测试技术(第一章 绪论)
传感器与测试技术教案 第一章 绪论
第一章绪论1课程简介【引题，作为整门课程的开始，开篇引题要能抓住学生兴趣】设计1：带几个机器人去教室，演示机器人功能，以其中一个机器人（排雷机器人）为例，提问：以这个排雷机器人为例，分析一下它具体实现了哪些功能？首先，当地面有雷的时候，它能够“看”到。
然后，它能将“看”到的信息，通过它的“神经”，也就是这些数据线，传达给它的“大脑”。
它的大脑就做出反应：此处有雷。
引出：这其实也就是我们这门课程中，主要研究的问题：怎样让一个系统去感知它周围的世界，然后，把它所感知到的信息，传递给它的大脑，来完成相应的系统任务。
（接课程内容）提到武器测试技术这个名词，我们可能都不陌生，我们在很多新闻、书籍、电影乃至动画片当中，都见到过关于武器测试技术的片段（图1.1 武器测试技术应用）。
如果我们把研究的对象放宽，那测试技术可以说遍布我们身边的方方面面（图1.2 测试技术的应用）。
仔细看一看这些系统我们能够发现，它们的基本任务大体一致：将研究目标的相关信息检测出来，再传输给系统，来完成相应的系统任务。
1.1课程内容也就是说，我们这门课当中的主要内容：1、是系统感知世界的感官，也就是传感器。
2、是我们怎样利用这些感官，以及这些感官所感知到的信息（测试技术）。
3、最后，我们一起来简单的了解一下这门学科当前的应用以及未来的发展趋势。
图1.3 课程内容及学时安排我们这门课的主要内容，就一起来学习一下，作为一个电气系统，它们用什么来感知外界的信息（传感器），又如何对感知到的信息加以处理，并应用到系统中去的（测试技术），最后，我们一起来简单的了解一下这门学科当前的应用以及未来的发展趋势。
1.1.1章节内容1.1.2学时安排1.2课程特点1.2.1涉及范围广传感器部分物理电路模拟电路测试技术部分信号与系统电路模拟电路自动控制原理单片机原理1.2.2知识点零散1.2.3贴近工程应用1.3学习要求1.3.1课上：认真听讲、记好笔记1.3.2课后：按时、独立完成作业1.3.3实验：充分预习，勇于实践1.4参考书目1.4.1《传感器与检测技术》魏学业主编人民邮电出版社1.4.2《传感器与自动检测技术》张玉莲主编机械工业出版社1.4.3《现代传感器技术》徐群和主编科学出版社1.4.4《传感器与的检测技术》李增国主编北京航空航天大学出版社1.4.5《MATLAB基础与应用教程》蔡旭晖等著人民邮电出版社1.4.6《LabVIEW程序设计基础》德湘轶主编清华大学出版社2产生背景【引题】这门学科是如何产生的呢？我们已经知道，这是一门主要研究传感器原理和使用方法的学科，那么，这门学科是怎样产生的呢？2.1生物能够感知外界信息人们从很早就知道，生物，可以通过视觉、听觉、味觉等形形色色的感官感知我们周围的世界（图1-4~图1-6）。
测试技术复习
一部分：绪论部分1、测量系统有那些环节，各个环节有什么功能？答：激励装置作用于被测对象，使之产生有用信息的信号， 传感器将被测信息转化为某种电信号，信号调理环节将电信号转换成更适合进一步传输和处理的形式，信号处理对信号进行运算和分析，信号显示和记录环节显示信号以便观测者观察和分析。
而反馈、控制环节用于闭环控制系统中的测试系统。
2、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？为什么使用电表时应尽可能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，试问哪一个测量准确度高？为什么？ 答：若被测量超过电表的量程会损环电表；在电表量程的三分之二以上使用可提高测量准确度；用30V 的1.5级电压表分别测量准确度高，因为其测量误差小。
3、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：81802.40802.50802.38802.48802.42802.46802.4388802.44ii xx =++++++===∑ˆ0.04s σ==，ˆ0.014x σ== ˆ802.440.014x X x σ=±=± 4、请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差： ⑴.1.01825447.8V V μ± ⑵.(25.048940.00003)g ± ⑶.2(5.4820.026)/g cm ±解：（1）1.01825440.00766V ±‰ ⑵.25.048940.001198g ± ‰ ⑶.25.482/0.474%g cm ±第二部分：信号及其描述1、周期信号和非周期信号的频谱图各有什么特点？答：周期信号的频谱具有离散性、谐波性和收敛性，即各谐波分量频率为基频的整数倍，离散分布，且幅值随频率的增加而减小。
机械工程测试技术教案
机械工程测试技术教案第一章绪论一、教学目的及要求使学生掌握测试系统的基本概念。
学生应了解测试系统的功能结构，静、动态测试的概念等。
二、主要内容测试技术的在机械工程中的意义；测试系统的组成；课程性质；基本内容及学习方法四、教学重点：静态测试与动态测试的概念。
测试系统的组成。
五、教学难点：动态测试概念的建立六、教学过程：(见讲义)八、思考题：根据日常观察，是建立一套结构应力测试系统，要求画出框图即可。
九、作业：静态测试与动态测试系统的构成有何不同十、教学参考书：黄长艺，严普强. 机械工程测试技术基础. 机械工业出版社. 1994年11第二章信号分析一、教学目的及要求使学生掌握确定性信号分析的基本理论和方法；二、主要内容信号的分类；信号的时域和频域描述；周期信号与离散频谱；瞬变非周期信号与连续频谱；脉冲信号及其频谱；正弦函数和余弦函数的频谱四、教学重点：周期信号的时域定义、傅立叶级数表达及其离散频谱λ瞬变非周期信号的傅立叶变换及其连续频谱λ傅里叶变换的主要性质λ五、教学难点：信号时域分析与频域表达的概念、方法及其相互关系六、教学过程：(见讲义)八、思考题与作业：1、什么是信号的频域描述2、周期信号的时域定义及其判断方法3、确定任意一个谐波的三个要素是什么4、周期信号频谱特点是什么5、周期信号双边频谱与单边频谱间的幅值、相位关系6、傅立叶变换的六个主要性质7、单位脉冲函数的描述（函数值、强度）；t0)，及A，t0的意义-(tδ8、一般脉冲函数的表示方法，即A9、叙述脉冲函数的采样性质、卷积性质、频谱10、写出正弦函数、余弦函数的傅立叶变换习题2-1~2-4第三章测量系统分析一、教学目的及要求使学生们掌握测试系统的静、动态特性分析基本概念、表达方法。
二、主要内容测试系统的误差表达方式，静态特性曲线与静态特性参数λ测试系统的动态特性：线性系统的时域描述、频域描述λ理想频向函数—测试系统实现不失真测试的条件λ四、教学重点：线性系统的时域描述、频域描述，二阶系统的频率特性五、教学难点：线性系统的频率保持特性及其应用；系统时域、频域响应的计算六、教学过程：(见讲义)八、思考题与作业：1、绝对误差、相对误差的表达式2、灵敏度、非线性度、回程误差的定义3、叙述线性系统的5个性质4、什么是系统的脉冲响应函数、频率响应函数，两者的关系是什么5、测试系统在时域和频域分别用什么描述6、输入信号、输出信号、测试装置三者关系的时域描述和频域描述7、测试装置实现不失真测试的时域条件和频域条件8、写出线性定常系统微分方程的一般形式（式3.8）9、根据已知二阶系统的微分方程，推导频率响应函数以及系统的固有频率及阻尼比第四章信号的获取一、教学目的及要求使学生们掌握常用传感器的转换原理、评价以及选用原则。
汽车试验及测试技术
信息转换
信息提取
数据采集及处理系统
汽车试验及测试技术第1章
§1.3 汽车试验系统的组成 一、试验系统的基本组成和工作原理
燃油流量传感器 空气流量传感器
数据采集与处理系统
汽车试验及测试技术第1章
陀螺仪
车 身 高 度 传 感 器
§1.3 汽车试验系统的组成
一、试验系统的基本组成和工作原理
汽 车 底 盘 测 功 机
实践很重要。但是没有理论的支撑，实践就会 迷失方向。二者是相辅相成的关系。工程技术中， 任何一种产品都是设计和试验紧密结合的产物。
汽车试验及测试技术第1章
§1.1 试验在汽车产业中的重要地位
➢ 从汽车的安全性角度来讲，只有通过大量试验 才能避免存在内部缺陷的汽车产品进入市场。
惨
烈
2010年， 德国的连
的
环车祸致
场 面
46辆汽车 挤成一团。
汽车试验及测试技术第1章
§1.1 试验在汽车产业中的重要地位
➢ 从汽车产品的技术进步来讲，离不开试验的推 动。无论设计思路如何缜密严谨，必须经过严 格而又科学的试验，才能证明产品的可靠性。
迟
丰田章男
来
在丰田召
的
回事件中
道
向公众道
歉
歉。
汽车试验及测试技术第1章
§1.1 试验在汽车产业中的重要地位
➢ 质检试验 ➢ 新产品定型试验 ➢ 科研试验
汽车试验及测试技术第1章
§1.2 汽车试验的分类
生 产 线 上 的 汽 车 质 检 试 验
汽车试验及测试技术第1章
§1.2 汽车试验的分类
汽 车 新 产 品 定 型 试 验
汽车试验及测试技术第1章
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件 第1章 绪论
1.1 测试技术概况
工程测量可分为静态测量和动态测量。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量， 例如机械制造中通过被加工零件的尺寸测量， 试图得到制成品的尺寸和形位误差。动态测 量是指随时间变化的物理量的测量。
图１-２中被测物理量（或信号）作为测 量系统的输入，它经传感器变成可做进一步 处理的电量，经信号调理（放大、滤波、调 制解调等）后，可以通过模数转换变成数字 信号，从而得到数字化的测量值，将其送入 计算机（或仪器控制系统）进行分析与存储， 用于各种用途。
1.1 测试技术概况
1.1.2测试技术发展概况
现代生产的发展和工程科学研究对测试及其相关技术的需求极大地推动 了测试技术的发展，而现代物理学、信息科学、计算机科学、电子与微机械 电子科学与技术的迅速发展又为测试技术的发展提供了知识和技术支持，从 而促使测试技术在近３０年来得到极大的发展和广泛应用。例如工程创新设 计，特别是动态设计对振动分析的需求促使振动测量方法、传感器和动态分 析技术与软件的迅速发展；对汽车性能和安全性要求的不断提高，使得“汽 车电子”技术得到迅速发展，这种发展是以基于总线技术的传感器网络的发 展为基础的。现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以下方面：
图1-1
1.1 测试技术概况
在产品开发或其他目的的试验中，一般要在被测对象运行过程中或试验激励 下，测量或记录各种随时间变化的物理量，通过随后的进一步处理或分析，得到 所要求的定量的试验结果。在运行监测或控制系统中，实时测量的各种时间变量 则用于过程参数监视、故障诊断或者作为控制系统的控制、反馈变量。不同的用 途对测量过程和结果的要求也不同，例如在反馈控制系统中，可能要求测量系统 的输出以很小的滞后（理想的情况是没有滞后）不失真地跟踪以一定速率变化的 被测物理量。如果只要求不失真地测量和显示物理量的变化过程，则对滞后就没 有要求。因此，用途和要求不同，测量系统的组成环节及其构成方式也不同。
机械工程测试技术基础复习指导
x(
f
)
1(
2
f
)
j
2f
函数: 是一个理想函数，是物理不可实现信号。
(t
)
, t 0 0, t 0
（1）乘积性
f (t) (t) f (0) (t), f (t) (t t0 ) f (t0 ) (t t0 )
（2）积分性
f (t) (t) f (0), f (t) (t t0 ) f (t0 )
q=DF
6、其它传感器
6-1、压磁式传感器（电感式）
铁磁材料在外力作用下，内部发生变形，各磁畴之间的界限发生移动，使 磁畴磁化强度矢量转动，从而使材料的磁化强度发生相应变化。材料受 到压力时，在作用力方向磁导率减少，而在垂直方向略有增大，作用力 取消后，磁导率复原
6-2、霍尔式传感器（磁电式）
金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流通过时，在垂直于电流和磁场方 向上将产生电动势。
电感式传感器
自感型
可变磁阻型
互感型
涡流式
3-1、自感型--可变磁阻式
L N 20 A0 2
3-2、涡流式
原线圈的等效阻抗Z变化： Z Z ( , , ,)
3-3、变压器式--差动变压器 工作原理:互感现象
4、磁电式传感器
e12
M
di1 dt
磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势一种转换器。
U
N
d
dt
,
BS
cos ,
d
dt
(B, Rm ,)
4-1、动圈式传感器 e NBlvsin Z Z( , , ,)
检测技术
检测技术第一章绪论检测是为了获取有用信息，信息以信号为表现形式。
传感器处于被检测对象与检测系统的界面位置，构成信号输入的窗口，为检测系统提供必需的原始信号。
中间转换电路是将传感器输出信号转换成易于测量或处理的电压或电流信号。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
（GB7665-87）传感器可喻为人体五官的延伸，用于检测机电一体化系统自身与作业对象、作业环境的状态，为其控制运作提供信息。
检测技术以研究检测与控制系统中信息的提取、转换及处理的理论和技术为主要内容。
检测技术包括传感器技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术、及电量间的相互转换技术等。
第二章检测技术基本知识2.1检测的基本方法1、按测量手续分类（1）直接测量（2）间接测量（3）组合测量2、按测量方式分类（1）偏差式测量（2）零位式测量（3）微差式测量3、按被测量的性质分类（1）时域测量（瞬态测量）（2）频域测量（稳态测量）（3）数据域测量（逻辑量测量）（4）随机测量（统计测量）4、检测方法的选择原则综合下列因素：（1）被测量特点（2）测量精度和灵敏度（3）测量环境（4）测量方法2.2测量误差1、测量误差的基本概念（1）误差公理误差：测量结果与被测量真值之差误差公理：一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学试验之中（2）真值：被测量本身具有的真正值，为理想概念（3）指定真值（约定真值）：由国家设立的各种实物标准（基准），并以法令形式指定其量值为计量单位的指定值（4）实际值（相对真值）：国家通过各级实物计量标准构成量纲传递网，每一级都以上一级标准值为准确值，称为实际值（5）标称值：测量器具上标定的数值（6）示值（测量值）：由测量器具指示的被测量值，包括数值和单位2、测量误差分析（1）按表示方法分析：有绝对误差、相对误差、容许误差①绝对误差：示值与被测量真值之差腁=Ax-A0 用实际值代替真值时：膞=Ax-A修正值：C= -膞=A-Ax 所以被测实际值：A=Ax+C②相对误差：Ⅰ. 实际相对误差：Ⅱ. 示值相对误差：Ⅲ. 满度相对误差：（2）按误差出现的规律分析①系统误差：在一定条件下，测量值中含有的固定不变的或按一定规律变化的误差②随机误差（偶然误差）：由许多复杂因素的微小变化的总和引起，变化规律未知③粗大误差：在一定条件下测量结果显著偏离其实际值所对应的误差（3）按误差来源分析：①工具误差，包括读数误差、内部噪声误差②方法误差（4）按被测量随时间变化的速度分析①静态误差②动态误差（5）按使用条件分析①基本误差②附加误差（6）按误差与被测量的关系分析①定值误差②积累误差3、误差的处理（1）系统误差的消除或减小①消除来源②修正法③特殊方法：替代法、差值法、正负误差补偿法（2）随机误差的消除或减小：随机误差的特性：有界性、单峰性、对称性、抵偿性（3）粗大误差：应予剔除，可定性判断、定量判断2.3测量系统的基本特性：（在此仅涉及静态特性）指测量系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，测量系统输入与输出间的关系1、精确度：指标有三，精密度、准确度、精度2、稳定性：指标有二，稳定度、影响量3、静态输入/输出特性：（1）线性度（非线性误差）：实际特性曲线与拟合直线间的最大偏差和满量程输出的百分比：（2）灵敏度：（3）迟滞性：指正、反行程中输出/输入不重合的程度（4）重复性：输入按同一方向变化时，在全程内连续重复测试所得各曲线的重复程度第三章经典传感器3.1温度传感器测量温度的方法有接触式和非接触式两类。
测量技术面试重点题目54题
测试技术面试重点题目54题！！第一章绪论1.什么是测试？测试方式有哪两种类型?答；测试是测量与试验的概括，是人们借助于一定的装置，获取被测对象有相关信息的过程。
分为：静态测试，被测量（参数）不随时间变化或随时间缓慢变化。
动态测试，被测量（参数）随时间（快速）变化。
2.基本的测试系统由哪几部分组成？答：基本的测试系统由传感器、信号调理装置、显示记录装置三部分组成。
1）传感器：感受被测量的变化并将其转换成为某种易于处理的形式，通常为电量（电压、电流、电荷）或电参数（电阻、电感、电容）。
2）信号调理装置：对传感器的输出做进一步处理（转换、放大、调制与解调、滤波、非线性校正等），以便于显示、记录、分析与处理等。
3）显示记录装置：对传感器获取并经过各种调理后的测试信号进行显示、记录、存储，某些显示记录装置还可对信号进行分析、处理、数据通讯等。
3.测试技术有哪些应用？答：测试技术的主要应用：1）产品的质量检测2）作为闭环测控系统的核心3）过程与设备的工况监测4）工程实验分析。
4.什么是信息、信号、噪声?答：1）信息：既不是物质也不具有能量，存在于某种形式的载体上。
事物运动状态和运动方式的反映。
2）信号：通常是物理、可测的（如电信号、光信号等），通过对信号进行测试、分析，可从信号中提取出有用的信息。
信息的载体。
3）噪声：由测试装置本身内部产生的无用部分称为噪声，信号中除有用信息之外的部分。
5.测试工作的实质（目的任务）?答：测试工作的实质（目的任务)：通过传感器获取与被测参量相对应的测试信号，利用信号调理装置以及计算机分析处理技术，最大限度地排除信号中的各种干扰、噪声，最终不失真地获得关于被测对象的有关信息。
6.测量按测量值获得的方法进行分类有哪些?答：1)直接测量一—指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值得测量。
（等精度直接测量和不等精度直接测量）：2)间接测量一—指在直接测量值的基础上，根据已知函数关系，计算被测量的量值的测量；3）组合测量——指将直接测量或间接测量与被测量值之间按已知关系组合成一组方程（函数关系），通过解方程组得到被测值得方法。
(精品)现代测试技术讲义(超全讲解)
一、测试技术的作用及其发展
2 .测试技术在国民经济的地位
测试与科学研究 测试与军事 测试与人民生活 测试与贸易
一、测试技术的作用及其发展
3. 测试仪器的发展进程 第一代:以电磁感应定律为基础的模拟指针式仪表; 第二代:以电子管或晶体管为基础的分离元件式仪表;
第三代:以集成电路为基础的数字式仪表;
测不准原理表明，本质上，科学不能做出超越 统计学范围的观测。在许多实际情况中，这并 不构成严重的障碍，统计数目巨大时，统计方 法可以提供比较可靠的依据，但是在牵涉到小 数目的情况下，就靠不住了。事实上在微观体 系里，测不准原理迫使我们不得不抛弃我们的 严格的物质因果观念。这就表明了科学基本观 发生了非常深刻的变化。 其实何止在微观世界，宏观世界也是如此。
现代测试系统的发展趋势
敏 感 元 件
调 理 元 件
多 路 A/D V/F 转 换 器
数 字 信 号 处 理
显 示 元 件
现代测试系统的的发展趋势
敏 感 元 件
调 理 元 件
数 据 采 集 卡
数 字 信 号 处 理
显 示 元 件
现代传统测试系统的的发展趋势
敏 感 元 件
调 理 元 件
数 据 采 集
第四代:以微处理器为基础的智能式仪表和以计算机 为基础的虚拟仪器;
第五代:以标准总线为信号传递路径的现场总线型测 控系统，是测试系统由单体独立式向集散式、分布式 发展的标志，形成了真正意义上的系统化结构。
绪 论
二、现代测试系统的基本结构与类型
1. 现代测试系统的基本组成: • 敏感元件或传感器 • 信号调理电路 • 采集卡 • 计算机。 2. 现代测试系统的基本类型: • 基本型 • 标准接口型 • 闭环控制型
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(电子课件)第1章 绪论
全面准确地 产生能够表达被 测试对象状态的 信息！
试验装置的核心作用是表达与输出被测试对象的待测信息， 是测试系统的“信号发生器”。 测量系统主要由传感器、信号调理、信号处理和显示记录等 单元构成。
第1章绪论
1.2 测试系统的基本组成
传感器 能够感受被测量并按照一定的规律转换成可输出信号的器件或装置。 信号敏感元件 传感器中能够直接感受或响应被测量的部分。 信号变换元件 传感器中将敏感元件感受到或做出响应的被测量转换成适合 于传输并测量的物理量的部分。 信号调理单元的 把来自传感器的信号转换成更适合于进一步传输和处理的 形式
等精度测量 非等精度测量
等方差性检验
第1章绪论
1.3 测量的基本类别
三、按照测量对象的时空变化性质分类 1. 稳态与非稳态 稳态测量（静态）：针对量值不随时间变化的被测量实施的测量。 非稳态测量（动态）：针对随时间变化的被测量实施的测量，是为了确 定被测量的瞬时值或被测量随时间的变化规律。 2. 单点与分布 单点测量方法：被测量量值在其空间范围内是均匀一致的时采用的测量。 分布测量方法：被测量量值在其空间范围内处于不均匀分布状态时采用 的测量。 具体采用哪种测量方法，除了被测量本 身的分布差异外，还与测试要求有关。
《热能与动力工程测试技术》·第3版
热能与动力工程测试技术
教学课件
教材：热能与动力工程测试技术 第3版 作者：俞小莉 严兆大 ISBN： 978-7-111-58644-9 出版社：机械工业出版社
《热能与动力工程测试技术》·第3版
第1章 绪论
1.1 测试工作的内涵及其作用
1.2 测试系统的基本组成 1.3 测量的基本类别 1.4 测试技术的发展及其在热能与动力工程 领域的应用概况 1.5 热能与动力工程测试技术课程学习要求
测试技术与控制工程
《测试技术与控制工程》复习提纲机械工程控制基础第一章绪论1.反馈的定义2.系统的几种分类3.开环与闭环系统的优缺点4.控制系统的基本要求第二章系统的数学模型1.微分方程的定义及列写2.非线性微分方程的线性化3.系统的传递函数定义4.典型环节传递函数标准式5.传递函数特点6.传递函数方框图及其化简第三章系统的时间响应1. 时间响应及其组成：按振动性质，时间响应可分为哪两类。
按振动来源，可分为哪两类。
2. 典型输入信号有哪些3. 一阶系统特征参数及选择依据4. 二阶系统响应的性能指标，与其特征参数有何关系5. 系统的稳态误差与偏差概念及计算第四章系统的频率特性分析1. 频率响应概念2. 频率特性定义及求取方法3. 典型环节NYQUIST图和BODE图4. BODE图优点5.频率特性性能指标截止带宽与响应快速性的关系第五章系统的稳定性1. 系统稳定的充要条件2. 求系统稳定的三种判据3. 三种稳定判据的求法4. 幅值裕度、相位裕度的概念及求法第六章系统性能指标与校正1. 系统性能指标分为哪三类2. 校正的目的及分类测试技术绪论1.误差分类第一章信号及其描述1.信号的分类2.信号的描述形式分为哪两类3.描述周期信号的数学工具及频谱特点4.描述非周期信号的数学工具及频谱特点5.付立叶变换主要性质6.几种典型信号的频谱第二章测试装置的基本特性1．线性系统及其主要性质2．测试装置的静态特性3．测试装置动态特性的数学描述4．一阶系统、二阶系统特性5．不失真测试条件第三章常用传感器与敏感元件1.传感器的分类2.电阻式传感器分为哪几类，各自特点3.电感式传感器分为哪几类，各自特点4.电容式传感器分为哪几类，各自特点5.磁电式传感器工作原理及分类各自特点6.压电式传感器工作原理及其等效电路、测量电路7.半导体传感器工作原理8.传感器的选用原则第四章信号的调理与记录1.电桥的作用及分类2.直流电桥的计算3.调制的定义及分类4.调幅信号的解调方法5.频率调制及解调6.滤波器按选频方式分为哪几类7.滤波器的特征参数第五章信号处理初步1．采样定理2．相关系数概念3．信号的自相关函数和互相关函数。
工程测试与信号处理课件 第1章 绪论(T1313)
2020/11/12
19
1.2 测试技术的工程应用
图1.2-3 实时动态监测
2020/11/12
20
1.2 测试技术的工程应用
• 下面是某火力发电厂30MW汽轮发电机组的计算 机设备运行状态监测系统原理框图。
图1.1-1 温度计
2020/11/12
8
1.1 测试技术的基本概念
• 为提高测量精度、增加信号传输、处理、 存储、显示的灵活性和提高测试系统的自 动化程度，以利于和其它控制环节一起构 成自动化测控系统，在测试中通常先将被 测对象输出的物理量转换为电量，然后再 根据需要对变换后的电信号进行处理，最 后以适当的形式显示、输出。如下图所示。
2020/11/12
2
第一章 绪论
1.1 测试技术的基本概念
测试、信息、信号
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以及测量信号的分 析处理方法。
• 测试技术是进行各种科学实验研究和生产 过程参数检测必不可少的手段，它起着类 似人的感觉器官的作用。
2020/11/12
3
1.1 测试技术的基本概念
• 下图是汽车制造厂发动机测试系统原理框图，发 动机测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、润 滑油压力、燃油压力以及发动机的转速等。通过 对抽取的发动机样本进行全面的测试，工程师可 以了解产品的质量。
2020/11/12
16
1.2 测试技术的工程应用
图1.2-2 发动机测试系统原理框图
2020/11/12
• 最后由计算机显示器对频谱进行显示。另外，测试系统的 测量分析结果还可以和生产过程相连，当机床振动信号超 标时发出报警信号，防止加工废品的产生。
2020/11/12
机械工程测试技术基础知识点
机械工程测试技术基础知识点第一章绪论1. 测试技术是测量和试验技术的统称。
2. 工程测量可分为静态测量和动态测量。
3. 测量过程的四要素分别是被测对象、计量单位、测量方法和测量误差。
4. 基准是用来保存、复现计量单位的计量器具5. 基准通常分为国家基准、副基准和工作基准三种等级。
6. 测量方法包括直接测量、间接测量、组合测量。
7. 测量结果与被测量真值之差称为测量误差。
8. 误差的分类:系统误差、随机误差、粗大误差。
第二章信号及其描述1. 由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号称为一般周期信号。
2. 周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。
1．信号的时域描述，以时间为独立变量。
4．两个信号在时域中的卷积对应于频域中这两个信号的傅里叶变换的乘积。
5信息传输的载体是信号。
6一个信息，有多个与其对应的信号；一个信号，包含许多信息。
7从信号描述上：确定性信号与非确定性信号。
8从信号幅值和能量：能量信号与功率信号。
9从分析域：时域信号与频域信号。
10从连续性：连续时间信号与离散时间信号。
11从可实现性：物理可实现信号与物理不可实现信号。
12可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。
13不能用数学关系式描述的信号称为随机信号。
14周期信号。
按一定时间间隔周而复始出现的信号15一般周期信号:由多个乃至无穷多个不同频率的简单周期信号叠加而成，叠加后存在公共周期的信号。
16准周期信号:由多个简单周期信号合成，但其组成分量间无法找到公共周期。
或多个周期信号中至少有一对频率比不是有理数。
17瞬态信号（瞬变非周期信号）:在一定时间区间内存在，或随着时间的增加而幅值衰减至零的信号。
18非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。
19一般持续时间无限的信号都属于功率信号。
20一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号（可以理解成能量衰减的过程）。
动力工程测试技术第一讲：绪论
要求汽缸垫压力传感器应具有：
尺寸尽可能小、具有尽可能高的信号增益、对横向影响的不
敏感性（即热耦合和机械耦合）
采用新的晶体化合物：压电之星
特点：灵敏度比石英晶体高5倍
线性度和温漂很好
缸内压力传感器
气缸垫压力传感器的特点
适应于一般发动机而不必改变汽缸盖
接近燃烧室壁的温度；热耦合小 减少紧固力矩的影响；机械耦合低 充满燃烧气体和机油的工况下有良好的耐久性 维护的友好性，不必拆卸气缸盖就能够装入和拆下传感器
测量物理量的类型
以测量工程量(如压力、温度、流量和流速、功率、气体成 分、噪声、振动等)为主发展到更多物理量(如导热系数、粘 性、汽化热、密度、表面张力等)和过程量(如传热系数、空 泡份额等)的测量.
绪 论
近代动力工程测试技术的发展呈现以下特点:
①在测试方法上，由接触测量向非接触测量发展，避免了传感 器对被测物理量场的干扰。 ② 在测量的时间域上，由热物理量的静态测量发展为热物理 量的动态测量； ③在测量的空间域上，由被测物理量的个别点的测量发展到整 个物理量场的测量 ④在数据处理上，由手工采集或仪表记录发展到计算机采集、 储存与处理； ⑤在测量的功能上，由单纯的测量发展到测量与控制相结合， 又进一步发展为测量、控制、诊断及图像显示相结合。
绪 论
实验系统的配置与完善：
是指对设计的实验系统配置辅助性测量仪器、连接管路、控制与调节用 阀门或电路以及其它装置。
耗功装置-----水力测功机、电涡流测功器、发电机、干电阻、水电阻 燃油加热系统---加热； 冷却水温恒温装置---加热器、冷却器、温度控制器、管路等； 机油温控装置------加热器、冷却器、温度控制器、管路等； 高原模拟系统-----模拟高压大气压力
绪论-现代分析测试技术讲解
通过分子对不同偏正光吸收的差异作手性分子检测的分析 技术。
现代分析测试技术概述
• X－射线光谱技术
• X—射线荧光光谱
检测分子受X—射线照射后产生的荧光谱线的分 析技术。
• X—射线衍射法
检测由不同晶格结构对X—射线所产生的不同衍 射角的分析技术。
同时，现代科学技术的发展也极大地推动了现代分析测试技术的发展。 最典型的是电子学、计算机以及激光等科学技术的突飞猛进，带来了分析 测试技术的变革。
现代分析测试技术的发展水平是国家科技水平和综合国力的重要标志之 一。科学研究离不开现代分析测试技术的发展，同样，科学仪器的发展体 现国家科技水平和综合国力。
现代分析测试技术概述
• 磁共振波谱技术
核磁共振技术（NMR） 检测分子在外加高磁场作用下原子核对射频
辐射的吸收的分析技术。 顺磁共振技术（电子自旋顺磁共振波谱技术）
（EPR） 研究一个或几个未成对电子分子体系在高磁
场作用下对射频辐射的吸收技术。
现代分析测试技术概述
质谱与能谱技术
• 质谱技术（MS）
法，包括：线性扫描伏安法、交流伏安法、方波伏安法、脉冲伏安 法、催化极谱法和溶出伏安法。
现代分析测试技术概述
光分析技术
基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系 所建立起来的分析技术。
E = hν = h c /λ E ：能量； h：普朗克 常数c：光速；λ：波长 ；ν：频率
研究物质在气化解离成不同碎片离子时的质荷比技 术。
• 电子能谱技术（ES）
光电子能谱（PS or ESCA） ➢ 紫外光电子能谱（UPS） ➢ X光电子能谱（XPS）
第1章 绪论
第一章 绪 论
第一节 测试信号分析与处理技术 第二节 信号及其分类 第三节 信号分析与信号处理 第四节 测试信号的描述 第五节 信号与系统
测试信号分析与处理技术
❖ 信号的分析与处理是测试技术的重要研究内容 1、模拟信号分析与处理技术 特点：实时性强 2、数字信号分析与处理技术
4、奇异信号 信号函数本身具有不连续点，或者其导数与
积分有不连续点。
1 t 0 阶跃信号 u(t) 0 t 0
冲击信号
(t)dt 1
(t) 0 t 0
back
第三节 信号分析与信号处理
系统的主要性质
1.线性与非线性
满足叠加性（可加性）与齐次性（均匀性）的
系统称为线性系统，否则称之为非线性系统。
设x(t)和y(t)分别表示系统f(x)的输入和输出，如果
y1 (t) f (x1 (t))
y 2 (t) f (x2 (t))
则叠加性表示为 f (x1(t) x2 (t)) y1(t) y2 (t)
f (t) (t t0 )dt f (t0 )
2.偶函数
(t) (t)
第四节 测试信号的描述
3.积分特性
t
( )d 1
t
( )d 0
t 0 t0
t
( )d u(t)
或 f (t) ket (cost j sin t)
式中，s=σ+jω；k、σ与ω皆为实数。 实际上复指数信号并不存在，但它概括了多种信号。
a) ω=0
- 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)。
本课程主要介绍机械工程、工业自动化、交通等领域中 常见物理量(压力、应变、位移、加速度、温度等）的传感器测 量原理、测量电路原理和信号分析方法。 本课程是培养学生解决实际工程测量问题能力的专业基 础课，具有很强实践性。学习时应充分利用课程所开设实验和 仿真实验。 该课程开设有相关实验。 内容如下
绪 论
轴承振动信号测量
煤气包高度测量
桥梁固频测量
机翼模态分析
索道检测
1、工业自动化中的应用
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。
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、 嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
工程测试技术
——郭世伟
第一章 绪 论
一、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 种官作用 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，通过测试可以揭示 事物的内在联系和发展规律，从而去利用它和改 造它，推动科学技术的发展。 科学技术的发展历史表明，科学上很多新的 发现和突破都是以测试为基础的。同时，其它领 域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方 法和装备，促进了测试技术的发展。
二、测试系统的组成
一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和 显示记录装置三部分组成。
有时还有包括激励装置、通信传输、反馈控制等。 传感器将被测物理量检出并转换为电量，可提 高测量精度和测量的自动化程度，以及便于信息的 记录、存储、传输、分析和处理。 各种常见物理量测量传感器的工作原理和测量 放大电路原理是本课程的一个主要组成部分。
工程技术领域中需要测试的机械量有：压力、力 矩、应变、位移、速度、加速度、温度、流量、液位、 浓度、重量等。 用于生产控制：自动控制技术和测试技术有着密 切的关系，测试装置是自动控制系统中的感觉器官和 信息来源。 用于系统和过程的状态检测、生产监督、故障诊 断等：在科学实验和工业生产过程中，为了及时了解 工艺过程、生产过程和关键设备的状况，需要对反映 实验或生产对象特征的信号采集、分析处理。 （与医疗看病过程类比） 用于工程研究、动态设计中的动态特性试验、产 品开发；等等。
和对信号进行放大，A/D信号采集卡用于对放大 后的测量信号进行采样，将其转换为数字量； FFT（快速傅里叶变换）分析软件则对转换后的 数字信号进行FFT变换，计算出信号的频谱；最 后由计算机显示器对频谱进行显示。另外，测试 系统的测量分析结果还可以和生产过程相连，当 机床振动信号超标时发出报警信号，防止加工废 品的产生。
中间变换装置对接收到的测量信号进行滤波、调 制、变换、估值等处理，改变信号形式，突出信号中 的有用信息成分。各种常用的信号去干扰方法和信号 特征提取方法的工作原理是本课程的另一个组成部分。
显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察 者或其它自动控制装置。模拟信号可直接显示、记录， 也可经A/D变换后可用计算机进行数字显示和分析处 理，
四、 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、石化和海洋运输等每一个工程领域。 在日常生活中，随处可见测试技术应用的例子。例如， 空调、电冰箱中的温度测量和压缩机起/停控制装置，洗衣机中 的液位测量和洗衣电机起/停控制装置等。 根据测试任务复杂程度的不同，测试系统中传感器、中间 变换装置和显示记录装置等每个环节又可由多个模块组成。例 如，下图所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由 带通滤波器、A/D变换和计算机中的FFT分析软件三部分组成。 测试系统中传感器为加速度计，它负责将机床轴承振动信号转 换为电信号；带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低 频干扰信号
概念：有用信号与干扰信号； 信号与信息 “信号是信息的载体” 测试分类： 静态测试、动态测试 在线测试、离线测试 模拟测试、数字测试系统
简单的测试系统可以 只有一个模块，如玻璃管 温度计。它直接将被温度 变化转化液面示值。没有 电量转换和分析电路，很 简单，但精度低，无法实 现测量自动化。 （为静态测量）
为提高测量精度 和自动化程度，以便 于和其它环节一起构 成自动化装置，通常 先将被测物理量转换 为电量，再对电信号 进行处理和输出。如 图所示的声级计。
三、本课程的学习 测试技术课程的性质、特点、内容、要求。 测试技术属于信息科学的范畴，是信息技术三 大支柱（测控技术、计算机技术、通讯技术）之一。 测试技术为相关机械专业的一门技术基础课。 测试技术为综合性学科，涉及物理、力学、材 料、微电子技术、计算机技术、信号与系统理论等， 对被测试对象也要有较好的认识。 与该课程相关的课程有：传感器原理及应用； 电子测量；控制工程基础；信号与系统；信号处理 等。
广州中鸣数码的机器狗
b) AGV自动送货车
超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置； 红外线色彩传感器运动轨迹和AGV小车位置识别；条形 码传感器，货品识别。
香港理工AGV模型
c) 生产加工过程监测
切削力传感器，加 工噪声传感器，超 声波测距传感器、 红外接近开关传感 器等。
信 号 分 析 基 础
传 感 器 原 理
测 试 系 统 特 性
模 拟 信 号 处 理
数 字 信 号 处 理
虚 拟 仪 器 技 术
工 程 应 用
通过本课程的学习，应具备下列几方面知识： (1) 掌握信号的时域和频域描述方法，建立明确 的信号频谱的概念；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基本概念。 (2) 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和测试方法。 (3) 了解常用传感器、常用信号调理电路和显示、 记录仪器的工作原理和性能，并能正确选用。 (4) 对测试技术有一个完整的概念，并能初步应 用于产品设计、性能评定和实验工作中。