t）=0.5cos10t+0.2cos（100t-45°）.........

and作业5,6,7

第二章

传感器 是将被测物理量按一定的规律转换为与其对应的另一种物理量输出的装置

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