测试技术

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1、 测试测试技术上海交通大学机械与动力工程学院2009.09第一章 测量过程概述机械工程测量与试验技术的简称。一、测试技术的目的和任务获取、提取有用的信息有用的信息并做处理；或者将其提供给其它的控制系统。是人类观察、认识客观世界的科学技术手段。二、测试技术的重要性作为现代信息科学技术的三大支柱：测测控技术控技术、计算机科学技术、通讯技术之一。三、测试技术的专业特征现代物理学、机械电子学、计算机科学等多学科、综合性技术的结合；是机电一体化的纽带；是实现机械自动化、工业自动化、自动控制的途径。四、测试技术的专业内容计量，测量，检测，实验（结果已知），试验（其结果往往未知）测试是这些工作的综合与统称，

2、测量与试验技术；还要包括对测试结果的分析和应用。五、测试技术的应用（举例五个领域方面）机械制造（数控机床控制系统原理框图，各类装备的自动化）；工业工程（生产系统、生产线自动化，产品的质量检验与控制）；航空航天（空间卫星，遥感技术）；医学（化验，检验）；日常生活中。六、感官与外界信息例：人机器人之比较。人也是通过自身的感觉器官测试、获取外界的信息。人通过、借助科学技术方法获取更多的、更准确的、而超出人体自身获取能力的外界的信息。七、工程信息（信号）的分类方法按“物理量”分类电信号，光信号，压力信号，温度，流量，等等，许多。按“电量”分类（亦即电信号）电压，电流，电阻，电阻率，电容，电感、电磁场强

3、度，等等。凡是“电量”以外的信号都称之为非电量信号。电量信号如何获取获知？按“机械量”分类力，转矩，应力（压力），应变；长度尺寸（厚度），位移（连续变化的距离，包括转角位移），位置（离散变化的距离），速度（转速），加速度（角加速度）；声压，声强；流量，流速；温度，湿度；等等。这些是机械工程中常见的信息（信号）。八、信号的变换与传输问题：如何获取获知上述的这些机械量信号？而又如何将其传输？将测试的机械量（非电量）信号先转换或变机械量（非电量）信号先转换或变换为电量信号换为电量信号；再以电量信号的形式（特别是以以电量信号的形式（特别是以电压、电流信号的形式）传输电压、电流信号的形式）传输输送通常的

4、解决方法。因为电压、电流等电量信号容易经电缆有线有线传输传输或以无线无线发射方式（电磁波）传输传输；并且容易对其进行量值（幅值）放大、变换等处理，容易储存通过电工学、电子学方法和计算机技术。当然，接收到的以及变换、处理过的该电量该电量信号与变换前的机械量对应信号与变换前的机械量对应，亦即电信号的图形、电信号的图形、幅值参数等幅值参数等，对应测试的机械量信息对应测试的机械量信息。九、本课程内容与测试有关的基础理论；机械工程中常用物理量、机械量的测试方法（关键的就是如何将机械量转变为电量）；测试仪器的性质与工作原理；信号的传输及其分析处理初步。总起来说，包括了机械量从获取、传送到显示、分析、应用的

5、初步知识。十、本课程定位是与高等数学、物理学、电工学、材料力学、机械振动学、控制工程基础等已修课程知识，以及其它专业课程知识都有关联的机电类、综合性机电类、综合性专业基础课专业基础课，专专业课业课。随着科学技术的日益发展，人类的探索对测试技术的要求进一步提高，而测试技术学科领域相应的新技术又不断出现；因此，了解、掌握现代测试技术和方法，对于工程技术界从事各项专业工作的技术人员越显重要。思考题：1、何为机械量？2、为什么要将机械量转换为电量？知识学习，重在理解！第二章 测量与测试信号分析的基础 2.1 测试的基础知识一、量与量纲 基本量和导出量（物理属性不同的不同类的基本量和导出量（物理属性不同

6、的不同类的量）：量）：国际单位制对基本量基本量的约定长度、质量、时间、温度、电流、发光强度、物质的量（七个相互独立的量）；其它的量如力、电阻、速度等等皆称为导出量导出量。量值量值（用以定量和区别同类量的大小）（用以定量和区别同类量的大小）=数数值值 计量单位计量单位。量纲量纲用七个基本量（符号）的幂的乘积的表达式表示的量。对应七个基本量的量纲对应七个基本量的量纲L、M、T、I、N、J；或表示为：L、M、T、I、N、J。导出量的量纲导出量的量纲由七个基本量的量纲按一定的函数关系来表示定义，如：力的量纲为LMT，电阻的量纲为LMTI。无量纲量无量纲量工程上对弧度等量纲中的幂都为零的量。二、法定法定

7、计量单位（以法律手段规定的）基本单位七个基本量的计量单位（米、千克、秒、安培等等）。辅助单位弧度、球面角度。导出单位毫米，克、毫克，毫安等等。三、计量基准和计量标准 计量基准计量基准保存、复现计量单位的计量器计量器具具；是具有现代科学技术所能达到最高准确度的计量器具；分为三个等级：国家基准副基准工作基准。计量标准计量标准用于检定较低等级计量标准或工作计量器具的计量器具。工作计量器具工作计量器具现场实际测量工作用，也有不同的等级，不用于检定。四、量值的传递和计量器具检定量值传递保证被测对象的量值与基准和标准准确一致的过程和方法。计量器具的检定和校准根据国家计量法由国家各级计量局按检定规程（检定计

8、量器具所依据的法定技术文件）强制性实施执行；内容包括：适用范围、计量器具的计量特性、检定项目、检定条件、检定方法、检定周期、检定结果的处理等等。五、测试方法的分类*按是否直接测定被测的量直接测量法和间接测量法；*按被测量是否直接和已知的同种量进行比较直接比较测量法和替代测量法（间接比较测量法）；*按测试时测试仪器是否与被测物体接触接触式测量和非接触式测量；*按被测量是否随时间而变化静态测量和动态测量（随时间而变化）。六、测量装置及相关术语*测量装置测量装置完成测量工作所必须的测量器具，测量仪器（电子的、光学的、其它的），以及多个测量仪器构成的测量系统的统称。*传感器传感器直接作用于被测量且输出

9、被测信号的测量仪器；直接获取非电量、并实现非电量电量转换的测量仪器。*测量器具的示值测量器具的示值测量器具、测量仪器显示的被测量值。*准确度等级准确度等级与本身误差有关的测量仪器的等级或级别。*标称范围标称范围测量器具、测量仪器的示值示值范围（上、下限）范围（上、下限）。*量程量程标称范围的|上限-下限|。*测量范围测量范围在测量器具、测量仪器本身的误差处于允许极限内，所能测量的被测量值的范围（是有意义的测量范围一般m。实际的物理系统是时变的，因为构成物理系统的元器件材料的特性可能受环境温度影响，而环境温度随时间缓变，如电阻率，工程上作了近似处理。a3dy(t)/dt+a2dy(t)/dt+a

10、1dy(t)/dt+aoy(t)=b2dx(t)/dt+b1dx(t)/dt+box(t)定常线性系统的主要性质符合常系数线性微分方程的性质：符合叠加原理；比例特性；输入与输出（也称响应）的导数特性；输入与输出的积分特性；频率保持性频率保持性 稳态（相对于暂态）输出时，输入为简谐信号，输出也为同频率的简谐信号，仅幅值、相位角改变：输入x(t)=Xosint 输出y(t)=Yosin(t-)（输出全过程包括：暂态+稳态；测试必须在稳态情况下进行！）因此，若已知输入信号的频率，依据频率保持性可以认定，测得该系统的输出信号中只有与输入频率相同的成份才可能是由该输入引起的输出，而输出信号中的其它频率成

11、份都是噪声（干扰）。进而可以采用滤波滤波技术“滤除”噪声，提取有用的信号信息。信号的频谱是信号各频率成份的叠加（合成），因此研究复杂成份的输入信号所引起的输出时，转到频域中去更方便。一、动态特性的数学描述（同拉氏变换）测试系统串联：H()=H1()H2()H3()测试系统并联：H()=H1()+H2()+H3()H()=A()=P()+jQ()P()、jQ()分别为实频和虚频。幅频A()=|H()|=P()+Q()相频()=arctanQ()/P()二、一阶系统的特性（延时特性）电学的RC充放电电路、热学的温度计、力学的单自由度振动系统都为一阶系统：RCdy(t)/dt+y(t)=x(t)一阶

12、系统微分方程一般式：a1dy(t)/dt+aoy(t)=box(t)令RC=或a1/ao=，bo/ao=So。时间常数，So静态放大系数。dy(t)/dt+y(t)=Sox(t)经拉氏变换得一阶系统的传递函数：H(s)=So/(1+s)一阶系统的频响函数（标准式）：H()=So/(1+j)分母有理化：H()=So(1-j)/(1+j)(1-j)=So(1-j)/(1+)=So/(1+)-Soj/(1+)幅频A()=1/(1+)相频()=-arctan()负号表示输出信号滞后于输入信号。一阶装置的传输特性（脉冲响应函数）h(t)：h(t)=H()d=1/h(t)定义：输入为单位脉冲(t)时的输出

13、y(t)，因为()=1，Y()=H()()=H()，这时对应的 h(t)=y(t)，是测试装置的时域描述。当1，A()1；0.2，幅值误差幅值误差|1-A()|2%。时间常数是一阶装置的重要参数，由于延时，输出响应慢。一阶测试装置适用于测量缓变或低频的被测信号。三、二阶系统的特性（振荡特性）质量-弹簧-阻尼振动系统、RCL振荡电路都为二阶系统。以磁钢动圈指针式电表的扭转振动为例：Jdy(t)/dt+cdy(t)/dt+Gy(t)=kix(t)J动圈指针的转动惯量，c扭转阻尼，G扭转刚度，ki电磁转矩系数。输入x(t)是磁钢动圈所受的输入电磁力转矩（电流流经动圈线圈而产生），输出y(t)是指针的

14、转角（示值）。二阶系统一般式：a2dy(t)/dt+a1dy(t)/dt+aoy(t)=box(t)令n=G/J，=c/GJ，So=ki/G，dy(t)/dt+2ndy(t)/dt+ny(t)=Sonx(t)n测试装置的固有频率，阻尼比，So静态放大系数。二阶系统的传递函数：H(s)=Son/(n+2ns+s)二阶系统的频响函数：H()=Son/(n+2jn-)幅频A()=1/(1-/n)+4/n相频()=-arctan(2/n)/(1-/n)对应也有二阶装置的传输特性（脉冲响应函数）h(t)。固有频率n、阻尼比(01)是二阶装置的二个重要参数，装置本身固有不变。当n时系统共振，但还受阻尼比大

15、小的影响，实际的峰值频率r在=n的偏左侧（同机械振动）。二阶装置是一个振荡环节，仪器装置的振荡现象。*求对输入简谐信号的稳态响应，应用频率保持性：输入x(t)=Xosin(t+1)输出y(t)=Yosin(t+2+)Yo与未知，由于A()=Yo/XoYo=A()Xo，而=()，用输入信号的值代入，已知装置的频响函数H()或传递函数H(s)，即可知其是一阶还是二阶装置，用相应的一阶（或二阶）公式求得A()和()。若输入x(t)=x1(t)+x2(t)则输出y(t)=y1(t)+y2(t)分别计算4.4测量系统不失真测试的条件当测量系统的输出y(t)和输入x(t)满足函数关系：y(t)=Aox(t

16、-to)=Aof(t-to)Ao、to为常数，则测量系统具有不失真测试的特性。这时y(t)和x(t)的波形精确地一致，只是幅值放大了Ao倍，时间上滞后了to。上式两边作付氏变换得：Y()=AoX()H()=A()=Y()/X()=Ao因此实现不失真测试的条件：A()=Ao为常数，()=-to。A()不等于常数时所引起的失真称为幅值失真，()与不为线性关系所引起的失真称为相位失真。如果测试的信号要用作为反馈控制，那么应当注意输出的时间滞后有可能破坏控制系统的稳定性，需采取相应措施。对于单一频率成份的输入信号，输出信号的频率相同且单一，确定则A()为常数，也就没有失真问题；对于含有多种频率成份的输

17、入信号，既引起幅值失真又引起相位失真。实际的测试装置即使在某一频率范围内工作也难以完全理想地实现不失真测量，只能把波形失真限制在一定的误差范围内。为此首先要选用合适的测试装置，在测量频率范围内使其幅频、相频特性接近不失真测试条件；其次对输入信号做必要的前置处理，滤去非信号频带内的噪声，以及防止某些频率位于测试装置共振区的噪声的进入。整个测试系统中如有多个测试装置，任何一个测试装置的波形失真必然会引起整个测试系统最终输出波形失真，在输入信号频带内应使系统中每一装置基本上都满足不失真测试的要求。4.5对任意输入的响应一、对包含暂态全过程的响应对应微分方程的通解包括二部分：微分方程等号右端为零的齐次

18、方程的通解（暂态，衰减振动），特解（稳态，受迫振动）。y(t)=x(t)*h(t)=x()h(t-)d二、对典型输入信号的响应1、测试装置对单位阶跃信号的响应单位阶跃函数x(t)=1，t0。对系统的突然加载或突然卸载可视为施加阶跃输入。一阶装置一阶装置对单位阶跃信号的响应：y(t)=1-一阶装置在t=5时，y(t)=0.993，其稳态输出误差|1-y(t)|已很小；理论上t达到稳态输出y(t)1，稳态输出误差|1-y(t)|0。越小越好。二阶装置二阶装置对单位阶跃信号的响应：二阶装置如同有阻尼受迫振动系统，y(t)=1/(1-)sin(dt+)其中d=n(1-)，=arctg(1)/稳态时输出

19、误差|1-y(t)|0取决于n和值。n越高响应越快；影响超调量（暂态时的振荡幅值）和振荡次数，当阻尼比=0.60.8，最大超调量不超过2.5%10%，二阶装置在较短时间进入与稳态值（输入值1）相差在2%5%的范围内。（最大超调量最大的超调单峰值，最大的超过稳态值的那部分）。2、单位正弦输入下的响应 一阶装置一阶装置对Xo=1的单位正弦信号的响应：输入x(t)=sint输出y(t)=1/(1+)sin(t+)-cos1 二阶装置二阶装置对单位正弦信号的响应：（如同质量-弹簧-阻尼系统对正弦激励的响应）。4.6测试系统动态特性参数的获得方法（动态标定、校准）一、频率响应法（频域内标定）频率响应法（

20、频域内标定）一般动态测试装置出厂时附带的技术说明文件中都有该装置的幅频A()、相频()曲线。标定动态测试装置的方法是：由标准信号发生仪器对测试装置输入动态的正弦激励信号，并改变其输入频率(1、2、)，通过串联联接的显示仪器，观察被标定的动态测试装置在输出达到稳态后的输出和输入的幅值比A()=Yo/Xo和相位差()，被标定的动态测试装置H()输入输出因为x(t)=Xosint 输出y(t)=Yosin(t-)由此描绘得到该装置的动态特性A()曲线。一阶和二阶装置动态特性曲线标定方法相同。对于获知一阶装置自身的频响函数的方法：H()=So/(1+j)因为只有一个特征值，通过幅频关系式A(1)=1/

21、1+(1)在已知A(1)1的情况下可以直接求出。标准信号发生器测量显示仪器对于获知二阶装置自身的频响函数的方法：H()=Son/(n+2jn-)因为有二个特征值n、，通过幅频曲线估计该二个特征值n、。对于欠阻尼装置(1)，峰值A()对应的频率r偏于=n的左边(很小rn)r=n(1-2)r值由幅频曲线峰值A()观察测量得到。另知=n二阶的公式A(n)=1/2，而在1=(1-)n以及2=(1+)n处，可以求得对应：A(1)12A(n)A(2)因此作幅值为12A(n)的水平线交于A(1)、A(2)，再由以上2、1的表达式相减可得=(2-1)/2n，再联立以上式r=n(1-2)，即可求得n、。二、阶跃

22、响应法（时域内标定）阶跃响应法（时域内标定）根据二阶装置对单位阶跃信号的响应全过程表达式y(t)，在暂态时是以周期d作衰减振荡的，当t=/d=/n(1-)时，对应最大超调量M（极值），测得M就可以求得。M=4.7 负载效应一、负载效应 负载效应实际测试中，构成整个测试系统的各环节各测试装置之间，相互联接必然产生相互作用，接入的测试装置、后续环节总是成为前一环节的负载，并对被测对象、前一环节的工作状况产生影响，前后装置两者存在能量交换，系统的传递函数改变。例：电表测电阻两端的电压；温度计接触式测量温度；传感器测振动（被测对象质量 m 与测试装置传感器质量 m1 形成一个新的整体）。这导致实际振动

23、状态、实际被测量的改变。二、减轻负载效应的措施1、提高测试装置、后续环节的输入阻抗。2、两个装置或环节之间插入高输入阻抗、低输出阻抗的放大器环节。3、采用反馈或零点测量原理及装置，使后一环节几乎不从前一环节吸收能量。4、采用非接触式测量原理及传感器（如红外测温、射线探测器等）。4.8 测试系统的抗干扰一、测试系统的干扰源 干扰（噪声）进入测试系统的无用信号。其干扰了需要测量的信号，并改变、影响被测量信号的正确显示，以致于误测、误判、误读。干扰进入测试系统的三条途径：电磁干扰外部电磁波辐射；信道干扰装置内部元器件之间的相互影响；电源干扰电源、电网波动。二、供电系统抗干扰 采用电源稳压器稳定电源电

24、压；采用隔离稳压器减少高频噪声；采用低通滤波器；采用独立电源或直流电源供电。三、信道干扰及其抗干扰 合理设计、选用元器件；合理布置元器件和线路走向；采用屏蔽。四、接地设计及其抗干扰 采用单点接地法；加宽加粗公共接地线；缩短接地线。第五章 常用传感器的工作原理和应用 5.1 传感器概述及分类 一、传感器概述 传感器是一物理、机械电子或生物化学的器件；也是一测量装置。它直接作用于被测物理量、非电机械量，是测试系统中最靠近被测物体的测试仪器，最先感知与接收被测量，并且按照一定的规律将被测量转换成电量（或不同种的机械量）输出。传感器一般由两个基本元件或部分组成敏感元件和转换元件。受被测量直接作用的传感

25、器的敏感部分称为敏感元件，利用物理效应将敏感元件感受到的被测非电量转换为电量的传感器的转换部分器件称为转换元件。由于传感器在完成从测试非电量到输出电量的变换过程中，并非所有类型的非电量都能够一次就直接变换为电量，而是预先变换为一种易于变换成电量的非电量（如先将被测量变换成敏感元件的位移），然后再通过转换元件的物理方法变换为电量。转换元件是传感器的核心部分。不是所有的传感器都包含敏感元件和转换元件，机械式的传感器只有敏感元件；有些传感器不需要敏感元件，被测量直接作用其转换元件；还有的传感器的敏感元件和转换元件合为一体。二、传感器的分类 依据传感器的工作原理分类依据传感器的工作原理分类：机械式、电

26、阻应变式、电感式、电容式、磁电式、压电式、光学式、半导体式、红外式、超声波式等等。根据被测量分类（根据传感器的实际测量根据被测量分类（根据传感器的实际测量用途）用途）：力传感器、扭矩传感器、压力传感器、厚度传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、流量传感器、温度传感器等等。根据传感器内部能量的传递方式分类根据传感器内部能量的传递方式分类：能量转换型与能量控制型。能量转换型也称有源传感器，直接由被测试量作为输入能量使传感器工作，传感器实现被测试的非电量到电量的能量类型转换；能量控制型无源传感器，外部另供给电能使传感器工作，由被测试量来调节控制外部供给能量的变化，传感器通过感知这个变化从而达

27、到测试非电量的目的。按传感器的信号变换特征分类按传感器的信号变换特征分类：物性型与结构型。物性型传感器依靠固定的敏感元件或转换元件材料本身物理性质的变化实现信号测试与转换；结构型传感器依靠内部可动结构的参数变化实现信号测试与转换。根据传感器输出信号的性质分类根据传感器输出信号的性质分类：模拟式与数字式。模拟式传感器输出模拟量信号；数字式传感器直接将被测非电量信号转变为数字量信号输出。抗干扰能力强。依据传感器的测试方法分类依据传感器的测试方法分类：接触式测量与非接触式测量。接触式测量传感器测试时需与被测物体接触；非接触式测量传感器测试时不与被测物体接触。同一种工作原理的传感器可以设计制造用同一种

28、工作原理的传感器可以设计制造用于测试不同的物理量、机械量；而同一种物理于测试不同的物理量、机械量；而同一种物理量、机械量，也可以由不同工作原理的传感器量、机械量，也可以由不同工作原理的传感器来测试。来测试。传感器一般根据其测量用途称呼；其次根据其工作原理称呼。机械工程中常用传感器及性能见书上114页表5-1。5.2 机械式传感器一、机械式敏感元件 机械式敏感元件弹性敏感元件直接作为传感器，以自身弹性变形感知被测量，输入是机械量，输出为不同种的机械量（一般是位移）。作为弹性敏感元件的结构形式：弹簧片、螺旋弹簧、波纹管、波纹膜片、波登管、其它结构的弹性元件等等。用途：测力、压力、温度。一般直接变换

29、为位移输出，再经过机械的机构放大显示，无后续放大电路。弹性变形范围不宜太大，有线性误差（即显现输出对输入的非线性）；动态响应慢。二、电触式传感器 电触式传感器有触点的机械-电气式开关，工作原理如同常用的电气开关，传感器的外部触动元件受碰触移动使内部电气触点接通或断开，对应输出“通”、“断”二个状态的电信号。只能用于位置测量：“到达”、“未到达”，判断“有”、“无”，尺寸“通过”、“不通过”；而不能测知连续变化的位移量。常用作为机械行程开关或限位开关。磁性电触式传感器磁性开关、接近开关，外部磁铁作用使传感器内部的导磁弹性元件吸合接通电路或断开。5.3 电气式传感器一、电阻应变式传感器 金属电阻应

30、变片金属电阻应变片高电阻值铜镍合金材料的丝、箔、“应变花”形（二向应力应变测试）。半导体应变片半导体应变片薄条形状、电阻率很高的单晶半导体材料，特点灵敏度很高。应变片粘贴于被测物体表面随同受力形变而产生应变，因此直接测得的是线应变值，输出的是电阻的变化值（电阻的变化对应应变）；再由应变、材料的弹性模量与应力的关系间接求得应力以及力的大小。应变片电阻值多为120。测量准确度高，动态响应快。工作原理：由于电阻丝的电阻值R=L/A=L/r根据 dR 的全微分方程表达式可求得dR=(R/L)dL+(R/r)dr+(R/)d=(/r)dL+(2L/r)dr+(L/r)d=RdL/L2Rdr/r+Rd/=

31、R(dL/L2dr/r+d/)应变=dL/L，r=dr/r=dL/L，应变片材料泊松比。因此有 dR/R=(1+2)dL/L+d/对于金属丝电阻应变片，d/很小不计，dR/R(1+2)dL/L灵敏系数 Sg=出出/入入 =(dR/R)/(dL/L)=1+2对于半导体应变片，(1+2)dL/L很小不计，dR/Rd/=E半导体应变片材料的压阻系数，灵敏系数 Sg=出出/入入 =(dR/R)/=E 半导体应变片的灵敏系数 Sg 比金属电阻应变片大 5070倍。金属电阻应变片利用应变片的形变引起应变片电阻值变化；半导体应变片利用应变片电阻率的变化引起应变片电阻值变化。电阻应变式传感器的应用电阻应变式传

32、感器的应用：（1）电阻应变片直接粘贴使用。“即用即贴”，一次性使用。（2）制作成各种电阻应变式负荷传感器使用。应变片由专业工厂事先贴于专门设计的弹性敏感元件上，应变片作为转换元件与弹性敏感元件合为一体构成传感器，可以直接测力电子称。测量电路（基本转换电路）：测量电路（基本转换电路）：电阻应变式传感器输出的是电阻值变化量，且该量值很小，难以推动后续的显示、分析等仪器，需要测量电路放大。测量电路将传感器输出的各类弱小电量信号转换、放大、进一步调理以提高信噪比（信号与噪声之比），并成为标准电压或电流信号的电路系统。基本转换电路基本转换电路将属于电量信号的电阻、电感、电容等电参数先转换为电压的测量电路

33、的前置部分；测量电路的其余部分包括信号放大、信号调理等电路（第六章）。不同工作原理的传感器，相应的测量电路及其基本转换电路有所不同。电阻应变式传感器后续的测量电路中，基本转换电路是电桥电路。电桥电路分为直流电桥（桥臂为电阻+直流电源）和交流电桥（桥臂为阻抗+交流电源）。对于直流电桥，一般 R1=R2=R3=R4，其输出电压：Uy=(R1R3R2R4)Uo/(R1+R2)(R3+R4)对于交流电桥，其输出电压：uy=(Z1Z3Z2Z4)uo/(Z1+Z2)(Z3+Z4)通常电桥的输出电压 Uy 仍然很小，因此电桥电路仅作为测量电路系统的基本转换电路，该测量电路系统称为静态电阻应变仪和动态电阻应变

34、仪。应变仪中多采用交流电桥。静态电阻应变仪用于静态测试；动态电阻应变仪用于动态信号测试。动态电阻应变仪的工作原理方框图书上76页图5-11。考虑到空间、体积、重量、负载效应、测试方便等因素，传感器一般要求小，因此与后续的测量电路系统是分开制作的，之间信号传输通过电缆或无线发射方式；也有的传感器与测量电路系统的基本转换电路制作成一体。单独制作成仪器仪表的测量电路系统也称为二次仪表（传感器相应是一次仪表）。二、电感式传感器 将被测机械量转换为电感量的变化。1、自感型电感式传感器（包括可变磁阻式和涡流式）。可变磁阻式可变磁阻式：铁心上绕线圈，可动衔铁，线圈电感变化。电感量 L=NoAo/2灵敏度S=

35、dL/d=-NoAo/2N线圈匝数，o空气中磁导率，Ao气隙导磁截面积，气隙（变量）。L与成反比，灵敏度S不为常数出现（非）线性误差，取近似线性段，测试范围小但灵敏度很高：0.001mm至数个mm。常用螺线管圆柱结构形状；差动型（输出增加一倍）。用于位移测量，非接触式测量（感知对象应是铁磁类材料）。涡流式涡流式：利用金属导体在交流磁场中的涡电流效应。交变磁通势和1，改变、金属板电阻率、磁导率等，使线圈阻抗变化。灵敏度很高，改变距离 测试也会出现非线性误差。常用于对金属的非接触式位置测量、位移测量、厚度测量、振动测量、感知金属物体的有无、金属材质鉴别、金属探伤。2、互感型电感式传感器（也称差动变

36、压器）利用电磁感应互感现象，变压器初级、次级线圈，产生感应电势。螺线管圆柱结构形状，两个结构参数相同的次级线圈反相位串接，输出增加一倍，输出已经是交流电压，其幅值与铁心的位移输入成正比，灵敏度很高且为常数，测量范围扩大至100mm。3、测量电路 电感式传感器的后续测量电路及其基本转换电路的型式有：交流电桥、阻抗分压式调幅电路、调频电路、差动相敏检波电路，将传感器输出的电感量变化转换为电压信号。（1）交流电桥用于自感型可变磁阻式电感传感器，传感器作为一个阻抗桥臂接入；差动型的可变磁阻式电感传感器两个线圈作为两个阻抗桥臂接入交流电桥的相邻位置。（2）阻抗分压式调幅电路用于自感型涡流式电感传感器，L

37、LC振荡电路电压幅值u变化，再经过处理得到对应变化的信息。（3）调频电路用于自感型涡流式电感传感器，LLC振荡电路的振荡频率变化，再经过后续的鉴频器电路进行频率电压转换。*（4）差动相敏检波电路用于互感型差动变压器式电感传感器，能反映铁心位移方向的电压放大器。三、电容式传感器1、变换原理 电容式传感器如同可变参数的电容器，将机械量转换为电容量的变化，C=oA/。o真空中介电常数，极板间介质的相对介电常数，A极板面积，极板间距离。、A、都可单独作为变量应用（固定其它二个参数不变）。电容式传感器的特点是结构简单。变动极距变化型：C 与 成反比，灵敏度 S 不为常数出现（非）线性误差，取近似线性段测

38、量位移，测试范围小但灵敏度很高，可达0.01m-100m。介质变化型和面积变化型：C 分别与、A成正比，灵敏度 S 为常数。介质变化型和面积变化型电容式传感器通常制作成圆柱形，内、外筒为电容器的两个极板。介质变化型测量液位高度；面积变化型测量直线位移。2、测量电路 电容式传感器的后续测量电路及其基本转换电路的型式有：电桥型电路、直流极化电路、谐振电路、调频电路、运算放大器电路，将传感器输出的电容量变化转换为电压信号。（1）电桥型电路交流电桥，电容式传感器作为阻抗型桥臂接入。（2）直流极化电路静压电容传感器电路，用于电容传声器或电容式压力传感器，外压力变化使电容式传感器的膜片（一极板）发生位移，

39、电容量变化，电路的输出电压变化。（3）谐振电路由 LC 振荡电路耦合获得振荡电压，再经过后续的放大等电路输出。（4）调频电路LC振荡电路（同电感式传感器的应用）。（5）运算放大器电路改变极距变化型电容式传感器的输出与输入 之间的非线性关系，使输出电压与 成正比。uy=-uo Co/Cx=-uo Co/(oA)3、集成型电容式压力传感器运用集成电路工艺，在硅片薄膜上将弹性敏感元件电容器的一极板与后续的基本转换电路交流电桥电路集成制作于一体，体积小灵敏度高，压力测量范围大，直接输出电压。四、磁电式传感器1、变换原理 利用线圈在磁场中相对运动或随磁通变化的感应电动势的变化 e=NBLV sin。N线

40、圈匝数，B磁场感应强度，L单匝线圈有效长度，V磁场中线圈运动速度，线圈运动方向与磁场方向的夹角。发电机原理，必须有一直流磁场（磁铁）。外界改变磁场强度使 B 变化。磁电式传感器分为：动圈式；磁阻式动圈式；磁阻式。用于测试转速、振动、计数等（与涡流式电感传感器作比较）。2、测量电路 因为磁电式传感器的线圈中已直接输出感应电势（电压），后续的测量电路为电压放大器。五、压电式传感器1、压电效应 利用单晶石英晶体、某些多晶压电陶瓷材料的物理学压电效应压电效应受到外力作用时内部极化，表面产生正负电荷，外力去除后恢复原来状态；电致伸缩效应电致伸缩效应受到外电作用时尺寸变化，与压电效应相同可逆。需垂直于“三

41、轴”正确切片。沿电轴 x-x 轴方向作用力，在垂直于 x-x 轴的两个平面上产生较大电荷。2、变换原理 压电式传感器及其等效电路在压电晶片的两个工作面蒸镀金属膜形成电极，正负电荷反向聚集，两个电极夹一晶片介质如同一电容器。其电荷量：q=DFD压电常数（与材料和晶体的切片方向有关），F作用力，Ca传感器电容量，输出电压：eo=q/Ca=DF/Ca 电荷量很微弱，静态测量时电荷泄漏，所以压电式传感器只适合于作动态测量，电荷不断补充。实际的压电式传感器二个晶片并接，电容量大，输出电荷量大，时间常数也大，动态测试时宜于测试缓变信号，宜于以电荷量输出的场合；二个晶片串接时，电容量小，响应快，输出电压大，

42、宜于以电压作为输出信号（二个晶片串、并接产生的总电荷量相同）。压电式传感器用于测量振动加速度、动态的力和应力。3、测量电路 由于压电式传感器本身内阻大输出量甚微，先采用前置放大器（极高输入阻抗、低输出阻抗的电容反馈运算放大器电路）作为基本转换电路，后接放大电路合成称为电荷放大器。5.4 光学式传感器及仪器三、光学编码器（光电式复合传感器）又称光码盘、光电式编码器。部分透光的光学玻璃制作的码盘，其上黑、白区相间，与旋转轴连接转动，码盘两侧各设置发光元件和感光元件。白区透光，感光元件感受光对应输出数字量“1”电平，黑区不透光输出“0”电平。关键是光码盘上的二进制编码方式。码盘上有多条码道（如同磁盘

43、上的磁道），相应在半径方向上同一角度位置分列多个感光元件，每一感光元件对应一条码道。码盘的外测码道为低位，内测码道为高位，由内向外黑和白区域所占的角度依次对应“折半为二”，而沿半径方向同一圆周角度（相当于“扇区”）所含的一列黑白区域的组合形成一组二进制编码，以六位二进制光码盘为例，六位全白“000000”表示零位，按逆时针方向旋转，二进制代表的角度数值增加：“000001”、“000010”、。显然，码道越多，n，二进制数位越高，光码盘每转一圈的灵敏度（角度分辨率）越高。用于测量转角位移、转速。后续测量电路为电压放大器，或信号直接输出应用。5.5 半导体传感器一、磁敏式传感器1、霍尔元件 利用

44、某些半导体材料的物理学磁敏特性薄片霍尔元件三个方向，面对磁场，侧向通以电流，另一侧向出现电位差。霍尔效应：运动电荷受磁场中洛伦兹力作用偏转积聚形成电场，霍尔电势 Eh 与霍尔常数 Kh（取决与材质、温度、元件尺寸）、电流 i、磁感应强度 B、电流与磁场方向夹角 的正成正比，且随其变化。必须有一直流磁场。Eh=Kh i B sin 汽车车轮转速测量，ABS应用。2、测量电路 后续测量电路为电压放大器。二、固态压阻式传感器 亦称扩散型半导体应变片。运用集成电路制造工艺，在极小的薄圆片状单晶硅材料基底上，按一定晶向注入导电杂质形成四个电阻条并联接构成电桥电路，传感器内弹性敏感元件与转换元件合为一体。

45、薄圆片晶体周边固定封装，测量流体的压力，利用半导体材料的压阻效应受压电阻率变化，工作原理同半导体应变片。传感器体积小、灵敏度高、动态响应快、测量范围大、直接输出电压量。三、光敏式传感器1、光敏电阻 受光照半导体材料的电阻率变化。2、光电池 光照产生光生载流子，半导体 P 型区和 N型区之间形成电位差，光能直接转换成电能。3、光敏管 光生载流子产生光电流，如半导体二极管、三极管。4、测量电路 光敏电阻输出的是电阻变化量，接入后续电路转换、放大为电压输出。光电池直接输出电压信号。光敏管输出电流量，在电压放大电路中放大、整形为标准电压或电流信号。5、工程应用 光敏电阻、光电池、光敏管可以单独作为光电

46、式传感器做非接触式测量，感知物体的有无。或者作为光电式编码器的感光、光敏元件部分。5.6 红外线检测传感器及仪器一、红外线辐射原理 红外线是一种电磁波。5.7 超声波检测传感器及仪器一、超声波辐射原理 超声波和声波都是一种弹性介质的机械振动波。是频率在 24KHz以上的高频机械振动波，频率高、波长短、能量大，具有很强的在介质中的穿透能力。超声波在均匀介质中按直线方向传播，在均匀介质的界面、或者遇到另一种介质时，也象光波一样产生反射和折射，服从几何光学的反射、折射定律。超声波在反射、折射过程中，能量和波形发生变化。二、超声波检测传感器及仪器1、超声波换能器 超声波换能器也称探头，即超声波传感器，

47、也为压电晶体，利用压电效应和电致伸缩效应。可逆型换能器，将机械能转换为电能，或将电能转换为机械能。接收超声波超声波传感器；发射超声波超声波换能器，可一身兼用，统称超声波换能器。由于超声波能量大，换能器的体积和重量一般比压电式传感器大得多。应用：超声波信号发生器信号放大器换能器发出超声波遇不同介质界面反射回换能器信号放大器显示、处理仪器。用于接触和非接触式测量位移、距离、位置、厚度、感知物体有无、速度、液位高度、物体探伤等，可在液体中测量，人体医学检测。超声波也可用于加工。2、超声波测厚仪 已知被测物的材料及超声波在其内的传播速度 c，被测物体厚度 h=ct/2（往返波程）3、超声波探伤仪 发射

48、标准形波，起始波和底回波，观察变形波出现的时间和位置从而确定裂纹位置；通过定标、比较，确定裂纹形状。5.8 现代传感器的发展方向 集成型传感器；智能型传感器；复合型传感器。5.9 传感器的选用原则与方法一、灵敏度 灵敏度越高越好，对微弱信号能感知并且传感器输出较大；但与需要的测试信号无关的干扰也越容易混入，且同样被后续放大装置放大。信噪比信噪比（信号与噪声之比）越大越好，传感器本身噪声要小。被测信号若有方向性（如声测量），则传感器对于该信号方向的灵敏度要高，垂直于该方向的灵敏度越小越好。二、响应特性 除满足不失真测试条件外，实际传感器的响应总有一定的延迟，但应该越短越好。物性型传感器响应较快，

49、如压电效应、光电效应的传感器，固有频率高，工作的频率范围较宽，做动态测试时应考虑响应要求（传感器的响应跟得上）；结构型传感器响应慢，如电触式、磁电式传感器，由于结构中的机械部分惯性的限制，固有频率低，工作的频率范围也较窄。三、线性范围 线性范围越宽，传感器测量范围测量范围越大。线性误差要小，应在允许的范围内。四、可靠性 影响测试可靠性的因素如环境湿度、温度、干扰等要少，必须考虑传感器和测试仪器的使用环境和条件。采用“备份”。五、准确度 传感器准确度越高，测量结果与被测量值的真值越接近一致。首先应明确该次测试的目的，除非为了获得精确的量值之需要，否则可以选用较低等级的传感器。六、测量方式 正确的

50、测量方式方法的选择，牵涉到该次测试的可行性，传感器测量头是否磨损损伤，传感器有放置和固定空间，信号能否输出等问题。被测试物体静止不动，采用接触式测量；被测试物体运动，更宜采用非接触式测量，否则遥测无线输出。在线实时测量与非在线测量（也称离线测试），工程中在线实时测量的结果更接近实际，对自动化生产、装备的测试和动态测试应尽可能采用在线实时测量。七、其它 在各种误差允许的前提下，必须考虑测试的经济性经济性，传感器应有高的性能价格比。传感器还应结构体积小、重量轻，减小负载效应。八、传感器和二次仪器的应用联接 后续测量电路及其基本转换电路：交流电桥针对电阻应变、电感、电容量变化；LC电路针对电感、电容

51、量变化；运算放大器电路针对电容量变化、压电晶体电荷量输出；电压放大器针对电流、电压、感应电势、电平数字量的输出；电荷放大器针对压电晶体电荷量输出。构成完整的测试系统：在测量电路或信号调理放大电路或二次仪表之后，还要联接测试数据的显示、记录、存储或分析处理仪器，或联接控制系统。模拟量放大为标准信号后，可以并联示波器和记录存储仪器；或者后接附带示波器的专用测试数据分析仪器。标准信号经过 A/D 转换，进入计算机显示、存储，并由专门软件分析处理；数字量信号放大后，也可以直接进入专用测试数据分析仪器。第六章 信号调理、转换6.3 信号的滤波一、滤波的原理 滤波器是一种选频电路器件，可以使信号中特定的频

52、率成份通过，而极大地衰减或阻止其它不需要的频率成份。用途：滤除干扰噪声，进行信号的频率、频谱分析。信号须经过付氏变换在频域内滤波，“滤频”。根据滤波器的选频作用，分为：低通滤波器（测试技术常用）、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。四种滤波器的幅频特性，f1、f2称为截止频率。按元器件构成及其工作原理滤波器分为：RC 滤波器、LC 滤波器、晶体谐振滤波器、陶瓷滤波器，以及有源滤波器、无源滤波器，模拟滤波器、数字滤波器。本课程仅介绍模拟滤波器。实际滤波器的幅频特性在通带与阻带之间存在一个过渡带“斜边”，在过渡带，位于通带到阻带的信号受到由小到大的衰减。过渡带越窄、通带内滤波器对信号的衰减越小、阻

53、带内滤波器对信号的衰减越大，滤波器的性能越好，越接近理想滤波器。二、理想滤波器与实际滤波器 书上132页图6-19实际带通滤波器幅频特性，取（平均最大）幅值Ao/2处对应的频率为截止频率 fc1、fc2。频带宽 B=fc2-fc1，表示滤波器的分辨能力。通带越窄选频分辨率越高，但测量时的反应越慢，建立时间越长，若从信号中择取某一很窄的频率成分，需要足够的时间。纹波幅度表示幅频特性曲线的起伏变化，应越小越好。中心频率 fo=fc1fc2，品质因子Q=fo/B，Q越大，则相对带宽带宽越小，滤波器的选择性越好。三、常用 RC 滤波器 RC 电路构成，滤波器为一阶动态特性。作为低通滤波器，其幅频特性曲

54、线书上133页图6-20，当 f=1/2RC=1/2时，A(f)=1/2，即截止频率fc，改变RC参数，能改变截止频率。6.5 模拟信号的调制与解调一、调幅调制 信号的传输称为通信，以信道的不同分为有线通信和无线通信。大多需要传输传送的信号：包括音频、视频、工程测试信号，其频率相对较低，抗干扰能力较差，不适合在信道中直接传送，为提高信号的传输质量，一般的做法是将需要传输的信号基带信号基带信号，对适合在信道中传送的高高频信号（频率大于频信号（频率大于500500kHzkHz）亦称载波亦称载波进行某种方式的调制调制，调制如同“搭载”、“合成”，随后基带信号可以随同高频载波一起传送。调制方式：幅值调

55、制（调幅幅值调制（调幅 AMAM）用基带信号改变高频载波的时域幅值。角度调制角度调制又分为：频率调制（调频频率调制（调频 FMFM）用基带信号改变高频载波的角频率；相位调制（调相相位调制（调相 PMPM）用基带信号改变高频载波的相位。信号传输完，还须解调解调，即将基带信号与高频载波“分离”，“还原”基带信号。幅值调制方法：幅值调制方法：基带信号（测试获得的信号）为 x(t)，高频载波z(t)由标准信号发生器产生z(t)=coszt高频载波的频率z 十倍的基带信号频率。调制后的信号 xm(t)为乘法器中测试信号 x(t)与载波z(t)相乘xm(t)=Ao+x(t)z(t)=Ao+x(t)cosz

56、t 调幅原理示意图书上137139页图6-26 图6-29。幅值加大 Ao倍（直流分量）偏置调幅，目的是使调制后的信号xm(t)其幅值都0，以免原始基带信号 x(t)波形失真过调制，而导致解调后 x(t)信息丢失，由于 x(t)有可能0。调幅调制的解调方法调幅调制的解调方法同步解调法同步解调法：乘法器将已调制信号 xm(t)再次与载波z(t)相乘，输出为 xp(t)xp(t)=Ao+x(t)cosztcoszt=1/2Ao+x(t)(1+cos2zt)通过低通滤波器滤除频率为 2z的部分，xd(t)=1/2Ao+x(t)余下的系数部分xd(t)只改变原基带信号x(t)的幅值，不会导致x(t)失

57、真，而且通过加法器、放大器容易还原x(t)解调。实际的电路解调方法有相干解调法、同步解调法、相敏检波器解调等。书上76页图5-11，动态电阻应变仪工作原理，振荡器输出的电压即为高频载波，作为交流电桥的供桥电源；经过相敏检波器电路解调。第七章 信号处理初步7.1 数字信号处理 模拟信号处理系统由实现模拟运算功能的电路组成；数字信号处理系统由专用计算机数字信号处理器或计算机相关软件构成。数字信号处理的特点是处理离散数据，包括步骤：预先隔离直流分量、解调、滤除高频干扰；然后模拟信号数字化用离散的周期性时间续列脉冲与信号相乘，以及电压幅值离散（量化）通过 A/D 转换器。信号数字化过程中的每一步骤，都

58、可能引起原始测试信号和其蕴含信息的失真。一、时域采样、对应频域混叠和采样定理 时域采样即把连续的时间信号 x(t)离散化。书上145页图7-2，测试信号 x(t)，采样脉冲序列（梳状函数）为g(t)g(t)=comb(t，Ts)=(t-nTs)Ts脉冲周期间隔。采样后时域内信号xs(t)=x(t)g(t)=x(t)(t-nTs)，由于梳状函数(t-nTs)只在t=nTs时非0，所以xs(t)=x(nTs)(t-nTs)采样的关键是确定采样间隔Ts，即确定采样频率s或s。采样间隔Ts小采样频率高采样点数多信号丢失少但计算工作量大。时域采样相似于相似于连续信号 x(t)对采样函数g(t)调幅调制（

59、相乘，但无需使x(t)0，即不必将 x(t)放大Ao倍）。对应频域：Xs()=Fx(t)g(t)=1/2X()*G()由于G()=1/2Ts(2k/Ts)所以Xs()=1/TsX(ks)采样后的频谱Xs()以采样频率s=2/Ts作周期延拓，在各脉冲谱线位置重新构X()频谱图，书上146页图7-3时域采样及频谱。重构X()频谱图中图形边缘交叠称为混叠，频域失真。讨论：讨论：如果信号x(t)的频带是有限的（带限信号），其频率范围（m，m为截止频率），则当s2m，周期延拓的频谱基本基本不会相互重叠亦即“混叠”，称为理想采样。若s2h，在s选定后，要提高频率分辨率就必须增加采样数据点N=s/从而增加计

60、算工作量。可以只提高需要的局部频段中的频率分辨率，以减少计算工作量。在分析简谐信号时，需要了解某特定频率 处的频谱，希望采样点谱线落在上，减小不一定能做到，做到的条件是使/=整数，截取的信号长度T正好等于信号周期T的整数倍，分析谱线才能落在简谐信号的频率上。7.3 相关分析及其应用一、相关分析 时域内的相关分析是分析两个随机变量之间，或两个信号之间，或一个信号在一定时移（时间间隔）前后之间的关系，波形关系。定义信号x(t)的自相关函数Rx()或Rxx()随机信号随机信号：Rx()=lim1/2Tx(t)x(t+)dt积分限：-T，T；T。周期信号周期信号：Rx()=1/Tox(t)x(t+)d

61、t积分限：-To/2，To/2。非周期信号非周期信号：Rx()=x(t)x(t+)dt积分限：-T，T。时移=0时Rx()为最大：Rx(0)=x(t)dt=x均方值，信号的功率，x(t)与x(t+)不存在相似性，彼此无关，Rx()0。例：求x(t)=xsin(t+)的自相关函数，是周期函数Rx()=1/Txsin(t+)sin(t+)+dt=x/2cos，Rx()保留了原信号的幅值和频率信息，丢失了初相位信息；Rx(0)=x/2为最大值，而且Rx()不随的增加而衰减至0。自相关分析可以有效地检测出信号中有无周期成分。只要信号中含有周期成分，其自相关函数在很大时都不衰减，并且具有明显的周期性；不

62、包含周期成分的信号，随增大自相关函数衰减近0。书上157页图7-12，图例四种典型信号的自相关函数图形。图7-13，某零件的表面粗糙度含有周期性变化的因素。时域中的相关分析被用来从噪声背景下提取有用的信息。定义两个信号x(t)和y(t)的互相关函数Rxy()或Ryx()：随机信号随机信号：Rxy()=lim1/2Tx(t)y(t+)dt积分限：-T，T；T。Ryx()=lim1/2Tx(t+)y(t)dt 周期信号周期信号：Rxy()=1/Tox(t)y(t+)dt积分限：-To/2，To/2。非周期信号非周期信号：Rxy()=x(t)y(t+)dt积分限：-T，T。如果两个信号x(t)和y(

63、t)是同频率的周期信号或者包含有同频率的周期成分，即使，其互相关函数也不收敛并会出现该频率的周期成分；如果两个信号含有不同频率的周期成分，则两者不相关Rxy()=Ryx()=0。例：求信号x(t)=xsin(t+)和y(t)=ysin(t+)的互相关函数Rxy()=xy/2cos()该两个信号的均值分别为0，Rxy()保留了同频率、相位差的信息。例：求信号x1(t)=xsin(1t+)和y1(t)=ysin(2t+)的互相关函数，其中12。根据三角函数的正交性可得Rxy()=0。结论：同频相关，不同频无关结论：同频相关，不同频无关。工程应用：将激振信号和所测得的响应信号进行互相关（不必用时移，

64、即取=0），就可以得到由激振而引起的响应幅值和相位差，消除干扰。称为相关滤波相关滤波。二、功率谱分析（频域内）信号x(t)的自功率谱密度函数Sx()定义：Sx()=Rx()dRx()=1/2Sx()d与的积分限：-，。Sx()与Rx()构成付氏变换对，Sx()中包含着Rx()的全部信息。当=0时：Rx(0)=1/2x(t)dt=1/2Sx()d巴塞伐尔定理在时域中计算的信号总能量等于在频域中计算的信号总能量，能量公式x(t)dt=|X()|dSx()反映信号x(t)的频域结构，与X()不同的是Sx()所反映的是信号在频域幅值的平方，信号在频域的能量、功率大小，因此能够更加突显信号频域结构的特征

65、，书上162图7-18。另可以证明，若输入为x(t)，输出为y(t)，线性系统的输入输出之间还存在关系：Sy()=|H()|Sx()H()为线性系统的频响函数。信号x(t)和y(t)的互功率谱密度函数Sxy()定义：Sxy()=Rxy()dRxy()=1/2Sxy()dSxy()与Rxy()构成付氏变换对，Sxy()中同样包含着Rxy()的全部信息。可以证明，线性系统的互功率谱密度函数Sxy()与自功率谱密度函数Sx()之间存在关系：Sxy()=H()Sx()第九章 振动测量简介 9.1 概述一、振动测量内容 第一类：测量振动基本参数（加速度大小、振动频率、振动峰值、幅频关系等）；第二类：测量

66、结构振动特性参数（也称模态参数：固有频率等）；第三类：进行机械强度刚度试验。二、振动测量目的 测定振级；寻找振源；提取机械设备故障信息；研究隔振措施和方法；产品的环境条件模拟和质量检测试验。9.2 振动测量用传感器（拾振器）一、传感器类型（按其工作原理）：自感式电感涡流传感器自感式电感涡流传感器动态测量位移；电容式（极距变化型）传感器电容式（极距变化型）传感器动态测量位移；以上传感器可作为非接触式测量。磁电式速度传感器测量速度；压电式加速度传感器测量振动加速度；压阻式加速度传感器测量振动加速度；激振锤前端动态测力传感器直接作用被测物体，后端加速度测量传感器（均为压电式）二者复合一体；以上传感器做接触式测量。二、传感器所测的振动性质 分为绝对式和相对式。绝对式测振绝对式测振传感器传感器惯性式传感器，其输出描述被测物体的绝对振动；传感器固定于被测物体上随同振动，内部如同“弹簧-质量系统”感受振动（压电式传感器中的质量块M）。相对式测振相对式测振传感器传感器，其输出描述被测物体之间（运动物体相对于静止物体）的相对振动；传感器固定于作相对运动的二物体之一上，而传感器内的测量件可与壳体分离，其固