1、緒論1、什么是測試技術？測試技術是測量和試驗技術的統稱。測試的目的是獲取有用的信息。測試技術主要研究各種物理量的測量原理和測量信號的分析處理方法2、測試技術有那些環節和裝置組成？各起什么作用？環節裝置作用激勵環節激勵裝置使被測對象處于測試狀態輸入環節傳感器檢測并轉換被測信號處理環節中間變換器分析、處理、變換信號輸出環節顯示記錄裝置顯不、記錄并輸出結果3、簡述測試技術的工作過程。測試過程：首先利用酒精（敏感元件）檢測岀被測對象溫度變化并將其轉換成自身體積的變化（熱脹冷縮），然后經過等截面的中空玻璃管（中間變換器）再轉換成高度的變化（分析處理），最后由外面的刻度線顯示岀測試結果（顯示、記錄）并提供

2、給觀察者或輸入后續的控制系統。K M八1顯正、記錄 裝置被測對象傳感器由量中間變換裝置電童激字重物理童4、舉例說明測試技術的應用。1）、產品質量檢驗在汽車、機床等設備和電機、發動機等零部件岀廠時，必須對其性能質量進行測量和岀廠檢驗。2）、設備運行狀態監控系統3）、家電產品中的傳感器4）、樓宇自動化樓宇自動化系統，或稱建筑物自動化系統是將建筑物（或建筑群）內的消防、安全、防盜、電力系統、照明、空調、衛生、給排水、電梯等設備以集中監視、控制和管理為目的而構成的一個綜合系統。5）、身份認證第1章信號及其描述1、何為信號？如何建立其模型?1）蘊含著信息，且能傳輸信息的物理量稱之為信號數關系，如 來建立

3、信號的一2）信號的數學模型在測試技術中，撇開信號具體的物理性質，而是將其抽象為某個變量的函 時間的函數x （t）、頻率的函數X （f）等，從數學上加以分析研究，由此 些基本理論知識。2、信號有哪些分類?1）、確定性信號與非確定性信號（隨機信號）可以用明確的數學關系式或圖表描述的信號稱為確定性信號，反之，不能用數學關系式或圖表描述，所描述的物理現象是隨機過程的信號稱為隨機信號。2）、連續信號與離散信號若信號數學表達式中的獨立變量取值是連續的，則稱為連續信號。反之，若獨立變量取值離散，則稱為離散信號。3）、能量信號，4）功率信號；3、模擬信號與數字信號如何定義？模擬信號：獨立變量和幅值均取連續值的

4、信號。數字信號：獨立變量和幅值均取離散值的信號。4、信號的時域描述與頻域描述有何區別？1）、時域描述直接觀察或記錄到的信號，一般是以時間為獨立變量，反映的是信號幅值隨時間的變化關系，因而稱其為信號的時域描述。2）、頻域描述在信號的研究過程中，有時要把信號變換成以頻率為獨立變量，由此來反映信號的頻率結構和各頻率成分與幅值、相位之間的關系，信號的這種描述方法稱之為頻域描述。時域描述頻域描述變量時間t頻率3、f內容反映信號幅值隨時間變化的關系反映信號的頻率組成 及其幅值、 相位的關系數學式4 0VN 與-AA(t)=A A 8 1(Z sincof) aiF=na 兀 n=l以2 兀 n=l 3 5

5、 . ?圖形X_7LV)AA_3_A（CD）幅 頻譜*（幅頻譜、相頻譜37須同時存在！I101A t0cuo 3cu 0 5cu 0LA相頻譜。?Uo 3cu 0 5o) 0* 3注蘇 不論作哪種圖形.兩個譜圖都必須包姑!如下所小:5、什么是時間尺度改變特性？其對實際的測試工作有何意義I、線性性質若：工 2(，)=工 2偵)貝 0:%X( )+ 2X2( )=QXI (/)+ QX(/)H 、時間尺度改變特性若:貝y： x(如)十去()(觸o)這個性質的意義在于:當時間尺度壓縮 (kl) 時(相當 于記錄磁帶的慢錄 快放) ，這時，信號的頻帶加寬，幅值壓低 , 雖然提高了處理信號的效率，但對

6、儀器設備要求較高；反之 , 信號的頻帶變窄，幅值增高，這樣，對儀器設備的 要求可以降 低，但信號的處理效率也隨之降低。6、什么是時移特性？它反映了什么規律？UI 、時移和頻移特性a時移特性若：x(t)-X(f)貝 lj : e時移特性表明：信號在時域中平移，其幅頻譜不變 , 頻譜中的相角改變量與頻 率成正比，即7、簡述單位脈沖函數的采樣性質和卷積性質采樣性質由貝f)函數的定義可知，當其寫任一連續函數武，)相乘時，其乘積僅在Z=o處存在，且為八0)況r),這是一個強度為/ (0)的d函數。如果再對該乘積積分，則有：匚八W(Bdt二匚/(0)施)明八0)匚如)冷/( 0)對處于任意時刻辦的 d 函

7、數 d(t-to), 同樣也有：Anft)d(t-to)dt=J? to)dt=fto)匚 d(t-to)dt=fto)4此可想而知，室不同的時刻，用 d函數與任一連續函數 八，)相乘，則其 乘積的積分值就是函麴 ) 在該時刻的函數值， d 函數的這個性質就稱之為 凡)乎 微炒見朋我制呻 采樣性質。如石圖所示： /( o)AFTK/A 01 4 A 4 A 4卷積性質任何函數與單位脈沖函數的卷積是最簡單的卷稅運算，即：X(Z)* 頃，)=J 二T)dz=t)dT=xt)同樣，對任熹時刻的單位脈沖函數均有：x(t) * 5(tfc/o)= J 二一T)dv=xt to)由以上結果可五看山：任何函

8、數與單位脈沖函數的卷稅結 果就是將該函數搬移 到脈沖函數所在的位置處，叩在發生A函數的坐標位置上簡單的將 X。)函數重新構 圖。AA1、什么是線性系統的頻率保持特性？有何意義？t5(/ 4)彳-4 01 la 3頻率保持性線性系統輸出的頻率必然等于其輸入的頻率。這個性質對測試工作的指導意義在于： 可以由此判斷測得 的信號中只有與輸入頻率相同的成份才是真止由該輸入引起的 輸出，其它的頻率成份就可以認為是干擾, 從而加以排除。2、測試裝置的靜態特性包括哪些？線性度，是指測試裝置輸出與輸入之間保持常值比例關系的程度；靈敏度，用來描述測試裝置對測量變化的反應能力；回程誤差，是描述測試裝置的輸出同輸入方

9、向有關的特性，也稱為滯后或變差。3、如何測定測試裝置的頻率響應函數？實驗測定法頻率響應函數最大的優點就是能夠用實驗的方法來求得。常用的實驗測定方法是止弦輸入法，又稱頻率響應法。具體的實驗過程為：依次用不同頻率的正弦信號去激勵測試系統，同時測出輸入和系統的穩態輸出的幅值 X、和相 位差0。這樣，對于任一頻率皿便有一組刀 尸A和啊與之對應，全-Az部的4皿和們一心。=1, 2, 3,)便可表達系統的頻率響應函數4、一階系統中的時間常數對系統有何意義?嘛之為時間常數，它是一階系統特柱的重要參數，它實際上決定了該裝置適用的頻率克國。5、影響二階系統動態特性的參數有哪些？對系統有何意義？ 當0)奶時，日

10、(功網；當(V奶時， 固有頻率和阻尼比是二階系統的重要參數，尤其是在決定裝置的使用頻率范圍時，固有頻率顯得更為重要。系統的幅頻特性在=0附近時受阻尼比的影響極大，且當gtu ”時，系統會發生共振，在實際使用裝置時，應盡量避免這種頻率關系， 而在實驗測定系統本身的參數時，卻常常利用這種頻率關系。 二階系統是一個振蕩系統，對具有這種特性的測試裝置在使用時，要選擇恰當的固有頻率和阻尼比，以便使裝置獲得較小的誤差和較寬的工作頻率范圍。通常情況下取：(ov( 0. 6? 0. 8)v u,;f= (0. 65 ? 0. 7)。6、測試裝置實現不失真測試的條件是什么？1. 測試裝置的幅頻特性為一個常數，即

11、：A ( o) =A0o這就要 求裝置在任何頻率上，其輸出與輸入的幅值比都要保持不變。2. 測試裝置的相頻特性為一線性關系，即：戒宓 =-而。這 就是要求裝置輸 出的相位變化與頻率成線性關系 O能實現不失真測試的裝置的幅頻和相頻特性曲線如下所示：第3章常用傳感器1、應變片有哪幾部分組成？各有何用？(1) 敏感元件：感受應變并將其轉換為自身阻值的變化。一般用康銅、鐐銘合金或半導 體材料做成。它要用粘合劑牢牢地固定在基片上。(2) 基片：固定和保護敏感元件，并將應變準確的傳遞給敏感元件。材料可以是紙、膠膜、玻璃纖維布等。(3) 覆蓋層：保護敏感元件不受外界環境中灰塵、濕氣等的影響。(4) 引線：將

12、敏感元件的阻值變化引入后接電路。2、金屬電阻應變片與半導體應變片的區別有哪些？工作原理不同：金屬電阻應變片基于機械變形引起電阻的變化；半導體應變片基于電阻 引起電阻的變化。靈敏度不同：金屬電阻應變片的靈敏度取決于泊松比的大小；半導體應變片的靈敏度取 阻系數和彈性模量的大小。3、差動變壓器電感式傳感器使用時要注意哪兩個問題？如何解決？差動變壓器式傳感器使用要注意的問題：(1) 差動變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，其輸出值只能反應鐵芯位移的大小， 反應移動的方向；(2) 傳感器輸出電壓存在一定的零點殘余電壓，即使活動銜鐵位于中間位置時，輸出 零，這是由于兩個次級線圈的結構不對稱以及初級線圈銅損電

13、阻、鐵磁材質不均勻、等原因所造成的。解決方法：后接電路應采用既能反應鐵芯位移方向，又能補償零點殘余電壓的差動直流 路。率變化決于壓而不能也不為線圈間分布電容輸岀電特點：差動變壓器式傳感器精度可高達0.1 U m,線圈變化范圍可擴大到土100mm,結構 簡單，穩定性好，被廣泛應用于直線位移測量及其它壓力、振動等參量的測量。4、常用的壓電材料有哪些？常見的壓電材料可分為以下三類：(1) 壓電單晶：壓電單晶為單晶體， 常用的有石英晶體(SiO2),旬酸鋰(LiNbO3),祖酸鋰(LiTaO2) 等。(2) 壓電陶瓷：現在常用的是 PZT錯鈦酸鉛系列壓電陶瓷，其具有制作方便， 成本低 等優點。(3)

14、有機壓電薄膜： 這類壓電材料具有面積大、柔軟不易破碎等優點，可用于微壓測 量和機器人的觸覺，常用的是二氟乙烯PVdF。注意：居里點：壓電材料失去壓電特性的溫度點5、前置放大器的作用是什么？有哪兩種類型？各有何特點？前置放大器的作用有兩點：其一是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出；其二是放大傳感器輸出的微弱電信號。前置放大器電路有兩種形式：1、 電阻反饋的電壓放大器，其輸岀電壓與輸入電壓(即傳感器的輸岀)成正比。2、電容反饋的電荷放大器，其輸岀電壓與輸入電荷成正比。6、傳感器選用時要考慮哪些方面的問題選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應特性、線性范圍、穩定性、精確度、測量方式等六個方面的問題。第4章

15、中間變換器1、何謂電橋平衡？直流電橋平衡應滿足什么條件？交流電橋應滿足什么條件？當參量型傳感器把被測量轉換為電路參數R、L、C的變化后，電橋可以把這些參數的變化轉變為電橋輸出電壓的變化。直流電橋的平衡條件為：R1R3=R2R4交流電橋平衡必須滿足兩個條件：(1)相對兩臂阻抗之模的乘積應相等；(2)相對兩臂阻抗 角的和也必須相等。2、什么是調制和解調？調制：利用調制（控制）信號使載波的某個參數（幅值、頻率或相位）發生變化的過程稱為調制。（載波一般是高頻穩定的交變信號。經過調制的信號稱為已調制波。）解調：從已調制波中恢復出調制（控制）信號的過程稱為解調。3、簡述調幅的原理及其解調方法。1、原理調幅

16、是在時域將一個高頻簡諧信號（載波）與測試信號（調制信號）相乘，使載波信號的幅值隨測試信號的變化而變化。而在頻域，則是將信號的頻譜搬移到載波的頻率處，相當于頻譜的“搬移”過程。2、解調方法（1）同步解調；（2）包絡檢波；（3）相敏檢波5、濾波器的帶寬與響應建立時間有何關系？其對測試工作有何意義？ r ,帶寬3與響應建立時間T之間存在一個反比關系，艮B?T二常數帶寬標志著濾波器的分辨力， 帶寬越窄，分辨力越高，但由上式可知濾波器 達到穩態輸 出的時間會加長，反之，若想獲得較快的輸出，就要選擇帶寬較大的濾波器，但由此會導致濾波的精度下降。實際使用時，要綜合考慮這兩個因素。6、恒帶寬比濾波器與恒帶寬濾

17、波器有何區別？各有何特點？1、恒帶寬比濾波器中心頻率與帶寬的比值（品質因數）是不變的，稱為恒帶寬比帶通濾波器，優點是用較少的帶通濾波器個數就可以覆蓋較大的頻率范圍，缺點是中心頻率越高，帶寬也越寬，高頻濾波性能下降。2、恒帶寬濾波器帶寬B不隨中心頻率而變化，稱為恒帶寬帶通濾波器，其優點是不論帶通濾波器的中心頻率處在任何頻段上，帶寬都相同，即分辨率不隨頻率變化，缺點是在覆蓋頻率范圍相同的情況下，要比恒帶寬比濾波器使用較多的帶通濾波器。第5章振動的測試1. 根據激振要求應如何安裝激振器？（1） 高頻激振時，用軟彈簧把激振器懸掛起來，或用足夠長的繩子以一定的傾斜角度把 激振器懸掛起來；（2）低頻激振時

18、，將激振器安裝在地面上，或剛性好的架子上。2. 如何用自由振動法估計振動參數？ 自由振動法自由振動法是一種簡單易行的時域測量方法。測試時，對系統進行激勵，測(1,有頻率：成二亍)阻尼匕3.如何用共振法估計振動參數？2、共振法一一通過振動信號的頻域圖形進行估計(1) 從幅頻曲線上進行估計：已知一振動系統的幅頻曲線如圖所示 *固有頻率：幅值最大對應 的頻率即為系統的固有頻 率，=co ra1 M=式中L*阻尼比：_ 少 2 _刻 0 2 叼(2) 從相頻曲線上進行估計：已知一振動系統的相頻曲線如圖所示*固有頻率：相位為-90。對應的頻率即 為系統 的固有頻率*阻尼比：_ arctan 玉 4 1-?7cp _式中,CD=dcp I dr/I=itan oc第6章應變、應力和力的測試1、測量應變時應遵循的原則是什么？ 應變片布置的原則：應變片應粘貼在被測對象應變最大的位置處，并盡量排除非測力的影響接電橋?2、用彈性柱加應變片測量空間任一力的大小和方向時，應如何布置應變片和連分析：測乙分力的應變片的布置和電橋的連接。應變片米用四個：Ri、& &電橋米用全橋方式。 應變片受到的應變為：&X1 :&仁&+ 弓一私，&X2 :&2=_&+ 弓_與,RX3 : &3=$, 一弓一場,RX4 : &4=_&_ 弓民。由此可得電橋的輸出為：U