文档介绍：第9章信号测试技术
测试技术概论
测量方法
信号的分类和可测性
测试信号的转换与调理
现代测试系统
众所周知,几乎所有的工程技术领域都要涉及信号问题,伴随着通信技术、电子技术和计算机技术的不断发展,数字信号处理的理论和技术必将获得更快的发展和广泛应用。对于一个测试系统来讲,其主要任务是用来获取和传递被测对象的各种参数和特征信息,其中测试信号分析与处理是测试系统的重要环节,由于不同测试系统的工作原理和结构千差万别,测试对象也不尽相同,因此在信号的测量和调理环节上应根据不同的测量对象和不同的测试领域来采用不同的测试方法和技术,从而更好的得到被测对象各种特征,提高测试精度和可靠性。
本章将简要讨论在工程应用领域的常用的测试方法和技术。
测试技术概述
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测试技术是测量技术与试验技术的总称。定量的描述事物的状态变化和特征总离不开测试,测试是依靠一定的科学技术手段定量的获取某种研究对象原始信息的过程。测试工作需要一定的测试设备,测试系统是一种能将被测参数转换成可直接观测指示或等效信息的测试设备,。
测试系统原理框图
传感器
信号调理
信号处理
数据显示和记录
反馈、控制
被测对象
观察者
传感器是测试系统的首要环节,用于从被测对象获取有用的信息,并将其转换为适合于测量的变量或信号。例如在测量物体的温度信息时,可以采用热敏电阻来测量温度,将温度的变化转换为电阻率的变化;在测量物体振动时,可以采用磁电式传感器,将物体振动的位移或振动速度通过电磁感应的原理转换成对电压变化量。一般来讲,测量不同的物理量要采用不同的传感器,这些传感器的作用原理所依据的物理效应、化学效应或生物效应也各不相同的。
信号的调理环节是对传感器输出的信号作进一步的加工和处理,包括对信号的转换、放大、滤波、存储、重放和一些专门的信号处理。这是因为从传感器出来的原始信号往往既包含着有用信息也夹杂有大量不需要的干扰信号,因此在进一步处理之前必须将干扰和噪声滤除掉。另外,传感器输出的原始信号往往具有光、机、电等多种形式,因而常常必须将传感器输出的原始信号进一步转换为适宜于电路处理的信号,其中包括信号的整型、甄别和放大等过程。通过信号调理环节的处理,最终获得了能便于传输、显示和记录以及可作进一步后续处理的信号。
信号的输出环节是对测试结果(包括中间结果)以指示、显示、打印、记录等输出形式提供给特定对象,它包括人机界面、仪器与仪器之间的接口等技术。随着现代微电子技术和计算机技术的飞速发展,以及为满足不同应用对象和应用要求的需要,测试系统的信号输出形式已经十分丰富,并且大都采用数字信号输出,以实现驱动简单,显示直观,抗干扰能力强,传输距离远,接口标准,通用性和兼容性强等优点。
按照信号的传递方式,测试系统可分为模拟测试系统和数字测试系统。在模拟测试系统中,被测量(如动态压力、位移及流量等)都是随时间连续变化的量,经测试系统变换后输出的一般仍是连续变化的电压或电流,能直观地反映出被测量的大小和极性。这种随时间而连续变化的量称为模拟量。模拟测试系统的优点是价格低、直观性强、灵活而简易;缺点是精度较低。在数字测试系统中,其工作信号的变化,在时间上是不连续的,信号数值的大小和增减变化都是采用数字的形式。这种系统的优点是能够排除人为读数误差,所以读数精确,并且便于将输出结果(或中间结果)传送给计算机,实现数据处理自动化。当然模拟测试系统测得的模拟信号经模数转换变为相应的数字信号后,既可直接输出显示,也可与数字记录器或数字电子计算机联机,对输出信号作进一步处理。
需要说明的是,目前测试系统正在由模拟式、数字式测试系统向智能式测试系统发展,带有微处理器的各种智能测试系统已经应用于许多工程技术领域,它采用微处理器作为控制单元,利用其强大的控制和处理运算功能协调测试系统的各个环节,完成了自动校准、自动测量、误差修正、故障诊断等智能化测试,实现了测试工作的自动化。
根据在测试过程中是否向被测量对象施加能量,可以将测试系统分为主动式测试系统和被动式测试系统。,这种测试系统的特点是在测试过程中需要从外部向被测对象施加能量。例如,在测量阻抗元件的阻抗值时,必须向阻抗元件施加电压或电流,供给一定的电能。,其特点是在测试过程中不需要从外部向被测对象施加能量。例如,电压、电流、温度测量、飞机所用的空对空导弹的红外(热源)探测跟踪系统就属于被动式测试系统。
根据信号传输方向可以将测试系统分为开环式和闭环式两种。,其输入输