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. 基本概念：测试、测量、试验；信号、信息2测量系统的一般构成及每一部分的作用。 信号调理环节的作用。3. 测试工作面临的3个任务和涉及的3方面知识。第1章 测量技术基础知识.1. 基本概念：量、量纲、量值；基本量和导出量； 2. SI基本单位，SI词头、倍数单位、分数单位。3. 测量、计量和测量4. 基准（国家基准、副基准、工作基准）、计量标准、工作计量器具。5. 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。6. 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）7. 测量误差的定义、分类（随机误差、系统误差和粗大误差；器具误差、方法误差、调整误差、观测误差和环境误差；绝对误差、相对误差、分贝误差和引用误差）8. 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。7样本平均值、样本标准差、样本平均值的标准偏差 8测量结果的3种表达方式（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：样本特征量代替总体特征量 （2）连续信号与离散信号；（3）能量信号与功率信号；(4) 时限信号与频限信号；(5) 实信号和复信号 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） 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。如测地下输油管道破损位置。6. 信号的频谱（1）周期信号与离散频谱 周期信号的频谱特点和求取方法（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。掌握典型周期信号的单边频谱（方波、三角波、锯齿波等）的绘制（已知傅里叶级数）。(2) 准周期信号具有离散频谱(3) 非周期信号的频谱是连续的；非周期信号（准周期信号和瞬变非周期信号）的频谱特点和求取方法（傅立叶变换），典型非周期信号（矩形窗函数（sinc函数）、函数（强度为1的均匀谱）等）的频谱特点。 7随机信号的频谱 自功率谱、互功率谱、相干函数的定义和物理意义8. 模拟信号的数字化分析（1） 模拟信号数字化分析过程：模拟信号预处理（抗混叠滤波、幅值适调）、模/数转换、数字分析。（2） 时域采样和频谱混叠：采样定理（3） 时域截断（加窗）和能量泄漏（选合适（窄主瓣，小旁瓣）的窗函数：矩形、三角形、汉宁窗、海明窗、指数窗）（4） DFT和FFT：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(1) 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）(2) 频率特性（幅频特性、相频特性）函数的定义和图示法（奈奎斯特图、伯德图）。频率响应函数（输入为简谐信号）。4 一阶系统、二阶系统的频率特性（传递函数、公式中变量的含义）的应用(求稳态输出，求幅值误差和相位误差)例：求输入为（A为直流分量）的稳态输出？5 测试系统对任意输入的响应 系统对输入的响应等于输入和其单位脉冲响应函数的卷积 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 机械式传感器的工作原理、特点和应用。3 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（工作原理和灵敏度的区别）？4 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，属于自感型传感器）和应用（非接触动态测量，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）和涡流式传感器属于自感型，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；电荷放大器的两个作用(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：光电导效应光电池：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。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）2 直流电桥的平衡条件、两种工作方式（零值法和偏值法）偏值法直流电桥的输出：电桥的和差特性（相邻相减，相对相加）及其应用（结合应变片，测悬臂梁的受力） 偏值法直流电桥的三种连接方式及其输出、灵敏度。3 交流电桥的平衡条件Z1Z3=Z3Z4（模平衡、相位平衡）4 滤波器的定义、用途（滤除不想要的频率成分）和分类；理想的低通、高通、带通、带阻滤波器的幅频特性； 5 实际滤波器的基本特性参数。通带、阻带、截止频率、过渡带、中心频率、带宽、纹波幅度、品质因素、倍频程选择性和滤波器因素6 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）7 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。8 调幅：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）。9. 调频波和调相波的表达式。瞬时相位和瞬时角频率之间的关系。10.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. 振动测量的内容和方法，激振设备种类以及激振类型，常用的振动测量传感器的工作原理。拾振器。2. 表面粗糙度和形位误差的定义。表面粗糙度的评定参数和测量方法。直线度误差的测量方法和评定方法。高度特征参数（轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry）、间距特征参数（Sm、S）和形状特征参数；测量方法：光切法、比较法、干涉法、针描法用水平仪测量导轨直线度误差的原理3. 常用的热膨胀式温度计（玻璃管液体温度计、双金属温度计和压力式温度计）的工作原理、特点和应用。4. 热电阻的分类和工作原理5. 热电偶的工作原理。6. 常用的流体压力传感器的工作原理；常用的流体体积流量传感器的工作原理。