第一篇：机械工程测试技术重点总结
1交流电桥与直流电桥的主要区别在哪些方面？
（1）桥臂源一个用交流，一个用直流（2）直流电桥用来测量电阻，直流电压，直流电流 交流电桥可测量电阻，电容，电感，交流电压，交流电流，还可以测量材料的介电常数,电容器的介质损耗,线圈间的互感系数和耗合系数,磁性材料的磁导率和液体的电导率。2什么是幅频特性曲线，他是谁对谁的函数？
在放大器中,放大倍数随频率变化的关系为Au(jω)=V0Vi=V0Viejφ=Au(ω)ejφ(ω)式中Au(ω)表示电压放大倍数的大小和频率之间的关系,称为幅频特性放大电路的电压放大倍数与频率的关系称为幅频特性。x轴是频率f，y轴是信号频率响应的幅度|S(f)|
3.周期信号与非周期信号的频谱图有什么差别？
周期信号的频谱是离散谱，最低的那条表示基波；非周期信号的频谱是连续谱。离散，谐波，收敛
周期信号频谱的物理含义是什么?
周期信号的频谱反映了信号中各个频谱分量的相对大小
周期信号和非周期信号的频谱图各有什么特点?他们的物理意义有和不同
周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的，两者的数学推导方法不同，物理意义自然不同，周期信号表示成傅里叶级数形式，对应的频率分量的系数就是该频率分量的具体幅值，非周期信号借鉴了傅里叶级数的推导方式，将周期推广到了无穷大，得到了傅里叶变换，傅里叶变换得到的是频谱密度函数，每个频率点对应的数值并不是信号在该频率上分量的实际幅值，必须要除以信号的周期（即无穷大）才是实际幅值，所以可以说非周期信号在任意频率分量上的幅值都是零
4.传递函数和频率响应函数的区别？
传递函数是系统的物理参数，也就是它受硬件决定，不会随着输入变化而变化，是分析系统的一个数学公式，而频率响应函数是输出函数，也就是说系统的传递函数乘上输入的信号，而得到的频率响应函数（当然是在频域中分析）。
传递函数H(s)与频率响应函数的关系:在系统传递函数H(s)已经知道的情况下，令H(s)中s的实部为零，即s=jω便可以求得频率响应函数H(ω)。
频率响应函数的物理意义:频率响应也就是当频率为的正弦信号作为某一线性系统的激励(输入)时，该系统在稳定状态下的输出和输入之比(不需要进行拉普拉斯变换)。因此，频率响应函数可以视为测试系统对谐波信号的传输特性。
5.理想测量系统，不是真条件，物理意义
理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。
系统要实现动态测试不失真，其幅频特性和相频特性应满足下列条件：
A(w)=A0(A0为常数)
Φ(w)=-t0w(为常数)
6测试装置的静态特征有哪些？（线性度、灵敏度、回程误差、分辨力、零点漂移、灵敏度飘移）
7.线性定常系统的物理特征,有何价值
特性不随时间改变的线性系统。它是定常系统的特例，但只要在所考察的范围内定常系统的非线性对系统运动的变化过程影响不大，那么这个定常系统就可看作是线性定常系统。对于线性定常系统，不管输入在那一时刻加入，只要输入的波形是一样的，则系统输出响应的波形也总是同样的。线性定常系统的分析和设计均比时变系统或非线性系统容易得多，是自动控制理论中最成熟的部分。
8传感器的种类有哪些？
（1）根据输入物理量可分为：位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器及气敏传感器等。
（2）根据工作原理可分为：电阻式、电感式、电容式及电势式等。
电阻式：把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器(见位移传感器)和锰铜压阻传感器等
（3）根据输出信号的性质可分为：模拟式传感器和数字式传感器。即模拟式传感器输出模拟信号，数字式传感器输出数字信号.（4）根据能量转换原理可分为：有源传感器和无源传感器。有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；无源程序传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。
9.接地方式有几种，分别用在什么场合？
答:有四种1单点接地2串联接地3多点接地4模拟地和数字地工作接地按工作频率而采用以下几种接地方式：
（1）单点接地
工作频率低（<1MHz）的采用单点接地式
（2）多点接地
工作频率高（>30MHz）的采用多点接地式
（3）混合接地
工作频率介于1～30MHz的电路采用混合接地式。当接地线的长度小于工作信号波长的1/20时，采用单点接地式，否则采用多点接地式。
（4）浮地
浮地式即该电路的地与大地无导体连接。其优点是该电路不受大地电性能的影响； 10滤波器的种类，参数，理想滤波器，理想滤波器与实际的差别？
根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系，干扰滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等种类。
主要参数：中心频率，截止频率，通带带宽，插入损耗纹波，带内波动
理想滤波器是指能使通频带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。也就是说，理想滤波器在通带内的幅频特性应为常数，相频特性的斜率为常值；在通带外的幅频特性应为零
实际滤波器的频域 图形不会在某个频率上完全截止，而会逐渐衰减并延伸到∞。理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中，通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到不同程度的衰减。
11.信号调制与解调的种类
从大类上分：
1、模拟调制
（1）模拟调制：调幅AM、DSB、SSB、，调频FM，调相PM
（2）脉冲调制：脉冲幅度PAM，脉冲相位PWM，脉冲编码PCM；
（3）复合调制：正交幅度调制QAM；
2、数字调制
通断键控ASK，频移键控FSK，相移键控PSK
解调方式：（1）检波法，适合AM；（2）同步解调，适合大部分调制。12.什么是信号调理电路 信号调理电路，把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号 1.放大2.衰减3.隔离4.多路复用5.过滤6.激励，7.冷端补偿 这个电流源将电阻的变化转换成一个可测量的电压。应变计，一个超低电阻的设备，通常利用一个电压激励源来用于惠斯登（Wheatstone）电桥配置。12.超声波的概念及特征： 超声波是频率高于20000赫兹的机械波，它方向性好，穿透能力强，在介质中传播能量大，易于获得较集中的声能
第二篇：机械工程测试技术总结
测试技术与信号处理课程小结
测试是人们认识客观事物的方法，测试过程是从客观事物中提取有关信息的认识过程。测试包括测量和实验，在测试过程中，需要借助专门设备，通过合适的实验和必要的数据处理，求得所研究对象的有关的信息量值。信息，一般可理解为消息、情报或知识。信息本身不是物质，不具有能量，但信息的传输却依靠物质和能量，一般说，传输信息的载体成为信号，信息蕴含在信号之中。例如，古代烽火，人们观察到的事光信号，它所蕴含的信息是“敌人来进攻了”。信号具有能量，它描述了物理量的变化过程，在数学上可以表示为一个或几个独立变量的函数，可以取为随时间或空间变化之图形。例如，噪声信号可以表示为一个时间函数；机械零件的表面粗糙度，则可表示为一个二元空间变量的高度函数。信息·信号的转换、传输与处理过程
按照信号变化的物理性质，可分为非电信号和电信号。例如随时间变化的力、位移、加速度等，可称为非电信号，而随时间变化的电压、电流、电荷、磁通等，则成为电信号。信号的分析处理，是指从传感器等一次敏感原件获得初始信息，用一定的设备和手段进行分析处理我们就所得的信号往往要经过加工变换，例如，滤波、调制、变换、增强、估值等，其目的是改变信号的形式，便于分析和识别：滤除干扰噪声，提取有用的信息。信号分析的经典方法有时域分析法与频域分析法，其中时域分析法是用信号的幅值随时间变化的图形或表达式来分析的，频域分析法是把信号的幅值、相位或能量变换为以频率坐标轴表示，进而分析其频率特性的一种方法。
测试工作的全过程包含着许多环节
信号可分为确定性信号和非确定性信号，确定性信号是指可以用明确数学关系式描述的信号；非确定性信号是指不能用数学关系式描述的信号。其中确定性信号又分为周期信号和非周期信号。在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号为能量信号，能量不是有限值，此时研究该信号的平均功率更为合适。对周期信号，时域到频域的变换工具是三角傅里叶级数或复数傅里叶级数。前者得到的是单边谱，后者得到的是双边谱。当用Fourier级数的谐波分量之和来表达具有间断点的波形时可以看到吉布斯现象，它是由于展开式在间断点领域不能均匀收敛引起的。对于非周期信号，其频域分析的数学手段是傅里叶变换。信号的分类
周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号
x(t)
=
x(t nT)简单周期信号非周期信号：不会重复出现的信号
信号分析中常用的函数
δ函数的含义是指在时间内激发一个矩形脉冲Sg(t)(或三角形脉冲、双边指数脉冲、钟形脉冲等)，其面积为1。当ε→0时，Sg(t)的极限就称为δ函数，记作δ(t)。δ函数也称为单位脉冲函数。
δ函数的性质
采样特性：如果δ函数与某一连续函数f(t)相乘，显然其乘积仅在t=0处为f(0)δ(t)，其余各点(t≠0)之乘积均为零。其中f(0)δ(t)是一个强度为f(0)的δ函数。
fttf0t
fttt0ft0tt0 筛选(积分)特性
fttdtf000
ftttdtft卷积特性：任何函数和δ函数卷积是一种最简单的卷积积分
xt*txtdtxtdtxt sinc 函数
sinc（t）函数又称为抽样函数、滤波函数或内插函数，在许多场合下频繁出现，其定义为
sintsint sinc(t),or，(t)复指数函数
ttestetejt
t
etcostetsint
sj
根据s取值不同，复指数函可以概括信号分析中所遇到的多种波形。虚轴代表振荡频率，实轴代表振幅变化。时域中遇到的任何时间函数，总可以表示成复指数函数的离散和与连续和。
系统是由若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。如计算机系统、测试系统、通信系统等。构成测试系统的每一个单元，也可以看成是一个基本系统（或元系统）。按系统的输入输出分，系统可分为连续时间系统与离散时间系统；系统也可分为即时系统与动态系统。即时系统，也称为无记忆系统：其输出信号只决定于同时刻的激励信号，与它过去的工作状态无关，可用代数方程描述。动态系统，也称有记忆系统：其输出与它过去的工作状态有关，可用微分或差分方程描述。
信息就是事物运动的状态和方式。它具有可以识别、转换、存储和传输的性质。凡是可以扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。信息技术的主体内容包括传感技术、通信技术和计算机技术。
传感技术：主要包括信息的识别、检测、提取、变换以及某些信息处理技术，它是人的感官功能的扩展和延伸。
通信技术：包含信息的变换、传递存贮、处理以及某些控制与调节技术，它是人的信息传输系统(神经系统)功能的扩展和延长。
计算机技术：主要包括信息的存贮、检索、处理、分析、产生(决策或称指令信息)、以及控制等，它是人的信息处理器官(大脑)功能的延长。
信息论可分为广义信息论、侠义信息论和一般信息论。狭义信息论，主要研究信息的测度、信道容量以及信源和信道编码理论等，这一部分即山农信息基本理论；一般信息论，也主要是研究通信问题，但包括噪声理论，信号滤波与预测，信号调制与信号处理等。广义信息论，不仅包括上述内容，而且包括与信息有关的领域，如心理学、遗传学、神经生理学、语言学甚至包括社会学中有关信息的问题。
事件发生的不确定性和事件发生的概率有关。当一个小概率的事件发生了，它所涵盖的信息就很大。自信息函数是一个单调递减的函数，发生的概率越大，它所涵盖的自信息就越小。例如，一台机器，具有正常工作和发生事故两种可能状态，如果正常工作的概率为P(x1)＝0.99；发生故障的概率P(x2)＝0.Ol，则可认为这台机器一般处于正常工作状态。但是，一旦发生故障，则是一件引人注目的事件。因此，某事件发生所含有的信息量，应该是该事件发生的先验概率的函数，即：
IxifPxi式中，P(xi)是事件xi发生的先验概率，I(xi)表示事件xi发生所含有的信息量。根据客观事实和人们的习惯概念，函数I(xi)应满足以下条件:(1)I(xi)是先验概率P(xi)的单调递减函数，P(xi)越大，I(xi)越小；(2)当P(xi)＝1时，I(xi)＝0，必然事件信息量为零；
(3)当P(xi)=O时，I(xi)＝∞，不可能发生的事件发生了，其信息量为无穷大；(4)两个独立事件的联合信息量，等于它们各自信息量之和
显然，满足条件(1)、(2)、(3)时，应取信息量I(xi)为先验概率P(xi)的倒数；满足条件(4)时，最好的方法是用对数来定义信息量。IxiloglogPxi Pxi山农定义自信息的数学期望为信息熵，即信源的平均信息量
N
HXElogPxiPxilogPxi i1熵的单位是[bit／事件]或[bit／符号]。
信息熵表征了信源整体的统计特性，是总体的平均不确定性的量度。对某一特定的信源，其信息熵只有一个；不同的信源，因统计特性不同，其熵也不同。
信息熵表征了信源整体的统计特性，是总体的平均不确定性的量度。对某一特定的信源，其信息熵只有一个，不同的信源，因统计特性不同，其熵也不同。信息熵具有的性质是对称性、确定性、可加性和极值性。在离散信源中，当信源的输出状态是等概率分布时信源的熵取最大值，在连续信源中，情况有所不同，当各约束条件不同时，信源的最大相对熵值不同，有两种情况。其中有峰值功率受限条件下的信源最大熵和平均功率受限条件下的信源最大熵。熵与信息通过一个简单的守恒定律相联系，即一个体系的信息与熵的和保持恒定，这就是信息与熵的守恒定律。
人类感官获取信息具有局限性，随着传感器技术的发展，人类获取信息的范围变的更大。传感技术的发展表现为两个基本的方向，一是扩展感测信息的谱域，二是提高识别信息的智能。其中扩展谱域有视觉与光传感器、听觉与声压传感器、触觉与温度传感器和嗅觉传感器。智能化包括动态测量、远距离非接触测量、特殊环境测量和微观测量。在工程中涌现了许多新型的传感器，在核辐射检测、超声波检测和声发射检测等运用广泛。在选用传感器时应该考虑的基本原则有灵敏度、响应特性、线性、稳定性、精确性和测量范围等。信道是构成一般信息传输系统的重要组成部分，是载荷着信息的信号所通过的通道，它承担了信息传输和存储的任务。信息传输需要借助物质和能量。Shannon信道容量关系式表明，一个信道可靠传输的最大信息量完全由带宽F、时间T和信噪比Ps/Pn所决定。Shannon信道容量关系式：Ct = F log(1 Ps / Pn)
[bit/s] F — 信道带宽
Ps — 输入信号的平均功率
Pn — 引入信道的干扰噪声的平均功率 Ct — 单位时间内的信道容量
Shannon信道容量关系式表明，一个信道可靠传输的最大信息量完全由带宽F、时间T和信噪比Ps/Pn所决定。
上图表示信道容量Ct 与信道带宽F 的关系。当F 较小时，Ct 随F 增加较快，且当F = Ps/N0 时，Ct =Ps / N0，即此时信道容量等于信号功率与噪声功率谱密度的比值；当F 较大时，Ct 趋向于一极限值(Ps / N0)loge。
根据Shannon信道容量关系式，若保持信噪比，那么设计原则应该是环节数目尽可能少以及建立传输环节间的耦合关系。
在测试技术中，许多情况下需要对信号进行调制，信号的调制类型有幅值调制、频率调制和相位调制三种。调幅是将一个高频正（余）弦信号与测试信号相乘，使高频信号的幅值随测试信号的变化而变化。在调幅过程中要保证不出现过调失真和重叠失真。调频是利用信号x（t）的幅值调制载波的频率，或者说调频波是一种随信号x（t）的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波。频率调制较之幅度调制的一个重要优点是改善了信噪比。滤波器是一种选频装置，能够使特殊频率的成分通过，滤波器可分为四类，其中包括低通、高通、带通和带阻。
A/D转换是把连续时间信号转换为离散数字信号的过程，反之称为D/A转换。A/D转换包括了采样、量化和编码。采样是对时间坐标的离散化，是连续的模拟信号变成了离散信号。采样定理
为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。
fs ＞fh
满足采样定理，只保证不发生频率混叠，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原信号x(t)。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到5倍。
量化则是对幅值坐标的离散化，使离散信号变成了数字信号。信号的加窗截断会引起能量的泄漏，采用傍瓣小的窗函数以及加大窗宽能有效的减少能量的泄漏。离散傅里叶变换并非泛指对任意离散信号取傅里叶积分或傅里叶级数，而是为了适应计算机计算傅里叶变换而引出的一个专用名词。若在计算机上实现这一运算，则必须做到:（1）把连续信号改造为离散数据；（2）把计算范围收缩到一个有限区间；（3）实现正、逆傅里叶变换运算。在这种条件下所构成的变换对称为离散傅里叶变换对。其特点是，在时域和频域中都只取有限个离散数据，这些数据分别构成周期性的离散时间函数和频率函数。
数字滤波器是利用离散时间系统的特性对输入信号波形进行加工处理，或者说利用数字方法按预定要求对信号进行变换，把输入序列x（n）变换成一定的输出序列y（n），从而达到改变信号频谱的目的。数字滤波器的滤波系统一般包括了采样、数字滤波、数模转换以及模拟滤波等。
维纳滤波是利用最小平方滤波原理实现剔除噪声的一种滤波方法。设滤波器输入为x(n)=s(n) n(n)，其中s(n)为源信号，n(n)为干扰噪声，且s(n)与n(n)不相关，维纳滤波器的期望输出为源信号本身，即z(n)=s(n)。
若以滤波器实际输出y(n)与理想输出z(n)的均方误差Q最小为原则，则可推导出维纳滤波器的频率响应函数为：
Rs(ej)jH(e) Rs(ej)Rn(ej)
其中Rs、Rn分别表示源信号s(n)和干扰噪声n(n)的自功率谱。具有这一频率响应函数的滤波器称为维纳滤波器或最小平方滤波器。
第三篇：机械工程测试技术复习指南总结11版
机械工程测试技术复习指南
覆盖知识点（以PPT为主，但原则上书中的提法与PPT略有区别时，两种提法都有效）
随机误差、绝对误差的概念以及与准确度、精密度的关系，常用的误差分类方式（判选填）精度等级的计算
传感器的概念，各组成部分的作用（简）
金属热电阻的分度值的含义、测温范围（判选）
热敏电阻的分类、测温范围（选填）
热电偶的冷端补偿、基本定律的应用（简计）
电容式传感器的形式及各自特点（判选）
增量式和绝对式角编码器各自的特点、分辨率（判选），利用角编码器进行测速的分类及原理（简）光栅的分类、光栅中莫尔条纹的作用、条纹与栅距的关系等（判选填）
电涡流传感器的特点及应用（选判）
霍尔效应的原理
光电效应的分类及典型器件、光敏二极管与三极管的对比（判选填）
ADC的分辨率的计算、过程通道的概念及构成（简）
名词解释
传感器、系统误差、集肤效应、电涡流效应、热电效应、莫尔条纹、光电效应
论述题与某系统设计相关，要求画出该控制系统硬件的系统框图（示意图），并描述各组成部分的功能。
关于知识点的详细内容 两位学习委员正在整理。老师说，15周或15周以后考试传感器。详细时间未定。
第四篇：材料测试分析及技术考试重点总结
十一章晶体薄膜衍射成像分析
一、薄膜样品的制备必须满足以下要求：
1.薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同，在制备过程中，这些组织结构不发生变化。
2.薄膜样品厚度必须足够薄，只有能被电子束透过，才有可能进行观察和分析。
3.薄膜样品应有一定强度和刚度，在制备，夹持和操作过程中，在一定的机械力作用下不会引起变形或损坏。
4.在样品制备过程中不容许表面产生氧化和腐蚀。氧化和腐蚀会使样品的透明度下降，并造成多种假象。
二、薄膜样品制备工艺过程和方法：
第一步是从大块试样上切割厚度为0.3—0.5mm厚的薄片。电火花线切割法是目前用得最广泛的方法
第二步骤是样品的预先减薄。包括机械法和化学法。
机械减薄法是通过手工研磨来完成的，把切割好的薄片一面用黏结剂粘接在样品座表面，然后在水砂纸上进行研磨减薄。化学减薄法。这种方法是把切割好的金属薄片放入配好的试剂中，使它表面受腐蚀而继续减薄。
第三步骤是最终减薄。最终减薄方法有两种即双喷减薄和离子减薄。
四、晶体结构的消光规律
1.简单立方：Fhkl恒不等于零，即无消光现象。
2.面心立方：h、k、l为异性数时，Fhkl=0
3.体心立方：h k l=奇数时，Fhkl=0h k l=偶数时Fhkl0
4.密排六方：h 2k=3n，l=奇数时，Fhkl0
五、晶体缺陷：层错、位错、第二相粒子。
1.层错：发生在确定的镜面上，2.位错：在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列
3.第二相粒子：这里的第二相粒子指那些和基体之间处于共格或半共格状态的样子。
十三章扫描电子显微镜
1.扫描电子显微镜成像原理：以电子束作为照明源，把聚焦得很细的电子束以光栅状扫描方
式照射到试样上，产生各种与试样性质有关的信息，然后加以收集和处理从而获得微观形貌放大像。
2.扫描电子显微镜的构造：电子光学系统，信号收集处理、图像显示和记录系统，真空系
统三个部分。电子光学系统由电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部件组成3.电子束与固体样品中作用时产生什么样的信号？
背射电子，二次电子，吸收电子，透射电子，特征X射线，俄歇电子
背散射电子：是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。
二次电子：是指被入射电子轰击出来的核外电子。它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示
试样表面的微观形貌。分辨率较高。
投射电子：指如果样品厚度小于入射电子的有效穿透深度，那么就会有相当数量的入射电子能
够穿过薄样品而成为透射电子。
特征X射线：是原子的内层电子受到激发以后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和
波长的一种电磁波辐射。
俄歇电子：如果原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量E不以X射线的形式释放，而
是用该能量将核外另一电子打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇
电子。
4.扫描电子显微镜的主要性能：
放大倍数：当入射电子束作光栅扫描时，若电子束在样品表面扫描的幅度为AS，在荧光
屏上阴极射线同步扫描的幅度为AC，则扫描电子显微镜的放大倍数为：MACAS
分辨率：分辨率是扫描电子显微镜主要性能指标。对微区成分分析而言，它是指能分析的最小区域；对成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离。
这两者主要取决于入射电子束直径，电子束直径愈小，分辨率愈高。
景深：是指透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像的一个能力范围，这个范围用一段距离来表示。
5.扫描电子显微镜的样品制备：对金属和陶瓷等块状样品，只需将它们切割成大小合适的尺
寸，用导电胶将其粘贴在电镜的样品座上即可直接进行观察。
十四章电子探针显微分析
1)电子探针（简称EPMA）的功能：主要是进行微区成分分析。
工作原理：是用细聚焦电子束入射样品表面，激发出样品元素的特征X射线，分析特征X射线的波长即可知道样品中所含元素的种类，分析X射线的强度，则可知道样品中对应元素含量的多少。
2）常用的X射线谱仪有两种：
一种是利用特征X射线的波长不同来展谱，实现对不同波长X射线分别检测的波长色散谱仪，简称波谱仪（简称WDS）
另一种是利用特征X射线能量不同来展谱，的能量色散谱仪，简称能谱仪（简称EDS）。
3）波普仪工作原理：在样品上方水平放置一块具有适当晶面间距d的晶体，入射X射线的波长、入射角和晶面间距符合布拉格方程2dsin时，这个特征波长的X射线就会发生强烈衍射。
4）波普仪分析方法：横坐标代表波长，纵坐标代表强度。谱线上有许多强度峰，每个峰在坐标上的位置代表相应元素特征X射线的波长，峰的高度代表这种元素的含量。
5）能谱仪的主要组成部分：由探测器、前置放大器、脉冲信号处理单元、模数转换器、多道分析器、小型计算机及显示记录系统组成，它实际上是一套复杂的电子仪器。
工作原理：利用不同元素X射线光子特征能量不同这一点来进行成分分析。
6）电子探针分析有四种基本分析方法：定点定性分析、线扫描分析、面扫描分析和定点定量分析。
能谱仪分析特点：
优点：
1、能谱仪探测X射线的效率高
2、能谱仪可在同一时间内对分析点内所有元素X射线光子的能量进行测定和计数，在几分钟
内可得到定性分析结果，而波普仪只能逐个测量每种元素的特征波长。
3、能谱仪的结构比波普仪简单，没有机械传动部分，因此稳定性和重复性都很好
4、能谱仪不必聚焦，因此对样品表面没有特殊要求，适合于粗糙表面的分析工作 缺点：
1、能谱仪的分辨率比波普仪低
2、能谱仪中因Si检测器的铍窗口限制了超轻元素X射线的测量
3、能谱仪的Si探头必须保持在低温状态，因此必须时时用液氮冷却。
第五篇：浅谈新形势下机械工程测试技术教学改革的论文
机械工程测试技术是机械类专业学生必修的一门专业技术基础课，它主要研究机械工程领域与设计相关的试验、控制和运行监测中所涉及到的物理量及其它工程量的测量和测量装置的性能，主要包括物理量和其他工程量的测量方法、测试中常用的传感器、信号的调理电路及记录、显示仪器的工作原理、测量装置基本特性的评价方法、测试信号的分析和处理等内容。它是一门综合应用相关课程的知识和内容来解决机械行业设计和生产中所面临的测试问题的课程，基本理论较多，同时所研究的内容都直接面向工程应用中的测试问题，与工程应用紧密结合。由于各种基于新的测试原理和测试方法的新型传感器不断出现，课程的教学内容也处于不断更新的变化之中。
随着高校专业改革的发展，一方面测试技术课程的学时数逐渐减少，教学时数(包括理论教学和实验教学)已缩减为32学时，而另一方面为了适应现代工程测试技术发展的需要，对于机械工程测试技术课程的教学要求却又有所提高。因此，为了在减少学时的情况下达到相同的教学效果，机械工程测试技术的教学内容和教学模式也需要与时俱进。本文依照课程教学内容服从专业培养目标、课程教学方法服务于课程教学内容、素质教育贯穿于整个教学过程的原则，以培养学生的创新意识和分析解决工程实际问题的能力为目的，针对新形势下机械工程测试技术课程的教学内容和教学模式进行了一些研究与探索。
1以面向工程应用为主的教学内容体系的改革
按照教学内容服务于专业培养目标的原则，以面向工程应用为主要目的，将课程内容进行模块化整合，在教学过程中应以应用模块的教学为重点，以适应培养具有创新意识的工程应用型人才的需要。
机械工程中一个完整的测试系统一般包括：被测对象(通常是各类信号)、传感器、调理电路、信号采集与数字信号处理及反馈控制等，与此相应的理论内容主要有：信号及其描述方法、测试装置性能的静动态分析、各种常用传感器的原理及后接电路、信号调理、信号的显示与记录、信号处理等，这些内容构成了机械工程测试技术课程的基本理论部分，涉及知识面较广，知识点多而繁琐。同时课程也包括了常见物理量如位移、力、应力和应变、振动测试、温度及流体参量中的压力和流量等常见物理量的测试方法，还包括现代计算机测试系统等内容，这一部分属于应用性内容。
针对课程内容的特点，将教学内容划分为信号及其描述模块、信号传输系统性能模块、传感器模块、信号调理模块、信号处理模块及应用实例模块这六大模块。其中前五个模块属于该课程的理论部分，它们间的关系也非常明确，即按照信号的运行路径为主线组织知识点，此部分内容中传感器模块为重点内容，主要讲授常用传感器的工作原理及后接电路，该部分内容与工程应用紧密结合，其余内容如信号传输系统性能及信号调理等与学生学习过的自动控制原理及电工学等课程有重合，在教学过程中可以做简单回顾即可。最后的应用实例模块既是前面各模块的有机结合，又是该课程的目的所在，该模块含几个典型物理量的测试实例，每个实例应有具体的系统组成及适当的理论分析。这样组织教学内容，学生在学习时能清晰地理解各个知识模块的作用及在测试系统中的地位，对于测试系统的完整组成及性能分析有比较完整的概念，另外也可以学习到各种物理量测试技术的具体工程应用方法。
2教学方法与手段的改革
2.1工程实例教学法
按照教学方法服务于教学内容的原则，由于机械工程测试技术这门课程与工程实践联系紧密，直接面向工程应用，因此在教学过程中，应将适当的工程实例引入教学，这对于提高教学效果具有重要作用。
如在讲述传感器的原理时，除讲清楚各种传感器的原理之外，还需要通过大量的工程实例来使学生认识所学习的传感器是如何应用于实际工程量的测量。例如，笔者在讲述压电传感器时，给学生举了一个压电传感器应用于悬臂梁振动测试的例子。压电加速度计由惯性质量块和受压的压电陶瓷晶体等组成，固定安装在悬臂梁上，当给悬臂梁施加一定频率的激振信号时，压电加速度计感受与悬臂梁相同频率的振动，若振动频率远小于压电加速度计的固有频率，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷晶体上，由于压电效应，压电陶瓷晶体上产生正比于运动加速度的表面电荷，通过电荷放大器等后接电路，便可以得到悬臂梁振动的加速度信号，再通过双重积分器即可得到悬臂梁的振动位移信号。
例如，在讲述关于滤波器的问题时，笔者通过LABVIEW给学生演示了一个滤波器应用程序，频率为10Hz、幅值为1的正弦波与频率为60Hz、幅值为0.1混叠有幅值为0.1的白噪声的正弦信号叠加的合成信号，通过无限长冲击响应(IIR)3阶低通滤波器进行滤波处理，当滤波器的截止频率分别为20Hz和65Hz时，通过观察滤波后信号的波形图，来了解滤波器的截止频率对于滤波效果的影响。
这些工程实例的引入，一方面能够激发学生学习相关知识的兴趣，了解相关知识的工程应用，同时又能提高学生应用所学内容分析和解决工程实际问题的能力。
2.2启发式教学法
启发式教学，就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段，采用启发诱导办法传授知识，使学生积极主动地学习，以促进能力培养。在课堂教学中，应尽量避免填鸭式教育，尽量启发学生利用已有知识去主动分析和解决理论推导和实际问题。在具体实施中，针对部分教学内容，以学生理解并掌握该部分内容为目标，可以先列出研究思路和步骤，然后在讲解过程依步骤逐步提示学生利用现有知识去进行思考，并尝试自己独立推理，然后再由教师进行详细讲解。
例如，在讲述关于非周期信号的傅立叶变换时，先列出学生已经学习过的周期信号的复指数展开式，提示他们可以将非周期信号看成是周期为无限长的周期信号，从而引导他们借用周期信号的复指数展开式去自己推导出傅立叶变换式。在讲述了傅立叶变换的基本概念之后，提示他们结合数学中的坐标变换去理解傅立叶变换实质上是一种积分变换，将一个信号通过积分变换变成另一个信号，两个信号相互之间有联系，傅立叶变换后得到的信号自变量已经变为频率而非时间，通过分析一个信号的傅立叶变换可以得到信号的频谱密度函数，从而了解了信号包含的各频率成份及特征。通过启发式教学，学生深刻地理解了傅立叶变换的意义，同时也加深了对信号时域分析和频域分析的理解。
实践证明，学生对于启发式教学方法比较感兴趣，他们也乐于在教师的启发下通过自己的思考去一步步解决实际问题，而非被动的接受教师的讲解，而经过对具体知识求解过程的锻炼，他们的自学能力及分析和解决实际问题的能力都得到较大程度的提高。
2.3将MATLAB及LabVIEW软件应用于课堂教学
机械工程测试技术作为一门与工程应用联系紧密的课程，其内容随着现代计算机技术的发展而不断完善，尤其是MATLAB软件及虚拟仪器技术等已成为测试系统分析与设计的重要工具。从工程实际需要出发，笔者在课堂教学中，将工程中广泛应用的MATLAB软件及虚拟仪器技术引入课堂教学，引导学生去了解这些软件在测试系统分析与设计中的作用。
例如，在讲述测试装置的静动态特性时，利用MATLAB的simulink仿真工具箱，建立一阶系统和二阶系统的仿真框图模型，给系统以不同的输入如单位阶跃输入、单位脉冲输入等，再通过改变一阶系统的时间常数及二阶系统的阻尼率和固有频率等参数，来模拟测试装置在不同输入下的响应，这些内容编写成一个个仿真子程序，在授课的时候直接调用子程序来运行。
讲述各种信号时，可以利用LABVIEW的信号仿真函数，产生不同频率和幅值的正弦波信号、方波信号及三角波信号等，同时利用频谱测量函数显示相应信号的幅值谱和相位谱。在讲述滤波器时，通过合并低频信号和高频信号或噪声信号组成混叠信号，并利用滤波器函数来编制应用程序来仿真高通滤波器、低通滤波器及带通滤波器等不同种类滤波器的滤波性能，从而使学生可以直观了解各种不同种类滤波器的性能。所有演示内容都编写成一个个应用实例，在课堂教学时直接调用。
通过将MATLAB和LabVIEW软件引入课堂教学，即避免了书本知识过于枯燥、学生易失去学习兴趣的问题，又能通过实例演示加深学生对于所学内容的直观印象，同时引导学生自己学习相应的软件，自己动手去处理实际问题，既提高了课堂教学效果，也培养了学生的应用相关软件去分析解决工程实际问题的能力。
2.4多媒体教学
由于课程教学内容较多，同时又包含有大量工程应用内容，而教学课时数又相对较少，因此，对于大部分内容的讲解宜采用多媒体教学，这有利于发挥多媒体教学信息量大，且可以对大量实际工程应用进行动画显示等优点。例如，在讲述测试系统的组成时，为了加深学生对于测试系统各个组成环节的印象，笔者举了旋转轴偏心量监测系统的例子。位移传感器获取轴承在X、Y方向的位移信号，通过调理电路进行放大和滤波，再经过信号数据采集送入计算机，进行处理和显示。监测系统采用动画显示的方式，既利于学生形象地通过测试信号的传递及信号的变换与处理过程，也利于加深其对测试系统整体组成的理解，同时也可提高学生实际应用能力。
2.5小论文式大作业
在教学过程中，针对主要内容布置一些大作业，选题范围主要是一些相关的工程实际问题，也可以让学生自行选题，要求他们以小组的形式，按照测试系统的组成，自己选择相应的硬件去搭建能够投入工程实际应用的测试系统，并分析所组成的测试系统的性能，最后按照一般科技论文的格式完成一篇简单的小论文。例如，在课程学习基本完成之后，向部分学生布置了一道机床主轴转速测试系统的大作业，让学生自己选用合适的传感器，并选用相应的测试系统硬件，自己搭建一个转速测试系统，并应用LANVIEW软件编制信号采集及信号处理程序。实践表明，在教学中鼓励、指导学生进行小论文式的大作业的训练，可以更好地发挥其学习的主动性和创造性，也使得学生设计测试系统的能力和分析解决工程实际问题的能力得以提高，是一种非常有效的研究型教学方法。
3更新实验内容，实施开放式实验教学
实验教学内容既要服务于课程教学目标，同时也要紧跟工程实践要求，着重培养学生分析和解决工程实际问题的能力。为此，我们对实验内容进行适当改进，在保留了一些验证性的传统实验内容同时，也积极开设了一些设计性和创新性的实验项目。更新后的实验内容分为二个部分：第一部分为基本实验，主要包括电桥性能综合实验、霍尔测速实验及压电式加速度传感器测量振动实验，第二部分为综合创新性实验(机床主轴振动测试、液压系统流量测试及桁架应力综合测试)。基本实验以课程基本知识为载体，以基本知识和动手能力训练为重点，为必开实验。综合创新性的实验，以培养学生的设计能力、分析和解决工程实际问题的能力为目的，学生可以选做自己感兴趣的实验项目。
实验教学实施开放式、自主式教学，学生可以在实验室开放期间任何时间来做实验，由学生根据实验的要求自行选用相应传感器及相关硬件和软件搭建测试系统，并独立完成整个实验，从而使自己动手能力和实践能力得到加强。教师在实验结束后，对实验结果进行总结，指出实验过程中存在的一些不足，同学生进行讨论。这样，可以帮助学生发现问题，使他们掌握处理问题的技巧，从而更好地激发和培养他们的探索精神和创新能力。
4结论
机械工程测试技术教学的主要目的就是让学生更好地掌握测试系统的理论和测试系统性能分析的方法，并学会独立选用相应的硬件和软件去搭建测试系统去分析和解决工程实际中的工程量测试问题。近几年的教学实践表明：本文在教学内容、教学方法与手段、实验教学等方面进行的研究与探索，在提高教学效果方面显示了较好的作用。模块化且面向工程应用为主的教学内容体系更适合具有创新意识的应用型人才的培养需要，各种教学方法与手段的采用能够提高学生的学习兴趣、增强学生学习主动性和分析解决工程实际问题的能力，更新的实验教学内容和开放式实验教学能够加强学生动手能力和实践能力的培养。
