机械工程测试技术基础(机工社熊诗波、黄长艺)
机械工程测试技术基础教学PPT
#2022
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测量的基础知识
基本量和导出量 基本量： 长度、质量、时间、温度、电流、发 光强度、物质的量 导出量：由基本量按一定函数关系来定义的
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测量的基础知识
3、基准与标准
基准：用来保存、复现计量单位的计量器具，是最高准确度的计量器具。 国家基准、副基准和工作基准 计量标准：用于检定工作计量器具的计量器具 工作计量器具是指用于现场测量而不用检定工作的计量器具。
物质所固有，客观存在或运动状态的特征 非物质，不具有能量，传输依靠物质和能量
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四、测试技术的内容
测试技术的内容 测量原理：实现测量所依据的物理、化 学、生物等现象及有关定律。 测量方法：分为直接或间接测量、接触 或非接触测量、破坏或非破坏测量 测量系统 数据处理
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测试过程：首先利用酒精（敏感元件）检测出被测对象温度变化并将其转换成自身体积的变化（热胀冷缩），然后经过等截面的中空玻璃管（中间变换器）再转换成高度的变化（分析处理），最后由外面的刻度线显示出测试结果（显示、记录）并提供给观察者或输入后续的控制系统。
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教材、参考书与课时安排 教材 机械工程测试技术基础(第3版) 熊诗波 黄长艺编著 机械工业出版社 测试技术与信号处理 郭迎福，焦锋，李曼主编 中国矿业大学出版社 课时安排 授课 ：36学时 实验 ：4学时
教材、参考书与课时安排
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教学目的和要求 测试技术是工科院校机械类各专业本科生一门重要的技术基础课，内容包括传感器、测量电路、测试系统的特性，信号分析与数据处理 。 通过本课程的学习： 掌握传感器的原理、特点及应用，常用测试系统和测量电路以及信号分析的基本原理和分析方法。为后续课程打好基础。
领域：工业、农业、航天、军事等
综合的答案 机械工程测试技术基础(第三版)课后答案1到6章 熊诗波 黄长艺主编 章.
机械工程测试技术基础习题解答6-1互感型（差动变压器式）传感器图解分析互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。
由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。
6-2电容式位移传感器测量原理的基础在于理想平板电容的构成, 两个平板电极由传感器和相对应的被测体组成, 当恒定的交流电加在传感器电容上时, 传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比,交流电压经检波器,与一个可设置的补偿电压叠加,经放大,作为模拟信号输出。
6-3．图示为某电位计式位移传感器的检测电路。
E=10V，R0=10KΩ，AB为线性电位计，总长度为150mm，总电阻为30K Ω，C点为电刷位置。
（1）计算输出电压U0=0V时的位移x；（2）当位移x的变化范围为10～140mm时，计算输出电压U0的变化范围。
U 0=0V 时：32E x l E AB=⨯ x=100mm6-37-2二.惯性传感器作用原理1. 角速率陀螺的作用原理(1)．科里奥利(Coriolis)原理：也称科氏效应（科氏力正比于输入角速率）。
(2)．萨格纳（Sagnac ）原理：也称萨氏效应（相位差正比于输入角速率）。
该现以MEMS 硅（硅微）角速率陀螺为例，介绍角速率陀螺的科里奥利(Coriolis)工作原理：MEMS 硅角速率陀螺依据谐振器陀螺原理工作。
陀螺内有两个多晶硅敏感结构，每一个含有一个高频振动的框架，该框架被静电式地驱动而谐振，形成了必要的速率元件，使在正交于谐振运动的方向有角速率时就会产生科里奥利力（由科氏加速度产生），这个科里奥利力与输入角速率成比例。
框架的两个外端就是可动的指状机械手，并被安置在固定的指状机械手之间组成一个电容式敏感结构，以敏感有输入角速率时按科里奥利原理运动产生的电信号，该电信号被输送到放大解调滤波等信号处理电路，从而输出正比于角速率的直流电压信号。
7-6 1.一定要确定你所测对象振动过程中可能出现的最大过载是多少，传感器的最大过载必须大于这个值，否则传感器会出现不可逆的损坏。
机械工程测试技术(熊诗波黄长艺)课后习题及答案
0-7 如何表达测量结果？对某量进行 8 次测量， 测得值分别为： 802.40， 802.50， 802.38， 802.48，802.42，802.46，802.45，802.43。求其测量结果。 解答： (1)测量结果=样本平均值±不确定度 或 ˆx = x + X = x +σ
8
s n
(2) x =
U( f ) =
1 1 δ 2( f ) + 2 (π f )2
结果表明，单位阶跃信号 u(t)的频谱在 f=0 处存在一个冲激分量，这是因为 u(t)含有直 流分量，在预料之中。同时，由于 u(t)不是纯直流信号，在 t=0 处有跳变，因此在频谱中还 包含其它频率分量。
|U(f)| φ(f)
π/2 0 -π/2
=
( 2V )
σ ⎛σ ⎞ ⎛σ ⎞ 所以 V = 4 ⎜ d ⎟ + ⎜ h ⎟ = 4(0.5%)2 + (0.5%)2 = 1.1% V ⎝d ⎠ ⎝h ⎠
第一章 信号的分类与描述 1-1 求周期方波（见图 1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式） ，划出|cn|– ω和 φ n– ω 图，并与表 1-1 对比。
| cn| 2A/π 2A/3π 2A/π
φn π/2 ω0
2A/5π 5ω0 -5ω0 -3ω0
2A/5π -5ω0
2A/3π
3ω0
5ω0
-ω0 -π/2
相频图
ω
-3ω0
-ω0
ω0
3ω0
ω
幅频图 周期方波复指数函数形式频谱图
1-2 求正弦信号 x(t ) = x0 sin ωt 的绝对均值 μ x 和均方根值 xrms 。 解答： μ x = 1 T 1 T 2x x ( t )d t = x0 sin ωt dt = 0 ∫ ∫ 0 0 T T T
机械工程测试技术_课后习题及答案
机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业出版社，2006年9月第3版第二次印刷.绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答:教材P4～5，二、法定计量单位。
0—2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4～6,二、法定计量单位～五、量值的传递和计量器具检定) 1、对计量单位做出严格的定义; 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备; 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等. 3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具.0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8～10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差. ①1.0182544V±7。
8μV ②(25.04894±0。
00003)g ③（5。
482±0。
026)g/cm 2 解答：①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈± ②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰0—5 何谓测量不确定度?国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC —1(1980）》的要点是什么？ 解答：(1）测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
（2)要点：见教材P11。
0—6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0。
5级电压表和量程为30V 的1。
5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1）因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如,精度等级为0。
机械工程测试技术基础(第3版)_熊诗波_黄长艺_主编_总复
27
二阶装置的动态特性
H ( j)
( j)2
S 2 n
2 ( j) 2
( 2
S 2 n
2） j(2 )
n
n
n
n
j2=-1
S
1
(
n
)
2
j2
n
S
1
n
2
1
n
2
2
2
n
2
j
S 2 n
1
n
2 2
2
n
2
为了书写方便，常令 / ，即为频率比， 于是上式变为：
15
设：输入量x(t)、装置（系统）的传输特性h(t)和 输出量y(t)三者之间的关系。如图：
系统
x(t) 输入 (激励) X(s)
X(ω)
h(t)
H(s) H(ω)
y(t)
Y(s) Y(ω)
输出 (响应)
1）如果x(t)、y(t)可以观察(已知)，则可推断h(t)。 2）如果h(t)已知，y(t)可测，则可推断x(t)。 3）如果x(t)和h(t)已知，则可推断和估计y(t)。
或者在下截止频率 f c1 与 fc1 / 2 之间幅频特性的衰减
量。衰减快，倍频程选择性好。
39
第五章的内容才讲过几天，不再复习
40
() H ( j) tg 1 2 1 2
负号表示响应迟后于激励
29
第四章 信号调理和记录
30
x(t) 调制器 x m t x tco 2 f0 s t
y(t)
ytcos2f0t
x t
x m t x tco 2 f0 s t
机械工程测试技术_课后习题及答案.
机械工程测试技术基础习题解答教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业出版社，2006年9月第3版第二次印刷。
绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答： ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
机械工程测试技术_课后习题与答案
机械工程测试技术基础习题解答教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业，2006年9月第3版第二次印刷。
绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义；2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备；3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm 2解答： ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答：(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答：(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
机械工程测试技术基础第三版课后习题答案
机械工程测试技术基础习题解答教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业出版社，2006年9月第3版第二次印刷。
绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答： ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
机械工程测试技术基础第三版课后习题答案
机械工程测试技术基础第三版课后习题答案机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础，熊诗波黄长艺主编，机械工业出版社，2006年9月第3版第二次印刷。
绪论0-1 叙述我国法定计量单位的基本何谓测量不确定度,国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么, 解答:(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点:见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程,为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用,用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪一个测量准确度高,解答:(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的(例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%)，而引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。
(2)从(1)中可知，电表测量所带来的绝对误差=精度等级×量程/100，即电表所带来的绝对误差是一定的，这样，当被测量值越大，测量结果的相对误差就越小，测量准确度就越高，所以用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用。
(3)150V的0.5级电压表所带来的绝对误差=0.5×150/100=0.75V;30V的1.5级电压表所带来的绝对误差=1.5×30/100=0.45V。
所以30V的1.5级电压表测量精度高。
0-7 如何表达测量结果,对某量进行8次测量，测得值分别为:802.40，802.50，802.38，802.48，802.42，802.46，802.45，802.43。
机械工程测试技术基础(机工社-熊诗波、黄长艺)(1)
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 22.3.23 00:52:4 700:52 Mar-22 23-Mar-22
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 00:52:4 700:52: 4700:5 2Wednesday, March 23, 2022
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 22.3.23 22.3.23 00:52:4 700:52: 47Mar ch 23, 2022
23-Mar-2222.3.23
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。22.3.2300:52:4723 March 202200:52
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2022年 3月23 日星期 三上午1 2时52 分47秒0 0:52:47 22.3.23
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 22年3 月上午1 2时52 分22.3.2 300:52 March 23, 2022
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 22年3 月23日 星期三1 2时52 分47秒0 0:52:47 23 March 2022
6.响度和响度级 人耳对声音的主观感觉与客观量度不一样。
响度级与响度的关系如上所示。 9
第二节 声测量传感器与仪器
一、麦克风
1.电容器式 电容式麦克风是声测量中最常用的一种仪器。电容式麦克风结构如图8-7 所示。
图8-7 10
第二节 声测量传感器与仪器
一、麦克风
2.压电晶体式
压电晶体式麦克风使用压电类元件，一般通过弯曲作用来激活。
谢 谢 大 家 022 12:52 AM3/23/2022 12:52 AM22.3.2322.3.23
机械工程测试技术课后习题及答案
机械⼯程测试技术课后习题及答案机械⼯程测试技术基础习题解答教材：机械⼯程测试技术基础，熊诗波黄长艺主编，机械⼯业出版社，2006年9⽉第3版第⼆次印刷。
绪论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，⼆、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和⼀致？解答：（参考教材P4~6，⼆、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定）1、对计量单位做出严格的定义；2、有保存、复现和传递单位的⼀整套制度和设备；3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、⼯作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到⼯作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表⽰的？解答：（教材P8~10，⼋、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8µV②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm2解答：①-66±?≈±7.810/1.01825447.6601682/10②6±≈±0.00003/25.04894 1.197655/10③0.026/5.482 4.743±≈‰0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？解答：(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的⼀个估计，亦即由于测量误差的存在⽽对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选⽤电表时，不但要考虑它的准确度，⽽且要考虑它的量程？为什么是⽤电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之⼆以上使⽤？⽤量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪⼀个测量准确度⾼？解答：(1)因为多数的电⼯仪表、热⼯仪表和部分⽆线电测量仪器是按引⽤误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引⽤误差为0.2%），⽽引⽤误差=绝对误差/引⽤值其中的引⽤值⼀般是仪表的满度值(或量程)，所以⽤电表测量的结果的绝对误差⼤⼩与量程有关。
《机械工程测试技术基础》习题解答
j2
f0t
2
根据频移特性和叠加性得：
-1 w(t )
1
1
1
X ( f ) W ( f f0) W ( f f0)
2
2
T sinc[2 T ( f f0 )] T sinc[2 T ( f f0)]
-T
0
Tt
图 1-26 被截断的余弦函数
可见被截断余弦函数的频谱等于将矩形脉冲的频谱一分为二，各向左右移动 半。也说明，单一频率的简谐信号由于截断导致频谱变得无限宽。
2f arctan
a
|X(f )| A/a
φ(f ) π/2
0
f
0
f
-π/2
单边指数衰减信号频谱图
1-4 求符号函数 (见图 1-25a) 和单位阶跃函数 (见图 1-25b) 的频谱。
sgn(t)
u(t)
1
1
0
t
-1
0
t
a)符号函数
b)阶跃函数
a)符号函数的频谱
x(t ) sgn(t)
1t 0 1t 0
先求此乘积信号 x1(t)
x(t)
sgn(t )
lim
a0
x1 (t )
X1( f )
x1 (t)e j 2 f t dt
0 eat e j 2 f tdt
e at e j 2 f tdt
0
4f j a 2 (2 f )2
1
X ( f ) F sgn(t) lim X1( f ) j
a0
f
X( f ) 1 f
X1 ( f )
x(t)1e j tdt
e at e j tdt
0
1 aj
机械工程测试技术基础(机工社-熊诗波、黄长艺) (7)
18
图11算机的测试系统可分为三种类型：一种是计算机插卡式测试系统。
插卡式测试系统组成，如图11-1所示。
图11-1
3
第一节 概述
目前，基于计算机的测试系统可分为三种类型：一种是计算机插卡式测试系统。
第二种是由仪器前端与计算机组合。如图11-2所示。
图11-2
4
第一节 概述
第三种是由各种独立的可编程仪器与计算机连接所组成的测试系统。这 类系统又称为仪器控制系统。
1. LabVIEW操作面板简介，图11-9是一个温度计程序的前面板。
图11-9
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第六节 虚拟仪器
四、 LabVIEW虚拟测试系统应用举例
1. LabVIEW操作面板简介
上述温度程序的框图程序如图11-10所示。
图11-10
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第六节 虚拟仪器
四、 LabVIEW虚拟测试系统应用举例
1. LabVIEW操作面板简介
第一节 概述 第二节 插卡式测试系统
第三节 仪器前端 第四节 仪器控制
第五节 智能仪器简介
第六节 虚拟仪器
第一节 概述
1.确定性信号与随机信号 目前，基于计算机的测试系统可分为三种类型：一种是计算机插卡式测 试系统。 2.新型传感器的出现 包括新型传感器的出现、传感器性能的提高。还包括功能的增强、集成 化程度的提高以及小型、微型化等。 3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测试过程与仪器 控制技术。以及虚拟仪器及其编程语言等的发展都是现代工程测试技 术发展的重要方面。
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第四节 仪器控制
二、仪器控制举例
机械工程测试基础第三全套课件熊诗波黄长艺
3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测试过程与仪器 控制技术, 以及虚拟仪器及其编程语言等的发展都是现代工程测试技术 发展的重要方面。
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第二节 测量的基础知识
八、测量误差
3.误差表示方法 （3）应用误差：计量器具的绝对误差与引用值之比。 （4）分贝误差：一种特殊形式的相对误差。在数值上与相对误差有着一
定的关系。 测量误差和其分布特征量的关系如图0-3
图0-3
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第二节 测量的基础知识
九、测量精度和不确定度
1.测量精密度 表示测量结果中随机误差大小的误差；也是指在一定条件下测量结果中所有系 统误差的综合。
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第二节 测量的基础知识
二、法定计量单位
1.基本单位
根据国际单位制（SI），七个基本量的单位分别是：长度——米（Metre）、质 量——千克（Kilogram）、时间——秒（Second）、温度——开尔温 （Kelvn）、电流——安培（Ampere）、发光强度——坎德拉（Candela）、物 质的量——摩尔（Mol）。
3.组合测量 将直接测量值或间接测量值与被测量值之间按已知关系组合成一组方程，通过 解方程组得到被测值的方法。
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第二节 测量的基础知识
七、测量装置
1.传感器 它是直接作用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量 值输出的器件。
2.测量变换器 提供与输入量有给定关系的输出量的测量器件。
3.检测器 用以指示某种特定量的存在而不必提供量值的器件或物质。
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图10-22 24
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
目前常用的节流元件有压力损失较小的文杜里管如图10-23c和喷嘴如图10-23b。
图10-23 25
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
1.差压式流量计（流量—差压转换法） （2） 弯管流量计，如图10-24所示。
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
图10-10为带加速度补偿的压力传感器。
图10-10 12
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
4.电容式压力传感器
图10-11是一种电容式差压传感器的结构示意图。
图10-11 13
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
5.霍尔式压力传感器，如图10-12所示。
图10-12 14
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
6.电感式压力传感器，如图10-13所示。
图10-13 15
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
7.光电式压力传感器
利用弹性元件和光电元件可组成光电式压力传感器，如图10-14所示。
图10-14 16
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
7.光电式压力传感器
三、压力测量系统的动态特性传感器
传感器安装到测压点上之后：其动态特性自然还要受到被测流体的性 质和安装情况的影响。
传感器的安装方法如图10-18所示。
图10-18 20
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
1.压力测量装置的静态定度
常用的静态压力定度装置为如图10-19所示的活塞压力机。
图10-19 21
第一节 压力的测量
一、弹性式压力敏感元件
3.波纹管 波纹管是外周沿轴向有深槽形波纹状皱褶，可沿轴向伸缩的薄壁管子。
弹性压力敏感元件，如图10-1c所示。
图10-1
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第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
1.应变式压力传感器
平膜片式压力传感器，如图10-3所示。
图10-2 5
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
1.应变式压力传感器
圆筒式压力传感器，如图10-4所示。
图10-4 6
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
1.应变式压力传感器
组合式压力传感器，如图10-5所示。
图10-5 7
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
2.压阻式压力传感器，如图10-6所示。
图10-6 8
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
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第二节 流量的测量
一、常用的流量计
8.超声波流量计
测量原理如图10-33所示。 35
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
9.相关流量计
相关流量计测量原理图如图10-34所示。 36
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
10.质量流量检测方法 （1） 直接式质量流量计 （2） 间接式质量流量计
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5.容积式流量计（流量—转速转换法） （3） 螺旋转子流量计，图10-30为四瓣螺旋转子流量计。
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第二节 流量的测量
一、常用的流量计
6.涡街流量计（流量—频率转换法） 涡街流量计是利用流体振荡的原理进行流量测量的。图10-31为三
角柱体涡街检测器原理图。
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第二节 流量的测量
一、常用的流量计
7.电磁流量计，测量原理如图10-32所示。
第一节 压力的测量 第二节 流量的测量
第一节 压力的测量
一、弹性式压力敏感元件
1.波登管 波登管是大多数指针式压力计的弹性敏感元件。
图10-1 各种结构形式的波登管。 2
第一节 压力的测量
一、弹性式压力敏感元件
2.膜片与膜盒 膜片是用金属和非金属制成的圆形薄片。
弹性压力敏感元件如图10-1b。
图10-1 3
3.压电式压力传感器
膜片式压电压力传感器如图10-7所示
图10-7 9
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
图10-8 多片层叠压电晶体压力传感器 10
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力Leabharlann 感器活塞式压电压力传感器如图10-9所示。
图10-9 11
第一节 压力的测量
第二节 流量的测量
二、流量计的定度
1.直接测量法 2.间接测量法，图10-35为流量定度装置。（以水为工作介质）
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图10-24 26
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
2.转子流量计（流量—位移转换法），如图10-25所示。
图10-25 27
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
3.靶式流量计（流量—力转换法），靶式流量计的工作原理如图10-26所示。
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第二节 流量的测量
一、常用的流量计
4.涡流流量计（流量—转速转换法），如图10-27所示。
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
2.压力测量装置的动态定度 1） 快速阀门装置。预应力快速阀门装置的结构原理图，如图10-20所示。
图10-20 22
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
2.压力测量装置的动态定度
激波管，如图10-21所示。
图10-21 23
第二节 流量的测量
一、常用的流量计
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第二节 流量的测量
一、常用的流量计
5.容积式流量计（流量—转速转换法） （1） 椭圆齿轮流量计，如图10-28所示。
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第二节 流量的测量
一、常用的流量计
5.容积式流量计（流量—转速转换法） （2） 腰形转子流量计，图10-29为腰形转子流量计的原理图。
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第二节 流量的测量
一、常用的流量计
图10-15 一种光纤式压力传感器的结构原理图 17
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
8.振频式压力传感器
传感器由振筒组件和激振电路组成，如图10-16所示。
图10-16 18
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
9.力平衡式压力传感器，如图10-17所示。
图10-17 19
第一节 压力的测量