一概述
测试在工程领域中的应用？在身边的应用，举例说明
应用：在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。
在身边的应用：①饮水机
水→温度计 →温度值 停止加热 ↓比较 →
给定温度值 加热、指示灯亮 ②人体测温计
人体温度→接触传感器→温度显示
测试系统的组成环节及功能
组成：被测对象→传感器→信号调理→信号处理→显示与记录
测试系统由传感器、信号调理、信号处理和显示记录装置四部分组成。 功能：传感器将被测物理量(如噪声,温度) 检出并转换为电量 信号调理：对信号进行转换、放大和滤波
信号处理：接受来自信号调理环节的信号，并进行各种运算、滤波、分析，将结果输出至显示、记录或控制系统 显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。 接触式测量与非接触式测量的优缺点 接触时测量：这种方法比较简单
非接触式测量： 可以避免传感器对被测对象的机械作用及对其特性的影响 可以避免传感器受到磨损 静态测量与动态测量的特点与区别
静态测量：被测量值可以认为是恒定的 动态特性：被测量值是随时间变化的
在进行静态测量与动态测量时，两者对装置特性的要求和测得数据的处理是有很大差别的 二 信号分析
1.信号在时域、频域表示中有哪些特征参数，各参数的意义。能够解释信号的三角函数展开式中各系数的含义并能够画出频谱图
特征参数： ①峰值和峰峰值（表示了信号动态变换范围）
②平均值（表示集合平均值或数学期望值，反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量。）
③方差（表示了信号分散程度或波动程度）和均方差（也表示了信号分散程度）
④方均值（表达了信号的强度；称为平均功率） 和方均根值（称为有效值(RMS)，表示了信号平均能量）
2.周期信号与非周期信号的频域表示的特点 周期信号：①离散性 ②谐波性 ③收敛性
非周期信号：①连续性 ②各频率分量的幅值随频率的升高而趋于无穷小，但保持一定比例关系
3.周期信号两种展开形式的异同点
4.相关分析的意义与应用Δ
5.典型信号的频谱及其特点
三 系统特性
1.静态指标及其含义
静态特性：——常量/缓慢变化的输入情况下的输出特性。测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。 描述测试系统静态特性的指标： ①测量范围（工作范围）（Range）：系统实现不失真测量时的最大输入信号范围。是指测试装置能正常测量最小输入量和最大输入量之间的范围。 ②量程（跨度）：
测量范围上限与下限的算术差值( xmax - xmin)
③灵敏度：系统输出信号的变化相对于输入信号变化的比值 S=k =dy/dx
④分辨力：有效分辨出输入量最小变化的能力 ⑤动态范围：跨度与绝对分辨力之比 ——系统对输入信号大小的综合检测能力 2）精度特性---决定系统在什么程度上完成所需的检测 ①示值误差：——测量值与被测量真值之差 —— 准确度 ②重复性:外界条件不变的情况下，对同一被测量多次重复测量时测量值之间的分散性 ——精密度
③非线性度：用来表示标定曲线偏离理想直线程度的技术指标 ④回程误差：—— 迟滞/滞后误差
⑤灵敏度：指单位输入量所引起的输出量的大小
⑥零漂：表示测量系统在零输入状态下输出值的漂移，调零改变零漂 2.动态指标及其含义
动态特性：指测试系统的输出对快速变化的输入信号的动态响应特性
3.不失真的概念，以及在工程应用中如判断系统对特定信号是否失真 概念：输出信号与输入信号相一致，不畸变。而如音质变化、图像变形等这都是失真现象。
不失真判断：具有延时的0阶系统
4.指定时间常数的系统，在不同频率的输入信号下的误差
5.一阶系统的时域响应曲线及特征参数
6.计算系统对某输入信号的稳态响应
四 传感器
这是本书的重点内容，掌握常用传感器的原理、特点（量程、线性、差动等）及其应用（如何用该传感器组成测试系统，它的检测原理、测试机构与电路以及信号等）。在全面学习一遍后，可以如下2 个方面对自己的学习进行归纳总结。
1、从应用的角度进行归纳
1）常用的测温传感器有哪些？它们的原理分别是什么？在实际应用中如何计算T？如何构造测量电路并组成测试系统？
常用的测温传感器有：热电偶和热电阻和热敏电阻（这2种为接触式）、电涡流传感器（非接触式）、红外测温仪（不常用） 热电偶（热电型）：将温度的变化转换为电势输出
它是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出。使用十分方便，常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。它的测温范围很广：－270℃～2500℃。它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。
热电阻和热敏电阻：将温度的变化转换为电阻输出 电涡流传感器（电涡流效应）
红外测温仪：有温度的东西都会发射红外，发射红外的强度及本身的特性有关。可用光敏或热敏的方式检测到
2）常用的测量转速传感器有哪些？它们的原理分别是什么？在实际应用中如何计算T？如何构造测量电路并组成测试系统？ 测量转速传感器有：磁电式（电磁感应原理）、光电式（基于光电子元件的光电效应）、霍尔传感器（基于某些材料的霍尔效应）、电涡流传感器
磁电式转速传感器：对转轴有一定的阻力，并且低速时其输出信号较小，故不适应于低转速
转速=单位时间内的脉冲数除以齿数 光电式转速传感器（反射式、透射式）：安装在被测轴上的多孔圆盘，控制照于光电元件的通光量强弱，产生与被测轴转速成比例的电脉冲信号
霍尔转速传感器：可以将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的装置。其结构简单、体积小、重量轻、频带宽、动态特性好、元件寿命长。 转速=单位时间的脉冲数
电感式传感器：利用电磁感应将被测物理量转换为电感线圈自感L或互感M变化的传感器
3）常用的测量厚度的传感器有哪些？它们的原理分别是什么？在实际应用中如何计算T？如何构造测量电路并组成测试系统？
测量厚度的传感器有：电涡流传感器、霍尔传感器 4）常用的测距传感器有哪些？它们的原理分别是什么？在实际应用中如何计算T？如何构造测量电路并组成测试系统？
测距传感器有：电阻应变式传感器、电容式传感器、自感型/互感型电感式传感器（变磁阻/差动传感器）
电阻式传感器：将非电量变化转化为电阻变化
5）常用的测力（或应变）传感器有哪些？它们的原理分别是什么？在实际应用中如何计算T？如何构造测量电路并组成测试系统？
测力（或应变）传感器有:电阻式传感器、电容式传感器、自感型压力传感器、压电式压力传感器（压电效应）
2、从原理的角度进行归纳
1）几种电容传感器的原理与结构特点，它们的灵敏度如何计算，变极距电容传感器为什么适于小位移测量
①变极板间距型电容传感器
②变极板工作面积型电容传感器
③变介电常数型
变极距电容传感器适于小位移测量的原因：变极板间距型电容传感器电容的变化与位移之间的关系式非线性的，线性关系仅在小的位移时成立（0.001mm～0.几mm）
2）电感式传感器的原理与应用，变气隙式电感传感器的灵敏度计算，为什么电感式传感器常常采用差动的方式？
电感式传感器的分类：①自感型（变面积式┄位移、速度的测量灵敏度低，较少使用；变气隙式┄小位移量测量，灵敏度非常高）
②互感型（被测电量转换为线圈互感变化的传感器）┄差动变压器、测量位移
③电涡流传感器（电涡流效应，高频反射式、低频透射式┄材料的厚度）┄位移、厚度、振动、表面温度、材料损伤等参数进行非接触式测量
应用：自感型压力传感器、互感型轴向电感测微仪、电涡流传感器 变气隙式电感传感器的灵敏度计算：
电感式传感器常常采用差动的方式的原因：采用差动式结构1、可以改善非线性、提高灵敏度，提高了测量的准确性。2、电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用，作用在衔铁上的电磁力，由于是两个线圈磁通产生的电磁力之差，所以对电磁吸力有一定的补偿作用，提高抗干扰性。还能改善特性曲线的线性度
2）金属应变片与半导体应变片的异同。金属应变片的灵敏度，电阻温度系数的概念。（金属电阻测温与半导体电阻测温的特点与区别）
半导体：它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。
一般金属导体：具有正的电阻温度系数（阻率随温度的上升而增加）
半导体热敏电阻：在较小的功耗下具有较高的灵敏度和较大的电阻率 金属热电阻：温度稳定性好、线性度高、应变范围大、使用方便
4）CCD传感器的应用分析
CCD传感器应用于非电量测量，以非接触式测量，以光为媒介的光电转换。 特点：小型、质轻、高速、高灵敏度、高稳定性、高寿命及非接触式。 应用：铝板宽度的自动检测、二维零件尺寸的在线检测、机器人视觉系统 5）光电传感器的原理、特点与应用分析（光电测速等）
光电传感器的原理：基于光电子元件的光电效应，半导体光电效应是半导体中束缚电子在吸收电光子后所产生的电学效应
特点：①实现非接触测量 光电测量时不与被测对象直接接触，不会对被测物体和传感器造成损伤，理论上能长期使用。
②对被测物体限制少 由于光电传感器检测物体时，以检测物体引起的遮光、反射、直射为检测原理，所以可对金属、玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测。
③响应时间短 光本身具有高速的特性，且传感器电路都有电子器件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间极短。
④分辨率高 能通过设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
⑤可实现颜色判别 利用被测物体形成的光的反射率和吸收率，根据被投光的光线波长和被测物体的颜色组合的差异性，可对被测物体的颜色进行检测。
⑥便于调整 在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对被测物体的位置进行调整。
光电传感器存在的问题是：价格较高，对测量环境的要求也较高。
应用：光电式转速传感器、光电耦合器、表面粗糙度光电传感器、透射式光电传感器
六 信号调理
1.了解直流电桥与交流电桥的基本原理与平衡条件。特别是直流电桥的和差特性及其在应用中组成电桥电路时的特点（应变片粘贴方法、位置与电桥电路位置的对应关系），分析不同桥接方式下的灵敏度，以及对电桥如何实现温度补偿的分析等
2.了解信号调制与解调的基本原理Δ
3.了解信号滤波的概念，掌握常用滤波器的类型及其输出的幅频特性，能够选择滤波器参数。
概念：滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。
类型：
(a)低通滤波器 (b)高通滤波器 (c)带通滤波器 (d)带阻滤波器
参数：截止频率、带宽与品质因数、纹波幅度、倍频程选择特性等。
七 测试系统设计
1.了解设计原则与一般步骤，掌握常用的抗干扰设计方法Δ
原则：测试系统具有良好的特性，能满足各种静、动态性能指标；测试系统具有较高的性能价格比；测试系统具有良好的可靠性和足够的抗干扰能力；测试系统的组建易于实现，便于维护。
步骤：①确定测试任务 ②根据任务要求选择测量方法 ③选择传感器或转换器 ④后续测量系统的选定 ⑤相应的软件设计和编制 ⑥测量系统的性能评定
2.抗干扰设计方法：首先应研究干扰产生的原因，以及干扰窜入的途径，然后有针对性地解决仪器的抗干扰问题。
抗干扰技术：屏蔽技术、隔离技术、接地技术、滤波技术等。
八 计算机测试系统
1.A/D转换的步骤，说明之 步骤：①采样：将模拟信号按一定的时间间隔逐点取其瞬时值 ②量化 ③编码
2.简述采样定理，图示并解释采样信号的混淆现象
采样定理：解决原始信号不失真采集的采样频率或采样间隔选择问题
3.A/D转换器的主要指标并说明
指标：①分辨率与量化误差 ②转换精度 ③转换速率 ④满刻度范围 ⑤其他参数
4.A/D常用的通道方案。在共享A/D转换器时，判断对某一变化率的输入信号能否及时转换Δ
5.智能传感器及其应用Δ 6.虚拟仪器的概念及应用 Δ 九 了解其它常用的传感器及其应用 十 学习一些测试技术的工程案例。Δ
Δ：有兴趣可深入学习的内容。