检测技术基础 教材:《机械工程测试技术基础》 黄长艺严普强主编机械工业出版社 参考书:《机械工程测量与试验技术》 黄长艺卢文祥主编机械工业出版社 总学时40=授课34+实验6
检测技术基础 教 材： 《机械工程测试技术基础》 黄长艺 严普强 主编 机械工业出版社 参考书：《机械工程测量与试验技术》 黄长艺 卢文祥 主编 机械工业出版社 总学时 40= 授课34+ 实验 6 1
测量系统的一般组成 测量系统基本任务—获取被观测物的状态信息。(信号;转换) 信号——反映物体运动状态的物理量,含有物体的有关信息。 以作为信号的物理量命名,表明信号的特性, 如电信号、光信号、力信号、磁信号等等。 激励装置 信号通讯 被测传号 感 观察 对象器 调 处 显示记录 者 理 理 反馈、控制 2
绪 言 一、测量系统的一般组成 信 号——反映物体运动状态的物理量，含有物体的有关信息。 以作为信号的物理量命名，表明信号的特性， 如电信号、光信号、力信号、磁信号等等。 被测 对象 传 感 器 信 号 调 理 信号通讯 信 号 处 理 显 示 记 录 观察 者 激励装置 反馈、控制 2 测量系统基本任务——获取被观测物的状态信息。(信号；转换）
传感器由功能材料或特定机构组成的器件,能够按一定规律将被 测物理量转换成易于后续处理的信号,通常是电信号。 信号调理—把来自传感器的信号进一步转换成更适合传输和处理的形 式。如放大、滤波、电信号形式的转换等。 信号处理—间接量计算、信号分析、编码、匹配识辨、状态判断等。 显示记录以数字、表格、图形、曲线等形式提供给观察者。 信号通讯—信号处理结果按通讯协议传输至上位机。 反馈控制—按控制算法计算控制量,传给执行机构。 激励装置当被测物理量不能由被测物体自身产生,需要借助人为附 加的激励装置作用下产生,这种检测方式称为主动检测。 反之为被动检测
传 感 器——由功能材料或特定机构组成的器件，能够按一定规律将被 测物理量转换成易于后续处理的信号，通常是电信号。 信号调理——把来自传感器的信号进一步转换成更适合传输和处理的形 式。如放大、滤波、电信号形式的转换等。 信号处理——间接量计算、信号分析、编码、匹配识辨、状态判断等。 显示记录——以数字、表格、图形、曲线等形式提供给观察者。 信号通讯——信号处理结果按通讯协议传输至上位机。 反馈控制——按控制算法计算控制量，传给执行机构。 激励装置——当被测物理量不能由被测物体自身产生，需要借助人为附 加的激励装置作用下产生，这种检测方式称为主动检测。 反之为被动检测。 3
测量技术的应用 科学研究 感知是研究的基础,自然科学学科离开检测设备都不能展 开研究工作。 检测设备是人类感觉器官的延伸,他使人类能更加深入的 感知自然界的奥秘 2.自动装置 现代社会的基础之一,任何行业都不可缺少。 测控技术 自动化技术 机电一体技术 (系统构成) (系统功能) (综合设计) 3.机械专业、汽车专业的应用
二、测量技术的应用 1. 科学研究 感知是研究的基础，自然科学学科离开检测设备都不能展 开研究工作。 检测设备是人类感觉器官的延伸，他使人类能更加深入的 感知自然界的奥秘。 2. 自动装置 现代社会的基础之一，任何行业都不可缺少。 测控技术 自动化技术 机电一体技术 （系统构成） （系统功能 ） （ 综合设计 ） 3. 机械专业、汽车专业的应用
、测量技术的发展 各环节电子元器件性能提高 2、新型传感器应用 (1)物性型传感器开发。 (2)集成、智能化传感器的开发。 (a)变参量测量传感器。 (b)传感器与放大、运算、补偿电路一体化。 (3)化学传感器开发 3、信息处理技术的发展。 4、多变量测量系统的开发
三、测量技术的发展 1、各环节电子元器件性能提高。 2、新型传感器应用 （1）物性型传感器开发。 （2）集成、智能化传感器的开发。 （a）变参量测量传感器。 （b）传感器与放大、运算、补偿电路一体化。 （3）化学传感器开发。 3、信息处理技术的发展。 4、多变量测量系统的开发。 5
四、课程研究内容 检测系统由一系列信号转换装置组成,理解、掌握各环节的基 本转换原理、方法及引起信号失真、附加燥声的机理,是正确运用 检测系统的关键 (1)理解信号时域和频域描述方法,建立明确的信号频谱结构的概念, 掌握频谱分析和相关分析的基本原理和方法。 (2)掌握测量装置基本静态、动态特性的评价方法和不失真测试条件, 掌握一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法。 (3)理解常用传感器,常用信号调理工作原理和性能,较合理运用。 (4)对动态测试工作的基本问题有一个较完整的概念,并运用于机械 工程中某些参数的测试
四、课程研究内容 检测系统由一系列信号转换装置组成，理解、掌握各环节的基 本转换原理、方法及引起信号失真、附加燥声的机理，是正确运用 检测系统的关键。 6 （4）对动态测试工作的基本问题有一个较完整的概念，并运用于机械 工程中某些参数的测试。 （1）理解信号时域和频域描述方法，建立明确的信号频谱结构的概念， 掌握频谱分析和相关分析的基本原理和方法。 （2）掌握测量装置基本静态、动态特性的评价方法和不失真测试条件， 掌握一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法。 （3）理解常用传感器，常用信号调理工作原理和性能，较合理运用
第一章信号及其描迷 第一节信号分类与描述 准周期信号 、信号的分类 周期信号 瞬变非周期 非周期信号 确定性信号 信号 随机信号平稳随机信号 非平稳随机信号 连续信号 模拟信号 信号的分类 离散信号 数字信号 能量信号 功率信号
第一章 信号及其描述 第一节 信号分类与描述 一、信号的分类 8 信号的分类 确定性信号 随机信号 连续信号 离散信号 能量信号 功率信号 周期信号 非周期信号 准周期信号 瞬变非周期 信号 平稳随机信号 非平稳随机信号 模拟信号 数字信号
(一)确定性信号与随机信号 按信号的规律性对信号分类。规律性强的信号不仅能反映当前状态, 并且能预期其变化趋势。 1、确定性信号——信号可表示为一个确定的时间解析函数,可确定其任何时刻 的量值 (1)周期信号——按一定时间间隔而复始重复出现,无始无终的信号,可表示为: x(t=x(t+nT 式中T0——周期 单自由度无阻尼振动系统x(t)= xo sin( k t+∽o) (1-2)
（一）确定性信号与随机信号 按信号的规律性对信号分类。规律性强的信号不仅能反映当前状态， 并且能预期其变化趋势。 1、确定性信号——信号可表示为一个确定的时间解析函数，可确定其任何时刻 的量值 （1）周期信号——按一定时间间隔而复始重复出现，无始无终的信号，可表示为： x (t) = x (t + nT0 ) (n = 1, 2, 3,…….) (1—1) 式中 T0——周期 ( ) sin( ) = 0 +0 t m k x t x （1—2） 9 单自由度无阻尼振动系统
(2)非周期信号—确定性信号中那些不具有周期重复性的信号。 (a)准周期信号—由两种以上周期信号合成,但其组成分量间无法 找到公共周期(但有离散频谱) x=sin(√3t)+si(√21) (b)瞬变非周期信号—在一定时间区间内存在,且随时间增长而 衰减至零的信号。 例如单质点自由度振动加上阻尼后,其质点位移x(t)可表示为 x()=xesn(O01+(0) 衰减振荡信号 10
(2)非周期信号——确定性信号中那些不具有周期重复性的信号。 （a）准周期信号——由两种以上周期信号合成，但其组成分量间无法 找到公共周期（但有离散频谱）。 （b）瞬变非周期信号——在一定时间区间内存在，且随时间增长而 衰减至零的信号。 例如单质点自由度振动加上阻尼后，其质点位移x (t ) 可表示为： ( ) sin( ) = 0 0 + 0 − x t x e t at 衰减振荡信号 10 x = sin( 3t) + sin( 2t)