检测技术 施文康 西理工 光信07级 考试总结

检测技术 总结（西安理工大学 光信07级）第三版 施文康 @测试系统基本要求（可靠性高而实用、通用性好而经济）：信号不失真 即输出与输入之比为常数。信噪比必须充分大。动态特性好。即过渡过程时间短、超调量小。

@测试系统：组成：包含对被测对象的特征量进行检出、变换；传输、分析、处理；判断和显示等不同功能环节所构成的一个总体，被称为测试系统。各部分作用：

@传递函数与频率响应函数的区别和联系：区别：频响函数的含义是一系统对输入与输出皆为正弦信号传递关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关系，也称为正弦传递函数；传递函数是系统对输入是正弦信号，而输出是正弦叠加瞬态信号传递关系的描述。它反映了系统包括稳态和瞬态输出与输入之间的关系；如只研究稳态过程的信号，则用频响函数来分析系统。如研究稳态和瞬态全过程信号，则用传递函数来分析系统。联系：将传递函数中所有的s用jω替代（即s=jω），将得到频率响应函数，说明频响函数是传函的一个特例。

@测试系统使用的标准信号包括哪些形式：正弦信号、脉冲信号和阶跃信号

@测试系统的数学模型：稳态：暂稳态：

@零阶系统：数学表达式：a0*y(t)=b0*x(t)，传函：H(s)=Y(s)/X(s)=b0/a0=K,一阶系统:数学表达式：a1*dy(t)/dt+a0*y(t)=b0*x(t); 传函：H(s)=Y(s)/X(s)=K/(гs+1); 频响函数：H(jω)=1/(1+jωг)=1/(1+(гω)^2)-j*(гω)/(1+(гω)^2).幅频、相频特性：A(ω)=|H(jω)|=1/sqrt(1+(гω)^2) , Ф(ω)=∠H(jω)=-arctan(гω) 一阶微分方程式：г*dy(t)/dt+y(t)=kx(t).

@二阶系统具体要求：

@阿贝原则：内容：在长度测量时，为保证测量的准确，应使被测零件的尺寸线（简称被测线）和量仪中作为标准的刻度尺（简称标准线）重合或顺次排成一条直线。意义：符合阿贝原则的测量，可尽量减小导轨直线度误差对测量结果的影响。

@长度测量的步骤及各个步骤的目的：定位：目的：使工件处于最佳方位，实际测量符合被测量的定义。方法：平面定位，外圆柱定位，内圆柱定位，顶尖定位等。瞄准：目的：建立标准量与被测量间正确的对应关系，常借助测量仪器的瞄准装置进行。读数/采样：读取测量仪的显示值（指针、数显）；采样：采集传感器的输出信号，送入处理器。 @平台测量的方法、定位调整的步骤：

@电感式内孔比较仪工作原理 ：调整工作台的高低和可调侧头的位置，使两侧头的示值均为零，这时两侧头的间距恰等于量块组的尺寸；上下微移工作台，观测零位是否稳定，移入放置被测工件的三个自由度可调工作台，是双侧头位于被测孔内；为了使测量线符合内经的定义，需对被测工件的方位进行调整：上下移动工件，使两个传感器均工作在先行区内；使工件在轴截面内转动，寻找出现最小值的拐点位置；在使工件在垂直方向上水平移动，寻找出现最大值的拐点位置。完成上述调整后，即可进行读数，两电感传感器示值之和即为被测直径相对于由量块构成的标准尺寸的偏差值，其余两块尺寸相加即为被测直径的实际尺寸。

@形位误差的测量包含哪两个测试阶段（测试评定）、各阶段的含义：测量：测量：根据定义 选择采样点、线、面——>测量读数——>转换同一坐标系。评定：评定：根据采样点、线、面的坐标值进行处理求得具体误差值。

@测量计算（直线度）：两端连线法：分段数i，桥板长l，水平仪分度值c ，各段读数ai/格，隔断高度差：δi=0.005a*c*l (µm), 各采样坐标值：yi=∑δi , imax正向偏差最大点的序号，imin负向偏差最大点的偏差序号，端点连线法评定的直线度误差计算公式为 △=(Y imax-imax/n*Yn)+|Y imin-imin/n*Yn|；

最小包容法公式：△=|yk-(k-g)/(l-g)*(yl-yg)-yg|。

@角度自然测量基准：360°圆周角，是一个没有误差的基准。圆周封闭原则：整圆周上所有角间隔的误差之和为零（圆周内误差封闭的原理 ）。圆分度误差的测量：设实际标准圆分度为a，（a=360°/s），实际为Фi，则：（1）圆分度误差：Өi =Фi-a，（∑Өi=0, i∈[0,s-1]）， 另一表示：Өi = Ө0,i-（∑Ө0,i）/s , i∈[0,s-1]。(2) 零起刻线误差：Ө0,i=Өi-Ө0 (Өi=Ө0,i=Ө0,由∑Өi=0得：∑0,i+s*Ө0=0,得: Ө0=-1/s* ∑Ө0,i) ;（3）分度间隔误差：fi= Ө(i+1)- Өi或fi= Ө0,(i+1)- Ө0,i, 最大分度间隔误差：Fmax=[ Өi]max-[ Өi]min; (4)直径误差：Фi=( Өi+ Ө(i+s/2))/2。

@如何减少标准件误差对测量结果的影响：在标准度盘上均布m个读数装置，并取它

们读数的平均值作为度盘的读数时，可将度盘刻线误差中除m及其正整数以外的各次谐波 分量予以消除，从而减少了标准度盘刻线系统误差对测量结果的影响。

@角度测量方法：直接测量（绝对测量和相对测量）：绝对测量：将被测角度与标准角度相比较而直接确定其实际角度或偏差的方法，是角度的直接测量法。凡带有圆周角度刻度盘及其细分读数装置的测量仪均可用做角度的直接测量。 仪器：测角仪 ，工具显微镜 ，影像测量法。相对测量：将被测角与角度块规或其它角度基准进行比较，用小角度测量仪测得偏差值，小角度测量仪的示值范围较小，一般为10´，较大可达30´，最小仅1´。仪器：自准直仪（小角度），激光干涉小角度测量仪 。间接测量（坐标测量、平台测量等）。

@角测相关计算题：（作业 课件上 例题）

@相关测速法的基本原理：定义：利用求随机过程互相关函数极值的方法来测量速度。方法：传感器检测易于从被测物体上检测到的参量(如表面粗糙度、表面缺陷等）进行互相关分析。用途：工程上可用于测量轧钢时板材的轧制速度、液体流 动的速度、汽车车速等。

@电子式（数字式）输出测转速：测量原理：传感器( n→f ) →放大→整形→电子计数器→运算处理→显示

@数字式转速测量系统：整个测量系统除应包括转速传感器、数字化转换电路和显示器外，由于实际测量总是在一段时间内连续进行的，因此在每个测量循环开始之前，必须首先对时基电路、计数器和显示器进行清零。另外也需要使显示延长一定的时间，以便观察测量结果。故系统中还应设有完成这些功能的控制逻辑电路。

@力的概念：力是物体之间的相互作用。力的效果：有 “动力效应”:改变物体的于东状态； 和“静力效应”：改变物体的形状 。力值的计量单位是“牛顿”，N。

**电阻式应变测力仪原理：用 途： 动静态测量，数量最多。优 点： 结构简单、制造方便、 精度高。工作原理： 电阻应变片和弹性体是敏感元件和设计关键。弹性体的正确选用、设计和制造影响仪器测量精度和可靠性。

@弹性体截面形状： 圆形、方形、工字型、多边形、圆桶形等；要 求： 表面曲率半径大（粘贴应变片、减小温度影响）

@测位移：v、a、f ，什么情况下用那个量进行测量：位移是研究强度和变形的主要依据；加速度与作用力或载荷成正比，是研究疲劳和动力强度的重要依据 ；速度决定了噪声的高低，又与能量和功率有关，并决定了力的动量；人对振动的敏感程度很大频率范围内由速度决定；频率则是寻找振源和分析振动的主要依据。振动在受振机械上的效果与振动频率和系统固有频率有很大关系。

@简谐 v、a、f关系？x(t)=xm*sin(ω*t+Ф) ,v(t)=dx/dt=ω*xm*cos(ω*t+Ф)=vm*sin(ω*t+Ф+π/2) ，a(t)=d^2x/dt^2=-ω^2*xm*cos(ω*t+Ф)=am*sin(ω*t+Ф+π)。已知x(t)、v(t)、a(t)、f中任意两个，可推算其它两个。

@机械振动：输入输出，求：系统的激励方式（第三章）。激励信号的工作方式（稳态

正弦激振、瞬态激振、随机激振）

@电磁流量计：工作原理：法拉第电磁感应定律。优点：结构简单、无机械惯性，反应灵敏，可测量脉冲流量，而且线性较好，可以直接进行等分刻度。适用范围：可以测量各种腐蚀性介质：酸、碱、盐溶液以及带有悬浮颗粒的浆液。但只能测量导电液体，因此对于气体、蒸气以及含大量气泡的液体，或者电导率很低的液体不能测量。注意事项：由于测量管内衬材料一般不宜在高温下工作，一般的电磁流量计不能用于测量高温介质。

基本结构：均匀磁场、非导磁管道、一对电极。工作过程：导电液体在导管中流动时，作切割磁力线运动而产生感应电势。E=BDv，测流量：qv=π*(D/2)^2*v=π*D^2/4*E/BD=Πde/(4B);由此知道：管道中流体的流量与感应电动势成正比关系。励磁方式：直流励磁，交流励磁，恒定流方波励磁。

@超声流量计：原理：将超声波在流体流动时与静止时的传播情形进行比较，流速不同会使超声波的传播速度发生变化。过程：在测量管道上装有两个超声波发射装置F1,F2和两个超声波接收装置J1,J2 ,F1J1, F2J2与管道轴线方向夹角为a，当管道中流体的速度为v时，对于F1J1的声波传播速度为：c1=c+v*cos a, 对于F2J2的声波传播速度为：c2=c-v*cos a,由两式得：v=(c1-c2)/(2*cos a),速度差c1-c2的测量方法：时差法，相差法，频差法。

@电子数字式转速表：工作原理：电子数字式转速表由数字式转速传感器合电子式数字电路组成，传感器将转轴的速度转换为电脉冲信号，经电路放大，整形后送电子计数器显示相应的北侧转速值，一般对中、高转速采用频率法，对低转速采用周期法测量。