《機械工程測試技術》復習

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1、地 點 專 業(yè) 人 數(shù) 班 級 地 點 專 業(yè) 人 數(shù) 班 級A301 機 械 工 程 及 自 動 化 30 411101 A402 機 械 工 程 及 自 動 化 30 411110A302 機 械 工 程 及 自 動 化 33 411102 A403 機 械 工 程 及 自 動 化（ 工 科 試 驗 班 ） 27 411111A303 機 械 工 程 及 自 動 化 32 411103 A404 車 輛 工 程 35 421101A305 機 械 工 程 及 自 動 化 32 411104 A406 車 輛 工 程 36 421102A306 機 械 工 程 及 自 動 化 34 4111

2、05 A407 車 輛 工 程 37 421103A307 機 械 工 程 及 自 動 化 36 411106 A410 車 輛 工 程 36 421104A308 機 械 工 程 及 自 動 化 29 411107 A412 車 輛 工 程 35 421105A309 機 械 工 程 及 自 動 化 32 411108 B414 車 輛 工 程（ 工 科 試 驗 班 ） 28 421106A310 機 械 工 程 及 自 動 化 31 411109 B415 20 重 修 及 選 修2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 1 機 械 工 程 測 試 技

3、術 考 試 安 排考 試 時 間 ： 5月 8日 18:0020:00； 考 試 地 點 ： 逸 夫 樓 ；請 參 加 考 試 的 學 生 攜 帶 好 本 人 有 效 的 身 份 證 件 。 2 一 、 基 本 概 念測 量 、 測 試 、 測 試 基 本 任 務 、 測 試 系 統(tǒng) 組 成 ；傳 感 器 、 信 號 、 信 號 調 理 、 信 號 處 理 ；量 值 、 量 綱 、 法 定 計 量 單 位 、 基 準 和 標 準 ；測 量 方 法 、 測 量 誤 差 、 量 程 、 測 量 范 圍 、 漂 移 ；傳感器 信號調理 傳輸 信號處理 顯示記錄 激 勵 裝 置 反 饋 、 控 制 觀

4、 察 者被 測對 象 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 3 二 、 信 號 的 分 類 信 號分 類 確 定 性 信 號隨 機 信 號 連 續(xù) 信 號離 散 信 號 能 量 信 號功 率 信 號 周 期 信 號非 周 期 信 號 準 周 期 信 號 瞬 變 非 周 期 信 號 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 4 三 、 信 號 的 時 域 描 述 和 頻 域 描 述時 域 描 述 ； 頻 域 描 述 ； 基 頻 ； n 次 諧 波 ；周 期 信 號 傅 里 葉 級 數(shù) 三 角 函 數(shù) 展 開 離 散 單

5、邊 頻 譜 1 000 )sincos()( n nn tnbtnaatx 周 期 信 號 傅 里 葉 級 數(shù) 復 指 數(shù) 展 開 式 連 續(xù) 雙 邊 頻 譜 n tjnnectx 0)( 瞬 變 非 周 期 信 號 與 連 續(xù) 頻 譜dtetxX tj )(21)( dtetxfX ftj 2)()( 1 00 )sin()( n nn tnAatx dtetxTc TT tjnn 2/ 2/0 00 0)(1 deXtx tj )()( dfefXtx ftj 2)()( dedtetxtx tjtj )(21()( 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基

6、 礎 5 四 傅 里 葉 變 換 的 主 要 性 質 1、 奇 偶 虛 實 性 2、 對 稱 性3、 時 間 尺 度 改 變 特 性 4、 時 移 和 頻 移 特 性 5、 卷 積 定 理 6、 微 分 和 積 分 特 性 )()( Xtx )()( fxtX )(1)( kfXkktx 020 )()( ftjefXttx )()( 02 0 ffXetx tfj )()()()( 2121 fXfXtxtx )()()()( 2121 fXfXtxtx )()2()( fXfjdttdx )(21)( fXfjdttxt 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術

7、 基 礎 6 五 、 幾 種 典 型 信 號 的 頻 譜1、 矩 形 窗 函 數(shù) 的 頻 譜2、 函 數(shù) 及 其 頻 譜3、 正 、 余 弦 函 數(shù) 的 頻 譜 密 度 函 數(shù)4、 周 期 單 位 脈 沖 序 列 的 頻 譜 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 7 六 、 測 試 裝 置 的 基 本 特 性1、 線 性 系 統(tǒng) 時 不 變 線 性 系 統(tǒng) (定 常 數(shù) 線 性 系 統(tǒng) )2、 主 要 性 質 疊 加 原 理 、 比 例 特 性 、 頻 率 保 持 性 3、 有 關 測 試 和 測 試 裝 置 的 若 干 概 念 準 確 度 ； 頻 率

8、范 圍 ； 信 噪 比 ； 動 態(tài) 范 圍4、 測 量 裝 置 的 特 性 ： 靜 態(tài) 特 性 、 動 態(tài) 特 性 、 負 載 特 性 、 抗 干 擾 性 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 8 七 、 測 量 裝 置 的 靜 態(tài) 特 性線 性 度 靈 敏 度 、 鑒 別力 、 分 辨 力 回 程 誤 差 穩(wěn) 定 度和 漂 移 靜 態(tài) 特 性 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 9 八 、 測 量 裝 置 的 動 態(tài) 特 性1、 傳 遞 函 數(shù) 、 頻 率 響 應 函 數(shù) 、 脈 沖 響 應 函 數(shù)2、 環(huán) 節(jié)

9、 串 聯(lián) 、 并 聯(lián)3、 一 階 系 統(tǒng) 及 特 性4、 二 階 系 統(tǒng) 及 特 性5、 系 統(tǒng) 對 任 意 輸 入 和 單 位 階 躍 輸 入 的 響 應6、 不 失 真 測 試7、 測 量 裝 置 動 態(tài) 特 性 的 測 量8、 負 載 效 應9、 測 量 裝 置 的 抗 干 擾 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 10 九 、 傳 感 器1、 定 義 、 分 類 、 物 性 型 傳 感 器 、 結 構 型 傳 感 器2、 電 阻 式 傳 感 器 ； 3、 電 感 式 傳 感 器4、 電 容 式 傳 感 器 ； 5、 壓 電 式 傳 感 器6、 磁

10、 電 式 傳 感 器 ； 7、 霍 爾 元 件8、 固 態(tài) 圖 像 傳 感 器 ； 9、 其 它10、 傳 感 器 選 用 原 則 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 11 十 、 電 橋信 號 調 理直 流 電 橋 及 平 衡 條 件交 流 電 橋 及 平 衡 條 件不 平 衡 電 橋平 衡 電 橋 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 12 十 一 、 調 制 與 解 調調 制 ； 解 調調 幅 及 解 調整 流 檢 波 和 相 敏 檢 波調 頻 及 解 調 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工

11、程 測 試 技 術 基 礎 13 xm(t) A B C Rf cufD1D2 D3 D4 123 45 dy(t)txm(t)0 a b tx (t)0 y (t) t0 tuf0 a b圖 4-13 相 敏 檢 波y (t) t0 x相 敏 檢 波 時 ， 對 原 信 號 可 不 必 再 加 偏 置 。 電 路 設 計 變 壓 器 B二次 輸 出 電 壓 比 A二 次 輸 出 電 壓 大 。 相 敏 檢 波 原 理 說 明 。 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 14圖 4-21 鑒 頻 器 原 理 （ P139） uf uoua C2 R2 幅

12、值 檢 波 部 分頻 率 電 壓 線性 變 換 部 分 a)R1C10H(f) ff0 Ua t0 xb) 0 t2f 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 15 十 二 、 濾 波 器濾 波 器 分 類 ：低 通 濾 波 器 ； 高 通 濾 波 器 ； 帶 通 濾 波 器 ； 帶 阻 濾 波 器理 想 濾 波 器 ：實 際 濾 波 器 及 特 征 參 數(shù) ：截 止 頻 率 ； 帶 寬 ； 紋 波 ； 幅 度 ； 倍 頻 程 選 擇 ； 濾 波 器因 數(shù)恒 帶 寬 比 濾 波 器 ：品 質 因 數(shù) 、 倍 頻 程 ； 上 下 截 止 頻 率 ； 帶 寬

13、； 中 心 頻 率恒 帶 寬 濾 波 器 ： 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 16 十 三 、 信 號 處 理基 本 概 念 ： 信 號 分 析 、 數(shù) 字 化 問 題 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 17 離 散 傅 立 葉 變 換 的 圖 解 推 演 t tx 0 f fX 0 t tn sT0 sT/10sT/1 fn f ttxtx n1 0 t f ffXfX n1 0 sT/1sT/1 mfmf mfmf t f0

14、 0 tu fU2/T2/T )a)b tutxtx 12 0 t f fUfXfX 12 0 sT/1sT/1 mfmf tk 0 fT/10 t tk f ffXfX k 23 0N ttxtx n 23 0N t )c )d )e)f )g a)模 擬 信 號 及 其 傅 立 葉 變 換b)采 樣 信 號 及 其 傅 立 葉 變 換 c)離 散 信 號 及 其 傅 立 葉 變 換 d)矩 形 窗 函 數(shù) 及 其 傅 立 葉 變換 e)矩 形 窗 函 數(shù) 采 樣 信 號 及 其傅 立 葉 變 換 f)頻 域 采 樣 函 數(shù) 及 其 傅 立 葉逆 變 換 g)離 散 信 號 傅 立 葉 變

15、換 離 散 傅 立 葉 變 換 步 驟 ：1） 時 域 采 樣2） 時 域 截 斷3） 頻 域 采 樣 時 域 采 樣 引 起 頻 域 周 期 化頻 域 采 樣 引 起 時 域 周 期 化當 窗 函 數(shù) 的 寬 度 T 時 ，sinc函 數(shù) 就 變 成 函 數(shù) 。由 于 T不 夠 寬 帶 來 誤 差 從而 產 生 波 紋 和 泄 漏信 號 時 域 、 頻 域 的 離 散 化導 致 時 域 、 頻 域 的 周 期 化 18 十 三 、 信 號 處 理基 本 概 念 ： 隨 機 信 號 、 相 關 系 數(shù)自 相 關 函 數(shù)性 質 ： 范 圍 ； 最 大 值 ； 偶 函 數(shù) ； 很 大 時 不 確

16、定 性 ； 周 期 信 號 保 留 了 頻 率 和 幅 值 而 丟 失 了 相 位 信 息互 相 關 函 數(shù)性 質 ： 范 圍 ； 最 大 值 ； 非 偶 函 數(shù) ； 周 期 信 號 保 留 了頻 率 、 幅 值 、 相 位 差 信 息 TTx dttxtxTR 0 )()(1lim)( TTxy dttytxTR 0 )()(1lim)( 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 20A 一 般 , 任 意 兩 個 復 數(shù) 不 能 比 較 大 小 。 復 數(shù) z 的 實 部 Re(z) = x ; 虛 部 Im(z) = y . (real part) (

17、imaginary part)0| 22 yxz 復 數(shù) 的 模1 2 1 2 1 2 1 1 1 2 2 2, , ,0 Re( ) Im( ) 0z z x x y y z x iy z x iyz z z 其 中 判 斷 復 數(shù) 相 等定 義 對 任 意 兩 實 數(shù) x、 y ,稱 z=x+iy或 z=x+yi為復 數(shù) 。 稱 為 虛 單 位 。其 中 ii ,1 2 一. 復數(shù)的概念 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 21 1. 點的表示此 時 ， 表 示的 點，可 用 平 面 上 坐 標 為復 數(shù) .)( Pyxiyxz 平 面復 平 面

18、或平 面 虛 軸軸實 軸軸 zyx )( yxPiyxz ，復 平 面 上 的 點點 的 表 示 ：A 數(shù) z與 點 z同 義 . 二 .復 數(shù) 的 幾 何 表 示 ),( ),(),( yxPiyxz yxyxP 平 面 上 的 點一 對 有 序 實 數(shù)任 意 點 系 ， 則在 平 面 上 取 定 直 角 坐 標 ),( yxiyxz 一 對 有 序 實 數(shù)易 見 ， 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 22 . ,)( iyxzOP yxOPyxPiyxz 表 示可 用 向 量 ，點2. 向量表示法A 00 OPz z yxrOPz Arg: ,|

19、 22 記 作輻 角模 ： o xy (z) P(x,y)rz xy 稱 向 量 的 長 度 為 復 數(shù) z=x+iy的 模 或 絕 對 值 ；以 正 實 軸 為 始 邊 , 以 為 終 邊 的 角 的弧 度 數(shù) 稱 為 復 數(shù) z=x+iy的 輻 角 .(z0時 )OP向 量2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 23 輻 角 無 窮 多 ： Arg z=0+2k， k Z，xyzz /)Argtan(0 時 ， 0把 其 中 滿 足 的 0稱 為 輻 角 Argz的 主 值 ，記 作 0=argz。 A z=0時 ， 輻 角 不 確 定 。 0,0 0

20、,0arctan 0,02 ,0arctanarg yx yxxy yx Ryxxyz 計 算argz(z0) 的 公 式2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 24o x y (z) z1 z2 z1+z2z2- z1 1212 1212 )(: zzzz zzzz 三 角 不 等 式由 此 得 由 向 量 表 示 法 知 之 間 的 距 離與點 2112 zzzz 3. 三角表示法 )sin(cos irz 得由 sincosry rx 4. 指數(shù)表示法得公 式再 由 sincos :ie Euleri irez2021年 5月 30日 星 期 日 機

21、 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 25 tjmtjmtjetje tjtjtj eAIeAIjeAReAR ttAjttA ttAjttA tjAtAAe tjte tjte 2222 sinsin2coscos2 sinsin2coscos2 sincos sincos sincos - 0 ReIm AtjeA 2t t- tjeA 2 正 負 頻 率 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 26Re Im ReReIm Imt tt t)sin(21 t)sin(21-)-sin(21 tt )(cos21 t )(cos21)-(cos21 t

22、t 21 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 27 i ii m mmn nn nn n nnn nnn nnnn nnn n nn tiAa tmAtnAa AAnm tnAtnAa tntnAa tntnAa tnAatx 0 00 mm 00 00 00 0 -sin21 sin21sin21 sin21sin21 sin21sin21 sin21sin21 sin 0 110 110 10 10 10 ；令 ： 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 nRnInnnjnnInRn nnnnnn ntjnn

23、n nnn nnnnn nnnn nnnnnn nn ccAcecjccc jbacjbacacec abbaAtnAa babaAtnAa tnbtnaatx n arctan21 2121 tancos tansin sincos 001 2200 1 2200 1 000 0 ； ； ； ； 28 傅 立 葉 級 數(shù) 和 頻 譜 圖 nnA ； 相 頻 圖 ：幅 頻 圖 ： ; nInR nn ccc ； 虛 幅 頻 圖 ：實 幅 頻 圖 ： ； 相 頻 圖 ：幅 頻 圖 ：2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 29 10 00 1 0 00 00

24、0 2121 2121 n tjnnntjnnn nnnnnnn n tjnntjnntjnn ejbaejbac jbacjbacac ececcectx ；實 頻 譜 圖 與 縱 軸 偶 對 稱 ， 虛 頻 譜 圖 與 縱 軸 奇 對 稱 。cnR 1/2an1/2an cnI 1/2b n1/2bn2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 30 從 傅 立 葉 變 換 到 拉 普 拉 斯 變 換 ： dtetxX tj )()(e- t x(t) 的 付 氏 變 換 為 dtetxdtetxe tjtjt )()()( 上 述 積 分 是 (+j )的

25、 函 數(shù) ， 令 dtetxjX tj )()()( 拉 普 拉 斯 變 換 與 傅 立 葉 變 換傅 立 葉 變 換e- t x(t)， 為 實 常 數(shù) (A) 如 果 積 分 不 收 斂 ， 則 x(t)的 傅 里 葉 變 換 不 存 在 。 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 31 拉 普 拉 斯 變 換付 氏 逆 變 換 為 dejXtxe tjt )(21)(兩 邊 同 乘 e t dejXtx tj )()(21)( (B) 令 jdsd js (A)(B)兩 式 為 dtetxsX st)()( jj stdsesXjtx )(21)(即

26、 存 在 關 系 )()( sXtx 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 32 若 ， 則 有 :0 s j ( ) ( ) j tX j x t e dt 這 就 是 的 傅 里 葉 變 換 。( )x t表 明 ： 連 續(xù) 時 間 傅 里 葉 變 換 是 雙 邊 拉 普 拉 斯 變 換在 或 是 在 軸 上 的 特 例 。0 j 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 33 ( ) ( ) ( ) t j t t j tX s x t e e dt x t e e dt ( ) tF x t e 由 于 所 以

27、 拉 氏 變 換 是 對 傅 立 葉 變 換 的 推 廣 ， 的拉 氏 變 換 就 是 的 傅 立 葉 變 換 。 只 要 有 合適 的 存 在 ， 就 可 以 使 某 些 本 來 不 滿 足 狄 里 赫 利條 件 的 信 號 在 引 入 后 滿 足 該 條 件 。 即 有 些 信號 的 傅 氏 變 換 不 收 斂 而 它 的 拉 氏 變 換 存 在 。 這 表明 拉 氏 變 換 比 傅 立 葉 變 換 有 更 廣 泛 的 適 用 性 。( )x t te ( ) tx t e 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 34 傅 里 葉 變 換 和 拉 普

28、拉 斯 變 換 的 意 義傅 立 葉 變 換 就 是 把 一 個 信 號 ， 分 解 成 無 數(shù) 的 正 弦波 （ 或 者 余 弦 波 ） 信 號 。 并 確 定 每 個 正 弦 波 的 幅度 和 每 個 正 弦 波 之 間 的 相 位 差 。傅 里 葉 變 換 簡 單 通 俗 理 解 就 是 把 看 似 雜 亂 無 章 的信 號 考 慮 成 由 一 定 振 幅 、 相 位 、 頻 率 的 基 本 正 弦（ 余 弦 ） 信 號 組 合 而 成 ， 傅 里 葉 變 換 的 目 的 就 是找 出 這 些 基 本 正 弦 （ 余 弦 ） 信 號 中 振 幅 較 大 （ 能量 較 高 ） 信 號 對

29、應 的 頻 率 ， 從 而 找 出 雜 亂 無 章 的信 號 中 的 主 要 振 動 頻 率 特 點 。 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 35 拉 普 拉 斯 變 換 （ Laplace Transform)， 是 工 程 數(shù) 學 中 常 用 的 一種 積 分 變 換 。它 是 為 簡 化 計 算 而 建 立 的 實 變 量 函 數(shù) 和 復 變 量 函 數(shù) 間 的 一 種 函數(shù) 變 換 。拉 普 拉 斯 變 換 的 這 種 運 算 步 驟 對 于 求 解 線 性 微 分 方 程 尤 為 有 效 。在 經(jīng) 典 控 制 理 論 中 ， 對 控 制 系

30、統(tǒng) 的 分 析 和 綜 合 ， 都 是 建 立 在 拉普 拉 斯 變 換 的 基 礎 上 的 。引 入 拉 普 拉 斯 變 換 的 一 個 主 要 優(yōu) 點 ， 是 可 采 用 傳 遞 函 數(shù) 代 替 微分 方 程 來 描 述 系 統(tǒng) 的 特 性 。 這 就 為 采 用 直 觀 和 簡 便 的 圖 解 方 法來 確 定 控 制 系 統(tǒng) 的 整 個 特 性 （ 見 信 號 流 程 圖 、 動 態(tài) 結 構 圖 ） 、分 析 控 制 系 統(tǒng) 的 運 動 過 程 （ 見 奈 奎 斯 特 穩(wěn) 定 判 據(jù) 、 根 軌 跡 法 ） ，以 及 綜 合 控 制 系 統(tǒng) 的 校 正 裝 置 （ 見 控 制 系 統(tǒng)

31、校 正 方 法 ） 提 供 了可 能 性 。拉 普 拉 斯 變 換 在 工 程 學 上 的 應 用 ： 應 用 拉 普 拉 斯 變 換 解 常 變 量齊 次 微 分 方 程 ， 可 以 將 微 分 方 程 化 為 代 數(shù) 方 程 ， 使 問 題 得 以 解 決 。 在 工 程 學 上 ， 拉 普 拉 斯 變 換 的 重 大 意 義 在 于 ： 將 一 個 信 號從 時 域 上 ， 轉 換 為 復 頻 域 （ s域 ） 上 來 表 示 ； 在 線 性 系 統(tǒng) ， 控制 自 動 化 上 都 有 廣 泛 的 應 用 。2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 36

32、 單 邊 拉 普 拉 斯 變 換 ： 0ds，sesXj21tx dtetxsX 0ttx stst0 )(時存在，則只在如果 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 37 初 始 條 件 的 影 響 ： 00 0 0 00 000 xssX dtetxsx dtestxetx dtetxdtetxdtedttdx vuuvvuvuvuuv xssXdttdxsXtx st stst ststst由證 明 ： ， 則若 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 38 拉 氏 變 換 性 質 ： )()( )()( 22

33、11 sXtx sXtx )()()()( 2121 sbXsaXtbxtax （ 2） 時 域 微 分 性 質 )()( sXtx )()( ssXdttdx （ 3） 時 域 積 分 性 質 （ 1） 線 性 性 質 )()( sXtx )(1)(0 sXsdttxt 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 39 一 傳 遞 函 數(shù) （ 系 統(tǒng) 傳 輸 特 性 復 數(shù) 域 表 現(xiàn) ） 取 拉 氏 變 換 得 ， )()()()( sGsXsHsY h (2-13) 0111 0111)( asasasa bsbsbsbsH nnnn mmmm 其 中

34、js 為 復 變 量 )(sGh 是 與 輸 入 和 系 統(tǒng) 初 始 條 件 有 關 的 )(sH 稱 為 系 統(tǒng) 傳 遞 函 數(shù) ， 反 映 系 統(tǒng) 本 身 特 性 。 若 初 始 條 件 全 為 零 ， 即 0)( sGh使 得 )( )()( sX sYsH (2-14) )( )()()( 01111 tyadttdyadt tydadt tyda nnnnnn )()()()( 01111 txbdttdxbdt txdbdt txdb mmmmmm (2-1) 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 40 系 統(tǒng) 對 單 位 階 躍 輸 入 的

35、 響 應 單 位 階 躍 輸 入 為 10)(tx其 L氏 變 換 為 0 0 11)()( sesdtedtetxsX ststst一 階 系 統(tǒng) 傳 遞 函 數(shù) 11)( ssH 一 階 系 統(tǒng) 輸 出 為 111)()()( sssHsXsY 00tt 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 41 一 階 系 統(tǒng) 輸 出 111)()()( sssHsXsY 改 變 形 式 為 L氏 反 變 換 11 s ateas 1 tes 111 一 階 系 統(tǒng) 輸 出 為 tety 1)( （ 2-40） 11111)( sssssY 2021年 5月 30

36、日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 42 二 階 系 統(tǒng) 傳 遞 函 數(shù) 二 階 系 統(tǒng) 輸 出 為 nnnsssH 22 22)( nn nnss ss ssssHsXsY 22 22 22 21 21 te at sin 22 as te at cos 22 as as)sin(11)( 22 tety dtn2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 43 交 流 穩(wěn) 壓 器 低 通 濾 波 器 隔 離 穩(wěn) 壓 器 整 流 器 濾 波 器 穩(wěn) 壓 電 路 1前 置 放 大 器 穩(wěn) 壓 電 路 2 信 道 通 道 穩(wěn) 壓 電 路 3A/

37、D邏 輯 電 路合 理 的 供 電 系 統(tǒng)供 電 系 統(tǒng) 的 抗 干 擾 措 施 應 用 時 有 順 序 嗎 ？ 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 44電 阻 應 變 片 圖 3-11 動 態(tài) 電 阻 應 變 儀 框 圖 為 什 么 振 蕩 器 相 當 于 乘 法 器 ？ 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 45 雙 螺 旋 管 圈 差 動 型 傳 感 器 常 接 于 電 橋 兩 個 橋 臂 上 ，線 圈 電 感 L1、 L2隨 鐵 心 位 移 而 變 化 ， 其 輸 出 特 性如 圖 (3-14)所 示 。

38、 圖 3-14 雙 螺 管 線 圈 差 動 型 電 橋 電 路 及 輸 出 特 性b)0 xL1L、 uL2 ua) uL2L1x 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 46 3-7 一 個 電 容 測 微 儀 ， 其 傳 感 器 的 圓 形 極 板 半 徑 r 4mm， 工 作 初 始 間 隙 =0.3mm， 問 ： 1） 工 作 時 ，如 果 傳 感 器 與 工 件 的 間 隙 變 化 量 1m時 ， 電容 變 化 量 是 多 少 ？ 2） 如 果 測 量 電 路 的 靈 敏 度S1=100mV/pF， 讀 數(shù) 儀 表 的 靈 敏 度 S2=5格 /

39、mV， 在 1m時 ， 讀 數(shù) 儀 表 的 指 示 值 變 化 多 少 格 ？解 ： 1） 0 0 0 0 20 0 0 0 012 3 2 63 215 3( )8.85 10 1 (4 10 ) ( 1 10 )(0.3 10 )4.94 10 F 4.94 10 pFA A A AC 2） B=S1S2C=1005(4.9410-3)2.47格2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 47 4-2 有 人 在 使 用 電 阻 應 變 儀 時 ， 發(fā) 現(xiàn) 靈 敏 度 不 夠 ， 于 是試 圖 在 工 作 電 橋 上 增 加 電 阻 應 變 片 數(shù) 以 提

40、 高 靈 敏 度 。 試問 ， 在 下 列 情 況 下 ， 是 否 可 提 高 靈 敏 度 ？ 說 明 為 什 么 ？1） 半 橋 雙 臂 各 串 聯(lián) 一 片 ；2） 半 橋 雙 臂 各 并 聯(lián) 一 片 。解 答 ： 電 橋 的 電 壓 靈 敏 度 為 即 電 橋 的 輸 出 電 壓 和 電 阻 的 相 對 變 化 成 正 比 。 由 此 可 知 ：1） 半 橋 雙 臂 各 串 聯(lián) 一 片 ， 雖 然 橋 臂 上 的 電 阻 變 化增 加 1倍 ， 但 橋 臂 總 電 阻 也 增 加 1倍 ， 其 電 阻 的 相 對 變 化沒 有 增 加 ， 所 以 輸 出 電 壓 沒 有 增 加 ， 故 此

41、 法 不 能 提 高 靈敏 度 ； 2） 半 橋 雙 臂 各 并 聯(lián) 一 片 ， 橋 臂 上 的 等 效 電 阻 變 化和 等 效 總 電 阻 都 降 低 了 一 半 ， 電 阻 的 相 對 變 化 也 沒 有 增加 ， 故 此 法 也 不 能 提 高 靈 敏 度 。 o/US R R 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 48 4-7 試 從 調 幅 原 理 說 明 ， 為 什 么 某 動 態(tài) 應 變 儀的 電 橋 激 勵 電 壓 頻 率 為 10kHz， 而 工 作 頻 率 為0 1500Hz？解 答 ： 為 了 不 產 生 混 疊 ， 以 及 解

42、調 時 能 夠 有 效地 濾 掉 高 頻 成 分 ， 要 求 載 波 頻 率 為 5 10倍 調 制信 號 頻 率 。 動 態(tài) 應 變 儀 的 電 橋 激 勵 電 壓 為 載 波 ，頻 率 為 10kHz， 所 以 工 作 頻 率 （ 即 允 許 的 調 制信 號 最 高 頻 率 ） 為 0 1500Hz是 合 理 的 。 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 49 3-4 有 一 電 阻 應 變 片 ， 其 靈 敏 度 Sg=2， R=120，設 工 作 時 其 應 變 為 1000 ， 問 R=？ 將 此 應 變 片接 成 如 圖 所 示 電 路 ，

43、 試 求 1） 無 應 變 時 電 流 表 示 值 ；2） 有 應 變 時 電 流 表 示 值 ； 3） 電 流 表 指 示 相 對 變化 量 ； 4） 試 分 析 這 個 變 量 能 否 從 表 中 讀 出 ？ mA mA025.0)4( %2.0%1005.12 475.125.12%100)3( )(mA475.1224.0120 5.1)2( )(mA5.121205.1)1( 24.0120102 101000;2;120 0000 3 3 IIII II RR VI RVI RSR SR 有 應 變無 應 變 毫 安 表 難 以 分 辨 出 0.025mA的 電 流 ， 不 能 從

44、 表 中 讀 出 。1.5V2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 50 4-1 以 阻 值 R=120、 靈 敏 度 S=2的 電 阻 絲 應 變 片 與 阻 值 為120的 固 定 電 阻 組 成 電 橋 ， 供 橋 電 壓 為 3V， 并 假 定 負 載 電 阻為 無 窮 大 ， 當 應 變 片 的 應 變 為 2和 2000 時 ， 分 別 求 出 單 臂 、雙 臂 電 橋 的 輸 出 電 壓 ， 并 比 較 兩 種 情 況 下 的 靈 敏 度 。 )V(1063102000221212 )V(10331020002414142000 )V(106

45、3102221212 )V(10331022414142 3600 3600 6600 6600 USURRU USURRU USURRU USURRU gy gy gy gy 雙 臂單 臂當雙 臂單 臂當2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎 51 4-10 已 知 RC低 通 濾 波 器 ， R=1k, C=1F， (1)確 定 各 函 數(shù)式 H(s)； H(j)； A()； ()。 (2)當 輸 入 信 號 x=10sin1000t 時 ， 求 輸 出 y， 并 比 較 其 幅 值 及 相 位 關 系 。 )451000sin(25)41000sin2110 4)1000001.0(tg)1000( 21)1000001.0(1 1)1000( )(1000sin)(101000sin10 )001.0(tg)(tg)( )001.0(1 1)(1 1)( 1001.0 11111)( 1001.0 11101000 11111)( 01 211 22 6 ttuA tAutuA jRCjjjH ssRCsssH y yx ； 2021年 5月 30日 星 期 日 機 械 工 程 測 試 技 術 基 礎