工程测试技术绪论及第一章.ppt

1、工程测工程测试试技技术术机电教研室机电教研室TB303Tel:13926960946李琳李琳E-mail:课程名称：课程名称：工程测试技术（工程测试技术（B）学时：学时：32 考核形式：考查考核形式：考查课时安排：课时安排：绪论（绪论（1学时）学时）第一章第一章 信号及其描述方法（学时：信号及其描述方法（学时：3+0 ）第二章第二章 测试装置的基本特性（学时：测试装置的基本特性（学时：4+0 ）第三章第三章 常用的传感器与敏感元件（学时：常用的传感器与敏感元件（学时：8+8）第四章第四章 信号的调理与记录（学时：信号的调理与记录（学时：4+0 ）第五章第五章 信号处理初步（学时：信号处理初步（

2、学时：4+0 ）序号 分 类实验项目名称实验性质实验进行方式学时理论技能综合设计必做选做1电阻应变片的原理及应用0+22电容式传感器的原理及应用0+23光纤传感器原理及应用0+24电涡流和磁电传感器原理及应用0+2课内内实验：考核性质：考核性质：考查，百分制考核形式：考核形式：闭卷，笔试考试用时：考试用时：90分钟考核模式：考核模式：三段制模式成绩评定方法：成绩评定方法：期末总评成绩平时成绩平时成绩20实验成绩实验成绩20期末成绩60 0绪论绪论本章学习要求：本章学习要求：0.1掌握测试技术的概念及研究内容掌握测试技术的概念及研究内容0.2了解测试技术的应用情况了解测试技术的应用情况0.3了解

3、测试技术的发展动态了解测试技术的发展动态0.4了解主要测试仪器生产厂商了解主要测试仪器生产厂商0.5学习本课程要求学习本课程要求思考题思考题机械工程测试技术基础机械工程测试技术基础绪论绪论0.1测试技术的基本概念测试技术的基本概念测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理物理量的测量原理和和测量信号分析处理测量信号分析处理方法。方法。测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。通常先通常先将被测物理将被测物理量转换为电

4、量量转换为电量，再，再对电信号进行处理对电信号进行处理和输出。如图所示和输出。如图所示的声级计。的声级计。一测试技术的重要性一测试技术的重要性测试技术的基本任务：测试技术的基本任务：获取有用的信息获取有用的信息测量：测量：确定被测物属性量值，确定被测物属性量值，如：长度、重量等如：长度、重量等测试：测试：具试验性质的测量具试验性质的测量 测量测量+试验试验测试的作用：测试的作用：认识客观世界认识客观世界 检验科学理论和规律的正确性检验科学理论和规律的正确性测试的应用：测试的应用：工、农、医、国防、交通、环工、农、医、国防、交通、环 保、生活安全等保、生活安全等 二、测试过程和测试系统的一般组成

5、二、测试过程和测试系统的一般组成 信息：信息：蕴涵在信号中，信号的内容。蕴涵在信号中，信号的内容。非物质的，非物质的，无能量。无能量。信号：信号：信息的载体信息的载体 电、光、力、声，电、光、力、声，物质的，有能量。物质的，有能量。例：讲话（声）、警报声例：讲话（声）、警报声 （声）、烽火台（光）。（声）、烽火台（光）。测试系统框图测试系统框图 一一般般说说来来，测测试试系系统统由由传传感感器器、中中间间变变换换装装置置和显示记录装置三部分组成。和显示记录装置三部分组成。传感器传感器将被测物理量（如噪声，温度）检出并将被测物理量（如噪声，温度）检出并转换为电量，转换为电量，中间变换装置中间变换

6、装置对接收到的电信号用硬对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信变换后用软件进行信号分析，号分析，显示记录装置显示记录装置则测量结果显示出来，提供则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。给观察者或其它自动控制装置。信息提取信息提取信息调理信息调理 传感器：传感器：被测试量转换为同种或别种量值输出被测试量转换为同种或别种量值输出 电信号电信号 信号调理：信号调理：将来自传感器的信号转换成更适于将来自传感器的信号转换成更适于 传输和处理的形式传输和处理的形式 例：调幅、调频例：调幅、调频 信号处理：信号处理：对信号运算，滤波，分析对信号运

7、算，滤波，分析 信号显示、记录：信号显示、记录：测试技术的工程应用测试技术的工程应用在工程领域，科学实验、产品开发、生产监在工程领域，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。等每一个工程领域。1、工业自动化中的应用、工业自动化中的应用a)机械手、机器人中的传感器机械手、机器人中的传感器转转动动/移移动动位位置置传传感感器器、力力传传感感器器、视视觉觉传传感感器器、听听觉觉传传感感器器、接接近近距距离离传传感感器器、触触觉觉传

8、传感感器器、热热觉觉传传感感器器、嗅觉传感器。嗅觉传感器。测试技术的工程应用测试技术的工程应用在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。用，是其重要组成部分。密歇根大学的机械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型广州中鸣数码的机器狗广州中鸣数码的机器狗b)AGV(Automated Guided Vehicle)自动送货车自动送货车 超声波测距传感器、判断超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置；建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器运动轨迹和红外线色彩传感器运动轨迹和AGV小车位置小车位置识别；条形识别；条形码传感器

9、，码传感器，货品识别。货品识别。测试技术的工程应用测试技术的工程应用香港理工香港理工AGV模型模型c)生产加工过程监测生产加工过程监测测试技术的工程应用测试技术的工程应用切削力传感器，加切削力传感器，加工噪声传感器，超工噪声传感器，超声波测距传感器、声波测距传感器、红外接近开关传感红外接近开关传感器等。器等。密歇根大学数字化工厂密歇根大学数字化工厂测试技术的工程应用测试技术的工程应用2、流程工业设备运行状态监控、流程工业设备运行状态监控在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立设备运行状态关系到整个生产

10、线流程。通常建立24小时在小时在线监测系统。线监测系统。石化企业输石化企业输油管道、储油管道、储油罐等压力油罐等压力容器的破损容器的破损和泄露检测。和泄露检测。测试技术的工程应用测试技术的工程应用3、产品质量测量、产品质量测量在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。必须对其性能质量进行测量和出厂检验。图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试，及发动机转速等。通过对抽

11、样汽车的测试，工程师可以了解产品质量。工程师可以了解产品质量。汽车扭距测量汽车扭距测量机床加工精度测量机床加工精度测量测试技术的工程应用测试技术的工程应用4、楼宇控制与安全防护、楼宇控制与安全防护为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。度监测、电梯运行状况。图示为某公司楼宇自动化系图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源

12、管理、统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水控制、停车管理、水/废水管废水管理和电梯监控。理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器测试技术的工程应用测试技术的工程应用5、家庭与办公自动化、家庭与办公自动化在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。全自动洗衣机中的传感器：全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器

13、传感器，透光率光传感器(洗净度洗净度)液位传感器，电液位传感器，电阻传感器阻传感器(衣物烘干检测衣物烘干检测)。指纹传感器指纹传感器透光率传感器透光率传感器温湿度传感器温湿度传感器温度传感器温度传感器测试技术的工程应用测试技术的工程应用6、其他应用、其他应用航天航天农业农业交通交通医学医学测试技术的工程应用测试技术的工程应用鼠标鼠标:光电位移传感器光电位移传感器摄像头摄像头:CCD传感器传感器声位笔声位笔:超声波传感器超声波传感器麦克风麦克风:电容传声器电容传声器声卡声卡:A/D卡卡+D/A卡卡软驱软驱:速度速度,位置伺服位置伺服7、PC机中的测试技术应用机中的测试技术应用测试技术的发展趋势测

14、试技术的发展趋势1、传感器方面、传感器方面a)利利用用新新发发现现的的材材料料和和新新发发现现的的生生物物、物物理理、化化学学效效应开发出的新型传感器应开发出的新型传感器荧光材荧光材料制作料制作的电子的电子鼻传感鼻传感器器生物酶血样分析传感器生物酶血样分析传感器热热/光光电量电量b)传感器传感器+嵌入式计算机嵌入式计算机智能传感器智能传感器振动网络传感器振动网络传感器嵌入式计算机嵌入式计算机智能压力网络智能压力网络传感器传感器智能智能倾角倾角RS232RS232传感器传感器IC总线数字温度总线数字温度传感器传感器测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势2、测量信

15、号处理方面、测量信号处理方面计算机虚拟仪器技术计算机虚拟仪器技术用用PC机仪器板卡机仪器板卡代替传统仪器代替传统仪器用计算机软件用计算机软件代替硬件分析电路代替硬件分析电路优优点点我们的工作我们的工作绪论绪论0.4主要传感器和测试仪器生产厂商主要传感器和测试仪器生产厂商2、振动、振动/噪声传感器噪声传感器丹麦丹麦B&K（振动测量、声学测量领域最富盛名振动测量、声学测量领域最富盛名）http:/ 测试装置基本特性的评价方法测试装置基本特性的评价方法 测试信号的分析和处理测试信号的分析和处理 常见物理量的测试方法常见物理量的测试方法 技术基础课：技术基础课：目的：目的：选用测试装置，初步掌握进行动

16、态测试选用测试装置，初步掌握进行动态测试 所需的基本知识和技能所需的基本知识和技能 性质：性质：很强的实验性很强的实验性 第一章第一章 信号及其描述信号及其描述 第一节第一节信号的分类与描述信号的分类与描述 一、信号的分类：一、信号的分类：（一）确定性信号（一）确定性信号：确定函数：确定函数x(t)或表格表示或表格表示 周期信号周期信号:x（t）=x(t+nT)（n=1,2,3,.）非周期信号：非周期信号：准周期信号，例：准周期信号，例：瞬变非周期信号瞬变非周期信号:信号：简单周期信号简单周期信号复杂周期信号复杂周期信号瞬态信号瞬态信号瞬态信号瞬态信号:持续时间有限的信号，如持续时间有限的信号，如随机信号随机信号：无法用无法用x(t)描述，不能准确预测描述，不能准确预测 其未来瞬时值，但具某些统计特性，其未来瞬时值，但具某些统计特性，用概率统计方法由过去估计未来。用概率统计方法由过去估计未来。例：天气预报，树叶在风中的飘动例：天气预报，树叶在风中的飘动 噪声信号噪声信号(平稳平稳)噪声信号噪声信号(非平稳非平稳)统计特性变异统计特性变异（二）连续信号二）连续信号：独立变量取值连续，幅值