现代测试技术--概述 ppt课件.ppt

1、现代测试技术现代测试技术第一章第一章 概述概述1.1 现代测试技术的重要性现代测试技术的重要性 信信信信息息息息是是是是事事事事物物物物运运运运动动动动的的的的状状状状态态态态和和和和方方方方式式式式。不不不不是是是是物物物物质质质质，不不不不具具具具有有有有能能能能量量量量，却却却却是是是是物物物物质质质质所所所所固固固固有有有有的的的的，是是是是客客客客观观观观存存存存在在在在或或或或运动状态的特征。信息的传输依靠物质和能量。运动状态的特征。信息的传输依靠物质和能量。运动状态的特征。信息的传输依靠物质和能量。运动状态的特征。信息的传输依靠物质和能量。获获获获取取取取信信信信息息息息的的的的

2、活活活活动动动动是是是是人人人人类类类类最最最最基基基基本本本本的的的的活活活活动动动动之之之之一一一一。测测测测试试试试是是是是科科科科学学学学技技技技术术术术领领领领域域域域中中中中定定定定量量量量地地地地获获获获取取取取足足足足以以以以揭揭揭揭示示示示事事事事物物物物内内内内在在在在规规规规律律律律的的的的信信信信息息息息的的的的一一一一种种种种手手手手段段段段，是是是是现现现现代代代代科科科科学学学学技技技技术术术术研研研研究的一个重要领域。究的一个重要领域。究的一个重要领域。究的一个重要领域。测试是依靠一定的科学技术手段定量地获取测试是依靠一定的科学技术手段定量地获取某种对象信息的过

3、程。某种对象信息的过程。科学的基本目的在于客观地描述自然界，科学探科学的基本目的在于客观地描述自然界，科学探科学的基本目的在于客观地描述自然界，科学探科学的基本目的在于客观地描述自然界，科学探索本身需要测试技术；索本身需要测试技术；索本身需要测试技术；索本身需要测试技术；科学定律是定量的定律，需要用准确而简明的定科学定律是定量的定律，需要用准确而简明的定科学定律是定量的定律，需要用准确而简明的定科学定律是定量的定律，需要用准确而简明的定量关系和数学语言来表述；量关系和数学语言来表述；量关系和数学语言来表述；量关系和数学语言来表述；检验科学理论和规律的正确性同样需要测试技术。检验科学理论和规律的

4、正确性同样需要测试技术。检验科学理论和规律的正确性同样需要测试技术。检验科学理论和规律的正确性同样需要测试技术。精确的测试是科学的根基。精确的测试是科学的根基。精确的测试是科学的根基。精确的测试是科学的根基。测试工作的基本任务测试工作的基本任务（1 1）测试出被测对象的有关信号；测试出被测对象的有关信号；测试出被测对象的有关信号；测试出被测对象的有关信号；信号信号信号信号具有能量，是某种具体的物理量。信号具有能量，是某种具体的物理量。信号具有能量，是某种具体的物理量。信号具有能量，是某种具体的物理量。信号的变化则反映了所携带的信息的变化。的变化则反映了所携带的信息的变化。的变化则反映了所携带的

5、信息的变化。的变化则反映了所携带的信息的变化。（2 2）对测得的信号加以处理、分析；对测得的信号加以处理、分析；对测得的信号加以处理、分析；对测得的信号加以处理、分析；（3 3）将定量的有用信息提供给观察者或输将定量的有用信息提供给观察者或输将定量的有用信息提供给观察者或输将定量的有用信息提供给观察者或输 入其它信息处理装置或控制系统。入其它信息处理装置或控制系统。入其它信息处理装置或控制系统。入其它信息处理装置或控制系统。测试技术属于信息科学范畴。是信息技术测试技术属于信息科学范畴。是信息技术三大支柱（三大支柱（测试控制技术、计算技术、通测试控制技术、计算技术、通信技术信技术）之一）之一。测

6、试技术促进了科学技术总体水平的提高测试技术促进了科学技术总体水平的提高在科学技术的各个领域中，不管是基础性研究还在科学技术的各个领域中，不管是基础性研究还在科学技术的各个领域中，不管是基础性研究还在科学技术的各个领域中，不管是基础性研究还是应用性研究，都离不开实验。以取得各种所需是应用性研究，都离不开实验。以取得各种所需是应用性研究，都离不开实验。以取得各种所需是应用性研究，都离不开实验。以取得各种所需要的数据，进一步完善已有的理论或验证研究成要的数据，进一步完善已有的理论或验证研究成要的数据，进一步完善已有的理论或验证研究成要的数据，进一步完善已有的理论或验证研究成果。果。果。果。历史上许多

7、重大的科学成就几乎都与某种新的实历史上许多重大的科学成就几乎都与某种新的实历史上许多重大的科学成就几乎都与某种新的实历史上许多重大的科学成就几乎都与某种新的实验仪器的诞生息息相关验仪器的诞生息息相关验仪器的诞生息息相关验仪器的诞生息息相关 。科学技术的总体发展科学技术的总体发展 促进了测试技术的发展促进了测试技术的发展 现代测试技术几乎利用了所有的近代新技术和现代测试技术几乎利用了所有的近代新技术和现代测试技术几乎利用了所有的近代新技术和现代测试技术几乎利用了所有的近代新技术和新理论。例如，半导体技术、激光技术、光纤新理论。例如，半导体技术、激光技术、光纤新理论。例如，半导体技术、激光技术、光

8、纤新理论。例如，半导体技术、激光技术、光纤技术、自动化技术、计算技术及数理统计、控技术、自动化技术、计算技术及数理统计、控技术、自动化技术、计算技术及数理统计、控技术、自动化技术、计算技术及数理统计、控制论、信息论等等。制论、信息论等等。制论、信息论等等。制论、信息论等等。计算机技术的发展引起了现代测试技术的新飞计算机技术的发展引起了现代测试技术的新飞计算机技术的发展引起了现代测试技术的新飞计算机技术的发展引起了现代测试技术的新飞跃。跃。跃。跃。测试技术在机械工程领域中的应用测试技术在机械工程领域中的应用（1）对某个或某些参数进行测试；对某个或某些参数进行测试；（2）对结构动态响应特征的测试；

9、对结构动态响应特征的测试；（3）自动化或控制系统中的一个环节；）自动化或控制系统中的一个环节；（4）进行现场监视或故障诊断。）进行现场监视或故障诊断。1.2 动态测试的特点动态测试的特点 现代测试技术与传统测试技术相比，其现代测试技术与传统测试技术相比，其深度和广度都有质的飞跃。深度和广度都有质的飞跃。现代测试技术发展的明显标志：现代测试技术发展的明显标志：（1）动态测试动态测试（2）实时数据处理实时数据处理（3）测试误差补偿测试误差补偿动态测试的定义动态测试的定义 动态测试是指被测量为动态测试是指被测量为动态测试是指被测量为动态测试是指被测量为变量变量变量变量的的的的连续测量连续测量连续测量

10、连续测量过程。过程。过程。过程。动态测试中，测量过程处于不断变化状态，需要动态测试中，测量过程处于不断变化状态，需要动态测试中，测量过程处于不断变化状态，需要动态测试中，测量过程处于不断变化状态，需要考虑被测考虑被测考虑被测考虑被测变量的变化规律及特点变量的变化规律及特点变量的变化规律及特点变量的变化规律及特点、测试系统的动测试系统的动测试系统的动测试系统的动态特性态特性态特性态特性、以及、以及、以及、以及外界扰动外界扰动外界扰动外界扰动等影响。等影响。等影响。等影响。动态测试误差本身也是变量，动态测试误差本身也是变量，动态测试误差本身也是变量，动态测试误差本身也是变量，动态测试数据处理动态测

11、试数据处理动态测试数据处理动态测试数据处理具有其具有其具有其具有其特殊性特殊性特殊性特殊性。动态测试的基本特点动态测试的基本特点（1 1）时变性时变性时变性时变性（2 2）随机性随机性随机性随机性（3 3）相关性相关性相关性相关性（4 4）动态性动态性动态性动态性（1）时变性：动态测试所测量的是时变性：动态测试所测量的是随测试随测试时间而变化的量时间而变化的量，表现为随测试时间而变化，表现为随测试时间而变化的某种函数。的某种函数。（2）随机性：动态测试数据的另一基本特随机性：动态测试数据的另一基本特点是点是既含有确定性变化既含有确定性变化部分，又含有部分，又含有随机性随机性变化变化部分，表现为

12、测试时间的部分，表现为测试时间的随机函数随机函数。（3）相关性：相关性：动态测试数据相邻瞬时数据动态测试数据相邻瞬时数据之间并非孤立而无关的，相反，它们之间具之间并非孤立而无关的，相反，它们之间具有一定的有一定的统计相关性统计相关性。（4）动态性动态性：动态测试系统在测试过程中，：动态测试系统在测试过程中，需需采用微分方程、离散化的差分方程、状态采用微分方程、离散化的差分方程、状态方程或系统传递函数来描述动态测试系统的方程或系统传递函数来描述动态测试系统的输入与输出之间的关系，输入与输出之间的关系，输入与输出之间的输入与输出之间的对应关系与测试系统的动态特性有关对应关系与测试系统的动态特性有关

13、。非电量电测技术非电量电测技术在测试和分析中，一般在测试和分析中，一般并不考虑信号的并不考虑信号的具具体体物理性质物理性质，而是将其，而是将其抽象为变量之间的抽象为变量之间的函数关系，特别是函数关系，特别是时间函数或空间函数时间函数或空间函数，运用数学工具加以分析研究，从中得出一运用数学工具加以分析研究，从中得出一些具有普遍意义的结论。些具有普遍意义的结论。电信号电信号在变换、处理、传输和处理等方面在变换、处理、传输和处理等方面都有明显的优点，都有明显的优点，因而成为目前应用最广因而成为目前应用最广泛的信号，而对非电量的分析和处理比起泛的信号，而对非电量的分析和处理比起电量来相对要复杂和困难得

14、多。电量来相对要复杂和困难得多。采用各种传感器把非电量变换成电量，采用各种传感器把非电量变换成电量，再再用测量电量的方法测试出这些反映被测非用测量电量的方法测试出这些反映被测非电量的电量信号。电量的电量信号。非电量电测技术的优点非电量电测技术的优点（1 1）不同的非电量变换成电量后，）不同的非电量变换成电量后，）不同的非电量变换成电量后，）不同的非电量变换成电量后，可用相同的仪可用相同的仪可用相同的仪可用相同的仪 器仪表；器仪表；器仪表；器仪表；（2 2）电量便于）电量便于）电量便于）电量便于传输、利于控制和远距离操作传输、利于控制和远距离操作传输、利于控制和远距离操作传输、利于控制和远距离操

15、作；（3 3）有利于）有利于）有利于）有利于进行动态测量和记录进行动态测量和记录进行动态测量和记录进行动态测量和记录；（4 4）便于）便于）便于）便于和计算机联接和计算机联接和计算机联接和计算机联接，便于对测试结果进行分，便于对测试结果进行分，便于对测试结果进行分，便于对测试结果进行分 析处理。析处理。析处理。析处理。1.3 测试系统的一般组成测试系统的一般组成一般说来，测试工作的全过程包含着许多一般说来，测试工作的全过程包含着许多环节。以适当的方式环节。以适当的方式激励被测对象、信号激励被测对象、信号检测和转换、信号调理、分析与处理、显检测和转换、信号调理、分析与处理、显示与记录，以及必要时

16、以电量形式输出测示与记录，以及必要时以电量形式输出测量结果量结果（如图（如图1.1所示）所示）图1-1测试系统示意图传感器的定义传感器的定义 能能能能感受规定的被测量感受规定的被测量感受规定的被测量感受规定的被测量（物理量、化学量、生（物理量、化学量、生（物理量、化学量、生（物理量、化学量、生物量等），物量等），物量等），物量等），并并并并按照一定的规律转换成输出信号按照一定的规律转换成输出信号按照一定的规律转换成输出信号按照一定的规律转换成输出信号（一般为电量）（一般为电量）（一般为电量）（一般为电量）的器件或装置的器件或装置的器件或装置的器件或装置。从狭义上讲，从狭义上讲，从狭义上讲，从狭义上讲，传感器也可定义为把被测的输入信传感器也可定义为把被测的输入信传感器也可定义为把被测的输入信传感器也可定义为把被测的输入信号变换为电信号的装置。号变换为电信号的装置。号变换为电信号的装置。号变换为电信号的装置。其输入量可分为机械量其输入量可分为机械量其输入量可分为机械量其输入量可分为机械量参数、热工参数、物理参数、成份和结构参数等。参数、热工参数、物理参数、成份和结构参数等。参数、热工参数、