机电信息检测与处理技术是工程技术领域中的重要组成部分,涉及到各种传感器、信号调理、数据处理以及系统性能分析。以下是一些关键知识点的详细说明:
1. 测试系统的基本构成:一个测试系统通常由传感器、信号调理装置和显示纪录装置三部分组成。传感器负责感知被测物理量,信号调理装置用来对传感器的原始信号进行放大、滤波等预处理,而显示纪录装置则用于观察和记录测量结果。
2. 系统灵敏度:系统灵敏度定义为输出变化量与输入变化量的比值,即Y/X,它反映了系统对输入信号的响应程度。
3. 信噪比:信噪比SNR是信号电压与噪声电压的比值的对数表示,例如5V/0.05V = 100,转换为分贝为20*log10(100) = 40分贝。
4. 传递函数:在初始条件为零的情况下,测试装置的输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比称为传递函数,它是系统动态特性的数学描述。
5. 幅频特性与相频特性:描述测试装置频率响应的两个关键参数,前者表示输出幅度随输入频率的变化,后者表示输出相位滞后于输入相位随频率的变化。
6. 电阻应变片工作原理:基于应变效应,当物体受力变形时,电阻应变片的电阻值也会相应改变。金属应变片的灵敏度相对较低。
7. 电容式传感器分类:根据电容器参数的变化,分为极距变化型、面积变化型和介电常数变化型,分别通过改变这些参数来感知不同的物理量。
8. 压电式传感器工作原理:利用某些物质的压电效应,当受到压力时能产生电荷,反之亦然。
9. 信号类型:能量信号和功率信号,自由振动的弹簧振子位移信号属于功率信号。
10. 测试装置特性描述:时间域用单位脉冲响应,复数域用传递函数,频率域用频率响应函数。
11. 压电传感器前置放大器类型:电压放大器和电荷放大器,分别针对不同类型的压电传感器信号进行放大。
12. 采样性质和卷积特性:采样定理和卷积运算是信号处理中的基本概念。
13. 频谱特性:周期信号的频谱离散,瞬态信号的频谱连续。
14. A/D转换器:将模拟信号转化为数字信号,用于数字化处理。
15. 自相关函数最大值:信号自相关函数在零延迟时达到最大值,表明信号与其自身完全同步。
16. 傅立叶变换的卷积特性:卷积运算在频域表现为乘法。
17. 非电量电测法的优势:电信号易于转换、传输和处理,适合远程监控和复杂系统集成。
18. 可变磁阻式传感器和电涡流式传感器工作原理:前者通过电感量变化感知被测量,后者利用涡电流效应。
19. 瞬态信号与周期信号的频谱差异:周期信号频谱离散,瞬态信号频谱连续。
20. 信号分类:离散信号与连续信号,分别对应数字信号和模拟信号。
21. 线性时不变系统特性:叠加性、比例性、微分性、积分性和频率保持性。
22. 单位脉冲响应与传递函数、频率响应函数的关系:拉普拉斯变换对和傅里叶变换对。
23. 幅频特性与相频特性:描述系统的频率响应,包括输出与输入的幅值比和相位差。
24. 测试装置静态特性:线性度、灵敏度、回程误差和稳定性,这些都是评价系统性能的重要指标。
25. 物性型与结构型传感器:物性型依赖物理化学性质变化,结构型依赖敏感元件结构参数变化。
26. 滤波器分类:高通、低通、带通和带阻滤波器,用于不同频段信号的选择和抑制。
27. 周期信号与瞬态信号的描述工具:傅里叶级数和傅里叶变换。
28. 电阻应变片原理与灵敏度比较:基于应变效应,金属应变片灵敏度小于半导体应变片。
简答题概述:
1. 回程误差原因:弹性材料的非线性、摩擦和游隙。
2. 压电传感器前置放大器作用:提高信号的输出阻抗和放大信号。
3. 频率响应函数含义:输出与输入的幅值比和相位差。
4. 非电量电测系统组成:传感器、信号调理和显示记录。
5. 直流电桥和交流电桥平衡条件:电阻或阻抗的匹配关系。
6. 压电效应及材料:外力产生电荷的现象,常见材料有石英、陶瓷和有机薄膜。
7. 不失真测试条件:时域和频域描述信号无失真传输的数学表达。
以上内容涵盖了机电检测中的基本概念、传感器工作原理、信号处理技术和系统分析方法,对于理解和应用相关技术具有重要意义。