机械工程测试技术课程论文

Revision 测试系统组成

第1章 绪论

一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和 显示记录装置三部分组成。

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第1章 绪论

传感器传感器是将被测非电量转换成电量的装置。 简单的传感器：可能只由一个敏感元件组成，例如 测量温度的热电偶传感器。 复杂的传感器：可能包括敏感元件、弹性元件，甚 至交换电路，有些智能传感器还包括微处理器。

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第1章 绪论

中间变换装置根据不同情况有很大的伸缩性。 简单的测试系统：可能完全省略中间变换装置，将传 感器的输出直接进行显示或记录。 大多数测试系统：信号的变换，包括放大、调制和解 调、滤波等。 功能强大的测试系统：还将计算机作为一个中间变换 (装置)环节，以实现诸如波形存储、数据采集、非线 性校正和消除系统误差等功能。 远距离测量系统：还要有数据传输装置。

输出装置：各种指示仪表、记录仪、显示器等。

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第2章 信号分析基础

掌握周期信号、非周期信号的频谱分析； 了解傅立叶变换的特性。1)信号的时域描述：以时间作为独立变量，描述信号幅值 随时间变化的特征。2)信号的频域描述：以频率f 作为横坐标，对复杂信号谐波 进行展开，描述信号的幅值或相位随频率变化的特征。

周期信号 非周

思考题与习题

3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。

传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p，当p发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。

3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。

答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。

物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。

3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S0=2，R=120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR=？设将此

思考题与习题

3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。

传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p，当p发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。

3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。

答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。

物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。

3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S0=2，R=120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR=？设将此

机械工程测试技术

（一）

MATLAB仿真实验

院系单位：机 电 工 程 学 院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师：

机电工程学院测试技术教学组编

2012-6-2

实验一 MATLAB 基本应用

一、实验目的

1、学习MATLAB的基本用法；

2、了解 MATLAB 的目录结构和基本功能。

二、实验内容：

题目1、已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。 参考程序：x=0:0.05:4*pi;

y=sin(x); plot(y)

实验1.1

题目2、 已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。 参考程序：z=0:pi/50:10*pi;

x=sin(z); y=cos(z); plot3(x,y,z) xlabel('x') ylabel('y') zlabel('z')

实验1.2

题目3、已知x的取值范围，用subplot函数绘图。 参考程序：x=0:0.05:7;

y1=sin(x); y2=1.5*cos(x); y3=sin(2*x); y4=5*cos(2*x);

subplot(2,2,1),plot(

2-1 一个测试系统与其输入和输出间的关系各有哪几种情形？试分别用工程实例加以说明。 答：测试系统与输入、输出的关系大致可以归纳为以下三类问题：

(1)当输入和输出是可观察的或已知量时，就可以通过他们推断系统的传输特性，也就是求出系统的结构与参数、建立系统的数学模型。此即 系统辨识 问题。

(2)当系统特性已知，输出可测时，可以通过他们推断导致该输出的输入量，此即滤波与预测问题，有时也称为载荷识别问题。

(3)当输入和系统特性已知时，则可以推断和估计系统的输出量，并通过输出来研究系统本身的有关结构参数，此即系统分析问题。

2-2什么是测试系统的静特性和动特性？两者有哪些区别？如何来描述一个系统的动特性？

答：当被测量是恒定的或是缓慢变化的物理量时，便不需要对系统做动态描述，此时涉及的就是系统的静态特性。测试系统的静态特性，就是用来描述在静态测试的情况下，实际的测试系统与理想的线性定常系统之间的接近程度。静态特性一般包括灵敏度、线性度、回程误差等。

测试系统的动态特性是当被测量（输入量）随时间快速变化时，输入与输出（响应）之间动态关系的数学描述。

静特性与动态性都是用来反映系统特性的，是测量恒定的量和变化的量时系统所分别表现出的性质。

系统的动

1

2-1 一个测试系统与其输入和输出间的关系各有哪几种情形？试分别用工程实例加以说明。 答：测试系统与输入、输出的关系大致可以归纳为以下三类问题：

(1)当输入和输出是可观察的或已知量时，就可以通过他们推断系统的传输特性，也就是求出系统的结构与参数、建立系统的数学模型。此即 系统辨识 问题。

(2)当系统特性已知，输出可测时，可以通过他们推断导致该输出的输入量，此即滤波与预测问题，有时也称为载荷识别问题。

(3)当输入和系统特性已知时，则可以推断和估计系统的输出量，并通过输出来研究系统本身的有关结构参数，此即系统分析问题。

2-2什么是测试系统的静特性和动特性？两者有哪些区别？如何来描述一个系统的动特性？

答：当被测量是恒定的或是缓慢变化的物理量时，便不需要对系统做动态描述，此时涉及的就是系统的静态特性。测试系统的静态特性，就是用来描述在静态测试的情况下，实际的测试系统与理想的线性定常系统之间的接近程度。静态特性一般包括灵敏度、线性度、回程误差等。

测试系统的动态特性是当被测量（输入量）随时间快速变化时，输入与输出（响应）之间动态关系的数学描述。

静特性与动态性都是用来反映系统特性的，是测量恒定的量和变化的量时系统所分别表现出的性质。

系统

机械类

第一节 测试技术概况

第二节 测量的基础知识

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测试技术是测量和实验技术的统称。 工程测量可分为静态测量和动态测量。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量。 动态测量是指随时间变化的物理量的测量。

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测量系统的用途如图0-1所示。

图0-1

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测量系统的一般构成如图0-2所示

图0-24

机械类

第一节 测试技术概况二、测试技术的发展概况1.新原理新技术在测试技术中的应用 各种物理效应、化学效应、微电子技术，甚至生物学原理在工程测量中 得到广泛应用, 使得可测量的范围在不断扩大，测量精度和效率得到很 大提高。 2.新型传感器的出现 包括新型传感器的出现、传感器性能的提高, 还包括功能的增强、集成 化程度的提高以及小型、微型化等。 3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测试过程与仪器 控制技术, 以及虚拟仪器及其编程语言等的发展都是现代工程测试技术 发展的重要方面。5

机械类

第一节 测试技术概况三、课程的主要环节和本书概要

测试技术是测量和实验技术的统称。 测试技术是测量和实验技术

第1章 绪论

1 计量、测试、测量的概念。

2 测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。

第2章 传感器

1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。

2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。

解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。

3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。

电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。

半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。

4 有一电阻应变片，其灵敏度Sg＝2，R＝120 。设工作时其应变为1000 ，问 R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流

表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？

解：根据应变效应表达式 R/R=Sg 得

R=Sg R=2 1000 1

机 密★启用前

大连理工大学网络教育学院

2011年2月份《机械工程测试技术》课程考试

模 拟 试 卷

考试形式：闭卷 试卷类型：（A）

☆ 注意事项： 1、本考卷满分共：100分；考试时间：90分钟。

2、所有试题必须答到试卷答题纸上，答到试卷上无效。 3、考试结束后，考生须将试卷和试卷答题纸一并交回。

学习中心______________ 姓名____________ 学号____________

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分）

1、连续非周期信号的频谱是（ ）。 A.离散、周期的 C.连续非周期的

B.离散、非周期的 D.连续周期的

2、时域信号的时间尺度压缩时，其频谱的变化为（ ）。 A.频带变窄、幅值增高 C.频带变窄、幅值压低

B.频带变宽、幅值压低 D.频带变宽、幅值增高

3、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的（ ）越小。 A.被测量 C.频率特性

B.输出量 D.显示值

4、若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为H1(s),H2(s)，则该系统总的传递函数为（ ）。 A.H1(s)?H2(s) C.H1(s

《机械工程测试技术》课程实验教学要求

一、实验教学要求

实验教学分为课外虚拟仪器仿真实验，课内必修验证性实验，课内必修设计性实验，进一步的选修开放实验四部分。通过实验，加深学生对重点教学内容的理解和掌握，培养学生机械量测试的方案设计、试验、分析技能。

（一）课外虚拟仪器仿真实验：数字滤波，自谱与自相关分析仪，互相关分析仪，FFT分析，随机信号分析，双通道动态信号分析仪，在《测试技术学习网》中。学生课外自己做。

（二）课内必修实验（两个）：

1、电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力（验证性实验），

2学时

2、机械量测试及分析（设计性实验），4学时

由测试技术学习网站列出的3个机械量测试及分析实验中，选一个实验。 （三）选修实验

可多选机械量测试及分析实验。进一步培养学生机械量测试的试验和分析技能。

二、实验教学方式

基于网上资源的《测试技术》开放性实验教学。 在校园网上有专业的测试技术学习网站：

（http://www.wyu.edu.cn/stations/csjsweb/）。

学生可在教学实验专栏中了解实验教学要求，学习或下载实验课教程。 下载课外虚拟仪器仿真实验，自己做。

下载电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式