28440测试与传感检测技术知识点(精华)

1课程内容与考核要求（注：涉及计算和复杂原理见课本）第1章绪论领会：直接比较法的基本概念：直接比较法无须经过函数关系计算，直接通过测量仪器得到被测量值。间接比较法的基本概念：间接比较法利用仪器仪表把待测物理量的变化换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变测量和测试的概念及区别：测量是被动的、静态的、较孤立的记录性操作，其重要性在于它提供了系统所要求的和实际所取得的结果之间的一种比较。测试是主动的、涉及过程动态的、系统的记录与分析的操作，通过试验得到的试验数据成为研究对象的重要依据。2.测试基本原理及过程识记：电测法的基本概念：将非电量先转换为电量，然后用各种电测仪表和装置乃至计算机对电信号进行处理和分析。电测法的优点：测试范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快，特别适于动态测试。领会：典型非电量电测法测量的工作过程：识记：物理性（物性型）传感器的基本概念：物理型传感器依据机敏材料本身的物性随被测量的变化来实现信号转换的装置。智能化传感器的组成：测量电路、微处理器、传感器。第2章测试系统的基本特性一、考核知识点与考核要求识记：测试系统的概念:所谓测试系统是指为完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的物理装置的总体。理想测试系统的特性：迭加性、比例特性、微分特性、积分特性和频率不变性。（P8）领会：测试系统组成的基本概念：根据测试的内容、目的和要求等的不同，测试系统的组成可能会有很大差别。（P7）2.测试系统的静态特性识记：测试系统静态特性的定义：测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。测试系统的静态传递方程：(测试系统处于静态测试时，输入和输出的各阶导数均为零。)测试系统静态特性的主要定量指标：精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移、死区。（Ｐ10－13）随机误差：在相同条件下，多次重复测量同一个量时，其绝对值和符号变化无常，但随着测量次数的增加又符合统计规律的误差。（既不能用实验方法消去，也不能修正。多次重复测量时，随机误差的统计特性多服从正态分布。）产生原因：测量过程中各种相关因素的微小变化的相互迭加。粗大误差：是一种明显歪曲实验结果的误差。(根据检验方法的某些准则判断哪个测量值是坏值，在误差分析时将其剔除。)产生原因：操作不当、疏忽大意、环境条件突然变化。表述精确度、精密度、准确度的概念和区别：精确度（精度）：是指由测试系统的输出所反映的测量结果和被测参量的真值相符合的程度，综合反映系统误差和随机误差。式中，Δmax为满量程内的最大可能误差；A为最大量程。精密度：是精度的组成部分，它表示多次重复测量中，测量值彼此之间的重复性或分散性大小的程度。（精密度反映随机误差的大小，随机误差愈小，测量值就愈密集，重复性愈好，精密度愈高。）准确度：表示多次重复测量中，测量平均值与真值接近的程度。（准确度反映系统误差的大小，系统误差愈小，测量的平均值就愈接近真值，正确度愈高。）3.测试系统的动态特性%100maxA精度等级2识记：测试系统动态特性的定义：测试系统的动态特性是指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。（系统的动态响应特性一般通过描述系统的传递函数、频率响应函数及脉冲响应函数等数学模型来进行研究。）系统传递函数的定义：当线性系统的初始条件为零，即在考察时刻以前，其输入量、输出量及其各阶导数均为零，且测试系统的输入x(t)和输入y(t)在t0时均满足狄利克雷条件，则定义输出y(t)的拉普拉斯变换Y（s）与输入x（t）的拉普拉斯变换Ｘ（s）之比为系统的传递函数，并记为Ｈ（s），即式中，s称为拉普拉斯算子；an,an-1,...,a1,a0和bm,bm-1,...b1,b0是由测试系统的物理参数决定的常数。动态特性参数：系统无阻尼固有频率n、系统阻尼率、系统的响应振荡频率d、最大超调量maxM。领会：表述系统传递函数的主要特点：①传递函数与微分方程有直接联系。②传递函数与微分方程一样，只反映系统（元件）中输出信号与输入信号之间的变化规律，不反映原来物理系统（元件）的实际结构，即对于许多物理性质截然不同的系统（元件），可以具有相同形式的传递函数。③传递函数是复变量s的有理真分式函数，即m≤n且所有系数均为实数。（这是由系统的物理性质决定的。）④传递函数只与系统（元件）本身内部结构参数有关，而与输入信号无关。（传递函数只表征系统（元件）本身的特性。）表述频率特性函数的物理意义：频率特性反映了系统的内在性质，与外界因素无关，即当系统结构参数给定，频率特性ω变换的规律也随之确定。频率特性描述了在不同频率下系统（或元件）传递正弦信号的能力。（在测量系统频率响应函数时，必须在系统响应达到稳态时才能测量。）第3章传感器及其应用一、考核知识点与考核要求应变效应及压阻效应概念：（P31-33）应变效应：所谓“应变效应”是指金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象。压阻效应：所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率随之发生变化的现象。半导体应变片的工作原理：压阻效应铂电阻和铜电阻的优缺点：铂电阻：优点：测量较高温度、性能稳定、复现性好。缺点：电阻温度系数较小，价格昂贵。铜电阻：优点：物理和化学性能稳定、热阻特性基本成线性关系、测量精度高、成本低。缺点：易氧化，不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。光敏电阻传感器的工作原理：内光电效应（或光电效应）湿敏电阻传感器的工作原理及种类：原理：利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致阻值发生变化。种类：氧化锂湿敏电阻、有机高分子膜湿敏电阻。（优点：灵敏度高。缺点：线性度和产品的互换性差。）3.电容传感器变极距型电容传感器的工作原理及应用：原理：保持A与不变，通过改变，改变极板间的电容量，达到将被测参数转换成电容量变化的目的。应用：测量位移等。涡流效应：（当金属平面置于交变磁场中时，就会产生感应电流，这种电流在金属平面内是闭合的，称为涡流。）电涡流的产生必然消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这种现象称为涡流效应。01110111)()()(asasasabsbsbsbsXsYsHnnnnmmmm3涡流式电感传感器的结构、工作原理及应用；涡流传感器的工程应用。动圈式磁电传感器分类及结构。分类：线速度型、角速度型6.压电传感器（P54-61）识记：正压电效应及逆压电效应的概念：正压电效应：某些物质，如石英、钛酸钡等，在沿一定方向对其施加外力，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面有电荷出现，形成电场；当外力去除后，又重新回到原来不带电状态，这种现象称为正压电效应。逆压电效应：若将这些物质置于电场中，将产生机械变形，这种现象称为逆压电效应或电致伸缩效应。7.光电传感器（P61-64）识记：光电传感器的概念：以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的传感器。外光电效应的概念：在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象。领会：内光电效应的类型及工作原理：类型：一，光电导效应（即在光作用下，电子吸收光子能量，使半导体材料导电率显著改变。）二，在光作用下，使半导体材料产生一定方向的电动势。（光电池和光敏管）原理：在光照作用下，物体内部的原子释放出电子，但这些电子并不逸出物体表面，而仍留在内部，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势。热电效应的概念；热电势的概念；接触电势的概念；温差电势的概念；均质导体定律；中间导体定律；中间温度定律；标准电极定律；霍尔效应的概念：霍尔效应指当半导体中流过一个电流I时，若在与该电流垂直的方向上外加一个磁场，则在与电流及磁场分别成直角的方向上会产生一个电压。集成传感器与智能传感器的概念：集成传感器：将敏感元件、测量电路及各种补偿元件等集成在一块芯片上的传感器。智能传感器：在集成传感器的基础上，装有微处理器，能够进行信息处理和信息存储，并能够进行逻辑分析和结论判断的传感器系统。智能传感器的特点：①具有自动调零和自动校准功能。②具有判断和信息处理能力，对测量值可进行各种修正和误差补偿。③实现多参数综合测量。④自动判断故障。⑤具有数字通信接口，便于与计算机联机。典型智能传感器的结构图：典型的智能传感器的结构图详见P43-50传感器预处理电路输入接口微处理器输出接口被测量此处宜看书。详见P64-694第4章信号变换及调理一、考核知识点与考核要求1.电桥识记：电桥的定义:电桥是将电阻R、电感L、电容C等参数变为电压或电流信号输出的一种测量电路。直流电桥的平衡条件：4231RRRR识记：调制与解调的概念：调制：指利用低频信号（缓变信号）对高频信号的某特征参量（幅值、频率或相位）进行控制或改变，使该特征参量随着缓变信号的规律变化。解调：从已调制波中不失真地恢复原有的低频调制信号的过程。无源一阶RC低通、高通、带通滤波器的电路图及幅频、相频特性图；（详见108表4.4）4．A/D转换器识记：A/D转换的步骤和处理过程：（详见P114图4.29）采样定理：为了避免混叠，以便采样后仍能准确地恢复原信号，采样频率sf必须不小于信号最高频率cf的2倍，即csff2。幅值量化的概念：将采样信号)(snTx的电压幅值经过舍入或者截尾的方法变为只有有限个有效数字的过程。A/D转换器的类型：跟踪比较式、斜坡比较式、双积分式、逐次逼近比较式领会：采样的概念概念：所谓“采样”就是从连续信号中，每隔一定时间抽取一个样本数值，从而得到由一系列离散样值构成的离散信号的过程。量化误差的概念：编码的概念；（详见P117-121）A/D转换器主要技术指标：第5章信号分析与处理一、考核知识点与考核要求1.信号的分类与描述识记：信号的分类:按信号随时间的变化规律分类：按信号幅值随时间变化的连续性分类：按信号的能量特征分类：确定性信号和非确定性信号的概念：确定性信号：指可用确定的数学关系式描述其随时间变化的信号。非确定性信号：又称随机信号是指无法用精确的数学关系式表达，或无法确切地预测未来任何瞬间精确值的信号。周期信号和非周期信号的概念:周期信号是指按一定时间间隔周而复始出现的信号，否则称为非周期信号。连续信号和离散信号的概念：连续信号：指在所讨论的时间内，对于任意时间值（除若干不连接点以外）都可以给出确定的函数值。（连续信号的幅值可以是连续的，也可以是离散的，时间和幅值都连续的信号又称模拟信号。）谐波信号信号确定性信号周期信号复杂周期信号非确定性信号各态历经信号平稳随机信号非周期信号准周期信号瞬变信号信号离散信号连续信号模拟信号（信号的幅值与独立变量均连续）一般连续信号（独立变量连续）非各态历经信号非平稳随机信号一般离散信号（独立变量离散）数字信号（信号的幅值和独立变量均离散）功率（有限）信号信号能量（有限）信号5离散信号：离散信号的离散性表现在时间上，经过测试系统采集后的时间和幅值都是离散的信号，称为数字信号。谐波信号与复杂周期信号的概念：谐波信号：指频率单一的正弦或余弦信号。复杂周期信号：指由多个乃至无穷个频率成分的谐波信号叠加而成，叠加后仍存在的公共周期的信号。常见周期信号频谱的特点：离散性、谐波性、收敛性4．随机信号识记：相关的概念：所谓相关，是指变量之间的线性关系。相干函数的概念：相关函数是用来评价测试系统的输入与输出信号之间的因果关系的函数。领会：信号的均值、方差、均方差的概念及三者之间的关系；信号的自相关函数及性质；信号的互相关函数及性质；简单应用：信号的均值、方差、均方差的计算；自相关函数及互相关函数的计算与应用；第6、7章识记：总线的分类；：并行总线、串行总线总线规范：机械结构规范（总线中所规定的各机械结构参数：总线扩展槽的各种尺寸，模块插卡的各种尺寸和边沿连接器的规格及位置。）电气规范（总线中所规定的各电气参数：信号的高低电平、信号动态转换时间、负载能力及最大额定值等。）功能结构规范（规定总线上每条信号的名称和功能、相互作用的协议等。）总线性能指标：总线宽度寻址能力传输率虚拟仪器的硬