《工程测试技术》复习大纲-2015

2015年《机械工程测试技术基础》复习大纲

考试题型

一．填空题（20分，10小题，每题2分） 二．判断题（10分，10小题，每小题1分） 三．选择题（20分，10小题，每题2分） 四．简答题（30分，5小题，每小题6分） 五．计算题（20分，2小题，每小题10分）

绪 论

1. 测试技术包括测量和试验；信号和信息的关系； 2．测量系统的一般构成及每一部分的作用；（应用，测量力+弹性元件+电阻应变片+直流电桥+A/D转换+电脑上显示测量力） 3. 测试工作面临的3个任务。

第1章 测量技术基础知识.

1. 2. 3. 4.

基本概念：量、量纲、量值；基本量和导出量； 测试、计量和测量的定义；

基准（国家基准、副基准、工作基准）、计量标准、工作计量器具。

测量方法的分类：直接、间接和组合测量；直接比较测量和间接比较测量；接触测量和非接触测量；等精度测量和不等精度测量。

5. 测量器具的分类（传感器、变换器、变送器、检测器）和相关术语（标称范围，量程，

测量范围）

6. 测量误差的分类（随机误差、系统误差和粗大误差；绝对误差、相对误差、分贝误差和

引用误差）；计算引用误差及比较。 7. 精密度（随机误差）、正确度（系统误差）、准确度（绝对误差：随机误差和系统误差）；

不确定度。

?x；测量结果的3种表达方8. 计算样本平均值x、样本标准差s、样本平均值的标准偏差?式（重点是第3种）。

第2章 信号及其描述

1. 信号的分类

（1）确定性信号（周期信号：简单、复合，非周期信号：准周期、瞬变非周期信号）与非确定性信号（随机信号：平稳、非平稳、各态历经；时间平均和集合平均）；

平稳随机过程：统计特征量不随时间变化

各态历经随机过程：单个样本的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计

特征。

（2）连续信号与离散信号； （3）能量信号与功率信号；

2. 信号的描述：时域描述（表达式、波形）和频域描述（频谱：相频谱、幅频谱）

3. 信号分析中常用的信号：简谐信号、单位脉冲、单位阶跃、单位斜坡、矩型窗、comb函

数，及以上信号的谱的特点；

4. 信号的时域统计分析，随机过程统计特征量（均值、方差、均方值）的定义和物理意义。 5. 相关分析：相关系数、自相关函数、互相关函数的定义、性质和应用。 6. 周期信号的频谱三个特点和求取方法（傅里叶级数三角函数展开式的定义，不要求计算）。

幅频谱、相频谱的概念和频谱图的绘制；非周期信号求取方法（傅里叶变换），典型非周期信号（δ函数（强度为1的均匀谱）等）的频谱特点；准周期信号具有离散频谱；非周期信号的频谱是连续的；

7. 自功率谱、互功率谱的定义和物理意义 8. 拟信号的数字化分析：时域采样和频谱混叠；采样定理（采样频率≥信号最高频率2倍）；

DFT:对离散信号进行离散傅里叶变换，得到离散频谱，计算量很大；FFT:快速DFT,计算量小。

第3章 测试系统的基本特性

1. 测试系统静态特性指标及其定义：重复性、灵敏度、线性度、分辨率、回程误差、稳定

度和漂移等；计算灵敏度、标定线性度。

2. 线性时不变系统的性质：叠加性，比例特性，微分特性，积分特性，频率保持性

3. 测量试装置的动态特性，常用的描述方法：微分方程、传递函数、频率特性函数、脉冲

响应函数（输入为单位脉冲信号）；频率特性（幅频特性、相频特性）的定义。频率响应函数（输入为简谐信号）。

4. 一阶系统和二阶系统的频率特性、特征参数作用，计算幅值误差、相位误差和稳态输出。 5. 系统对任意输入x(t)的响应y(t)等于输入x(t)和其单位脉冲响应函数h(t)的卷积。 6. 系统动态特性的两种标定方法：频率响应法和阶跃响应法。

7. 测试系统不失真传递信号的时域条件（即定义）和频域条件。幅值失真和相位失真的概

念。

第4章 常用传感器和敏感元件

1. 传感器的定义、组成和分类。

2. 电阻式传感器的分类、原理、特点和应用

应变片的工作原理：应变电阻效应和压阻效应的概念；

金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别（工作原理和灵敏度） 3. 电感式传感器的变换原理（电磁感应原理）、分类、特点和应用。

可变磁阻式传感器灵敏度的特点（非线性及其解决办法（差动、小工作范围））和应用（微小位移测量）、典型结构。

涡电流式传感器的工作原理（涡电流效应）和应用（非接触测量，位移，材质鉴别，无损探伤等）。

差动式变压器的工作原理（互感现象）、特点（精度高、测量范围大等）和应用（大位移测量）。

可变磁阻式（如螺管线圈型）和高频反射式涡流式传感器属于自感型，低频透射式涡流式传感器和差动变压器属于互感型。

4. 电容式传感器：工作原理（电容的计算公式）、分类（极距、面积、介质变化型）；极距

变化型的灵敏度的特点（非线性及其解决办法（差动、小工作范围））和应用（微小位移测量）；面积变化型灵敏度的特点（线性的）和应用。 5. 磁电式传感器的工作原理（电磁感应）、分类、特点、应用。磁阻式传感器与动圈式传感

器在原理上区别及其应用。

6. 压电式传感器：工作原理（压电效应、逆压电效应、压电材料）；压电式传感器（压电常

数）及其等效电路；前置放大器的两个作用(功率放大和阻抗匹配)；特点（能量转换型、不适合静态测量）和应用（力、加速度）。

7. 光电式传感器的工作原理、分类和特点，常用的光电元件；

光电管和光电倍增管（外光电效应）；光敏电阻（光导效应）；光电池（光生伏特效应） 8. 霍尔传感器的工作原理（霍尔效应）和用途。

9. 光栅传感器的分类、工作原理和应用，莫尔条纹特性。 10. 超声波传感器的原理和应用。

第5章 模拟信号的调理和转换

1. 电桥的分类（交流电桥与直流电桥；平衡电桥与不平衡电桥）；电桥是一种调幅电路。 2. 直流电桥的平衡条件、两种工作方式（零值法和偏值法）；偏值法直流电桥的三种连接方

式及其输出、灵敏度，电桥的和差特性（相邻相减，相对相加）及其应用。交流电桥的平衡条件Z1Z3=Z3Z4（模平衡、相位平衡）

3. 滤波器的定义、用途（滤除不想要的频率成分）和分类；实际滤波器的基本特性参数（通

带、阻带、截止频率、中心频率、带宽、品质因素）；低通、高通RC滤波电路的原理和特性（截止频率与R、C的关系）。

4. 调制与解调的定义、目的（便于放大和传输）、分类（调幅、调频、调相）。载波、调制

信号、已调波/调制波。调幅、调频、调相的定义。

5. 调幅的原理（相乘）和解调方法（同步解调、包络检波、相敏检波）。调幅波的表达式。

动态电阻应变仪的原理；调幅时对载波频率的要求（载波频率比调制信号的最高频率高10倍）。

6. A/D转换的三个步骤。A/D转换器的位数、量化增量和量化误差。

第6章 机械工程领域常见物理量的测量

1. 压电式、磁电式、涡流位移式传感器测量振动的特点；结合第4章。 2. 热电阻、热敏电阻、热电偶的工作原理和特点。

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