测试技术基础绪论.ppt
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
–工农业生产、科学研究、交通运输、医疗卫生、环 保等
Page: 9
测量系统的用途1
产品开发与工程试验过程
Page: 10测量系统的用途2源自过程与系统控制Page: 11
测量系统的用途3
监测与诊断
Page: 12
测试过程和测试技术的一般组成1
信息 总是蕴涵在某些 物理量（就是信号）之中，并依靠 它们来传输的。就具体物理性质而言，信号 有电信号、 光信号、力信号、位移信号，等等。
Page: 13
测试过程和测试技术的一般组成2
传输环节专指较远距 离的通讯传输
并非所有的环节都需要 ！！！ 例1：设备检测 例2：产品性能试验
特别注意
Page: 14
在所有的组成环节中，必须遵循的基本 原则是各环节的输出量与输入量之间应 保持一一对应和尽量不失真的关系，并 必须尽可能地减小或消除各种干扰。
– 计量：如果测量涉及实现单位统一和量值准确可靠则 被称为计量。因此研究测量、保证测量统一和准确的 科学被称为计量学 (Metrology)。
– 测试是具有试验性质的测量，或（测量 + 试验）。
Page: 5
计量学的研究范畴
• 计量学将研究可测的量、计量单位、计量基准、 标准的建立、复现、保存及量值传递、测量原 理与方法及其准确度、观察者的测量能力，物 理常量及常数、标准物质、材料特性的准确确 定，以及计量的法制和管理。实际中，计量一 词只用做某些专门术语的限定语，如计量单位、 计量管理、计量标准等。所组成的新术语都与 单位统一和量值准确可靠有关。
Page: 6
测试技术的重要性2
• 测试技术的重要性
–测试是科学研究的基本方法，用数学语言 表述科学规律和理论需要测试技术，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 –宇航技术、万有引力定律、机械工业新产品
的开发（创新设计、动态设计和控制系统设 计）、工程量的测量（检测与故障诊断）
新型传感器
Page: 23
• 物性型传感器
– 是依靠敏感材料本身的物性随被测量的变化来实现信号的转换 的。属于新材料的开发。例如：半导体、陶瓷、光导纤维、磁 性材料、“智能材料”—形状记忆合金 。
– 传感器正在从结构型为主向物性型为主转变。
– 结构传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。
电信号 在变换、处理、传输和运用等方面，都有明显的 优点，因而成为目前应用最广泛的信号。各种非电信号也 往往被转换成电信号，而后传输、处理和运用。
信号分析和处理技术 并不考虑信号的具体物理性质，而 是将其抽象为变量之间的函数关系，特别是时间函数或空 间函数，从数学上加以分析研究，从中得出一些具有普遍 意义的理论。这些理论极大地发展了测试技术，并成为测 试技术的重要组成部分。如 FFT技术
Page: 15
测试系统应用实例（ 1 ）
Page: 16
测试系统应用实例（ 2 ）
Page: 17
测试系统应用实例（ 3 ）
Page: 18
测试系统应用实例（ 4 ）
Page: 19
测试系统应用实例（ 5 ）
Page: 20
测试实验系 统1
Page: 21
测试实验系 统 2
Page: 22
Page: 7
工程测量
• 静态测量
–指不随时间变化的物理量的测量 –被加工零件的尺寸测量
• 动态测量
–指随时间变化的物理量的测量 –本书的主要研究内容
Page: 8
测试技术的重要性3
• 测试技术的应用领域
–在工程技术领域的工程研究、产品开发、生产监督、 质量控制和性能试验等；
–自动控制技术己越来越多地运用测试技术，测试装 置已成为控制系统的重要组成部分；
• 集成、智能传感器
– 微电子学、微细加工技术和集成化工艺等的进展，出现了多种 集成化传感器。如 IC加速度传感器
• 化学传感器---把化学量转变成电量
– 目前以气体传感器、湿度传感器、离子传感器和生物化学传感 器为主
Page: 24
测试技术的发展2
• 计算机测试技术与虚拟仪器的应用 传感器网络与仪器总线技术、internet网 与远程测试、测试过程与仪器控制技术、 虚拟仪器与编程语言是现代工程测试的 重要方向。
Page: 25
本课程的研究对象和性质
• 研究对象
– 机械工程领域的设计、控制、运行监测中常用物理 量及其他工程量的测量和测量装置与系统的性能， 包括物理量和及其他工程量的测量方法、测试中常 用的传感器、信号调理电路及记录、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。
• 了解常用传感器、常用信号调理电路和记录仪器的工作 原理和性能，并能较合理地选用。
• 对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并 能初步运用于机械工程中某些参量的测试。
Page: 27
学习过程注意事项
• 理论学习环节 • 实验环节
Page: 4
测试技术的重要性1
• 测试的基本任务是获取有用的信息。
– 过程：检测信号---处理-----结果----给观测者或其他信 息处理装置、控制系统
– 测试技术属于信息科学范畴，是信息技术三大支柱(测 试控制技术、计算技术和通信技术)之一。
• 测量、计量和测试
– 测量 (Measurement)是指以确定被测对象的量值为目的 而进行的实验过程。
• 绪论 • 信号及其描述 • 测试装置的基本特性 • 常用传感器与敏感元件 • 信号的调理与记录 • 信号处理初步 • 振动测试
绪论
Page: 3
• 测试技术的重要性 • 测试过程和测试技术的一般组成 • 测试技术的发展 • 测试技术课程的研究对象和性质 • 课程应达到的基本要求 • 课程学习过程中的注意事项
• 课程性质
– 技术基础课
Page: 26
本课程应达到的基本要求
• 掌握信号的时域和频域描述方法，建立明确的信号的频 谱结构的概念；掌握频谱分析和相关分析的基本原理和 方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。
• 掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件， 并能正确地运用于测试装置的分析和选择。掌握一阶、 二阶线性系统动态特性及其测定方法。
测试技术的重要性测试是科学研究的基本方法用数学语言表述科学规律和理论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宇航技术万有引力定律机械工业新产品的开发创新设计动态设计和控制系统设计工程量的测量检测与故障诊断page
Page: 1
机械工程测试技术
Page: 2
主要内容
测试技术的发展1
• 新原理新技术的应用
–激光多普勒原理在振动速度测量中的应用(计算机 硬盘读写臂和磁盘片的振动,不宜安装传感器的设 备)
–自动定位激光扫描束使得大型客机机翼的多点振动 测量达到很高的效率
• 新型传感器的出现
– 传感器是信息之源头，能否开发出上乘的测试装置， 关键也在于传感器的开发和应用。
Page: 9
测量系统的用途1
产品开发与工程试验过程
Page: 10测量系统的用途2源自过程与系统控制Page: 11
测量系统的用途3
监测与诊断
Page: 12
测试过程和测试技术的一般组成1
信息 总是蕴涵在某些 物理量（就是信号）之中，并依靠 它们来传输的。就具体物理性质而言，信号 有电信号、 光信号、力信号、位移信号，等等。
Page: 13
测试过程和测试技术的一般组成2
传输环节专指较远距 离的通讯传输
并非所有的环节都需要 ！！！ 例1：设备检测 例2：产品性能试验
特别注意
Page: 14
在所有的组成环节中，必须遵循的基本 原则是各环节的输出量与输入量之间应 保持一一对应和尽量不失真的关系，并 必须尽可能地减小或消除各种干扰。
– 计量：如果测量涉及实现单位统一和量值准确可靠则 被称为计量。因此研究测量、保证测量统一和准确的 科学被称为计量学 (Metrology)。
– 测试是具有试验性质的测量，或（测量 + 试验）。
Page: 5
计量学的研究范畴
• 计量学将研究可测的量、计量单位、计量基准、 标准的建立、复现、保存及量值传递、测量原 理与方法及其准确度、观察者的测量能力，物 理常量及常数、标准物质、材料特性的准确确 定，以及计量的法制和管理。实际中，计量一 词只用做某些专门术语的限定语，如计量单位、 计量管理、计量标准等。所组成的新术语都与 单位统一和量值准确可靠有关。
Page: 6
测试技术的重要性2
• 测试技术的重要性
–测试是科学研究的基本方法，用数学语言 表述科学规律和理论需要测试技术，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 –宇航技术、万有引力定律、机械工业新产品
的开发（创新设计、动态设计和控制系统设 计）、工程量的测量（检测与故障诊断）
新型传感器
Page: 23
• 物性型传感器
– 是依靠敏感材料本身的物性随被测量的变化来实现信号的转换 的。属于新材料的开发。例如：半导体、陶瓷、光导纤维、磁 性材料、“智能材料”—形状记忆合金 。
– 传感器正在从结构型为主向物性型为主转变。
– 结构传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。
电信号 在变换、处理、传输和运用等方面，都有明显的 优点，因而成为目前应用最广泛的信号。各种非电信号也 往往被转换成电信号，而后传输、处理和运用。
信号分析和处理技术 并不考虑信号的具体物理性质，而 是将其抽象为变量之间的函数关系，特别是时间函数或空 间函数，从数学上加以分析研究，从中得出一些具有普遍 意义的理论。这些理论极大地发展了测试技术，并成为测 试技术的重要组成部分。如 FFT技术
Page: 15
测试系统应用实例（ 1 ）
Page: 16
测试系统应用实例（ 2 ）
Page: 17
测试系统应用实例（ 3 ）
Page: 18
测试系统应用实例（ 4 ）
Page: 19
测试系统应用实例（ 5 ）
Page: 20
测试实验系 统1
Page: 21
测试实验系 统 2
Page: 22
Page: 7
工程测量
• 静态测量
–指不随时间变化的物理量的测量 –被加工零件的尺寸测量
• 动态测量
–指随时间变化的物理量的测量 –本书的主要研究内容
Page: 8
测试技术的重要性3
• 测试技术的应用领域
–在工程技术领域的工程研究、产品开发、生产监督、 质量控制和性能试验等；
–自动控制技术己越来越多地运用测试技术，测试装 置已成为控制系统的重要组成部分；
• 集成、智能传感器
– 微电子学、微细加工技术和集成化工艺等的进展，出现了多种 集成化传感器。如 IC加速度传感器
• 化学传感器---把化学量转变成电量
– 目前以气体传感器、湿度传感器、离子传感器和生物化学传感 器为主
Page: 24
测试技术的发展2
• 计算机测试技术与虚拟仪器的应用 传感器网络与仪器总线技术、internet网 与远程测试、测试过程与仪器控制技术、 虚拟仪器与编程语言是现代工程测试的 重要方向。
Page: 25
本课程的研究对象和性质
• 研究对象
– 机械工程领域的设计、控制、运行监测中常用物理 量及其他工程量的测量和测量装置与系统的性能， 包括物理量和及其他工程量的测量方法、测试中常 用的传感器、信号调理电路及记录、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。
• 了解常用传感器、常用信号调理电路和记录仪器的工作 原理和性能，并能较合理地选用。
• 对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并 能初步运用于机械工程中某些参量的测试。
Page: 27
学习过程注意事项
• 理论学习环节 • 实验环节
Page: 4
测试技术的重要性1
• 测试的基本任务是获取有用的信息。
– 过程：检测信号---处理-----结果----给观测者或其他信 息处理装置、控制系统
– 测试技术属于信息科学范畴，是信息技术三大支柱(测 试控制技术、计算技术和通信技术)之一。
• 测量、计量和测试
– 测量 (Measurement)是指以确定被测对象的量值为目的 而进行的实验过程。
• 绪论 • 信号及其描述 • 测试装置的基本特性 • 常用传感器与敏感元件 • 信号的调理与记录 • 信号处理初步 • 振动测试
绪论
Page: 3
• 测试技术的重要性 • 测试过程和测试技术的一般组成 • 测试技术的发展 • 测试技术课程的研究对象和性质 • 课程应达到的基本要求 • 课程学习过程中的注意事项
• 课程性质
– 技术基础课
Page: 26
本课程应达到的基本要求
• 掌握信号的时域和频域描述方法，建立明确的信号的频 谱结构的概念；掌握频谱分析和相关分析的基本原理和 方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。
• 掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件， 并能正确地运用于测试装置的分析和选择。掌握一阶、 二阶线性系统动态特性及其测定方法。
测试技术的重要性测试是科学研究的基本方法用数学语言表述科学规律和理论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宇航技术万有引力定律机械工业新产品的开发创新设计动态设计和控制系统设计工程量的测量检测与故障诊断page
Page: 1
机械工程测试技术
Page: 2
主要内容
测试技术的发展1
• 新原理新技术的应用
–激光多普勒原理在振动速度测量中的应用(计算机 硬盘读写臂和磁盘片的振动,不宜安装传感器的设 备)
–自动定位激光扫描束使得大型客机机翼的多点振动 测量达到很高的效率
• 新型传感器的出现
– 传感器是信息之源头，能否开发出上乘的测试装置， 关键也在于传感器的开发和应用。