机械测试技术1

测试技术基础
专业：机械工程
授课学时数：36
作者：王世军
单位：西安理工大学
机械及自动化系
E-mail: wsjxaut@
？
本课程在培养计划中的地位（摘自培养计划）
教学计划•计划学时40
•讲课36
•实验4
•每周学时：4
•考试时间：5月1日前
教学要求
•参考书
–《工程测试技术及应用》
郑建明班华主编，电子工业出版社–《机械工程测试技术基础》，第三版•熊诗波黄长艺主编，机械工业出版社–《测试技术与工程应用》
•赵庆海主编化学工业出版社
–《机械工程测试技术》
•陈花玲主编，机械工业出版社
–《工程测试技术基础》
•何岭松，华中理工大学出版社–要求记笔记
–成绩评定：
–考试成绩（80%~85%）+ 平时成绩
（15%~20%）
–平时成绩：
•日常考勤，一次不到扣一分，扣完为止
•课堂提问，不到或者不会，扣一分，扣完为止
•课堂练习，缺一次扣一分，扣完为止
讲义的网上地址：
reply2004@ Password: 205405
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上篇
测试技术基础
第一讲
第一章绪论第一节测试技术概况
第二节测量的基础知识
？
第一章绪论
第一节测试技术概况
一、测试技术的发展与重要性
1. 测试是测量和试验的简称
目的：获取被测对象基本属性与内在运行规律有
用信息
2.工程测量分为静态测量和动态测量
静态测量是指对不随时间变化的物理量的测量
动态测量是指对随时间变化的物理量的测量
----本课的主要研究对象
3.信息、信号、测试和测试系统之间的关系
测试的目的是获取信息，信号是信息的载体，测试是通过测试系统得到被测参数信息并以信号的形式表现出来的技术手段。

4.测试技术的发展概况
现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以下方面：
（1）新原理新技术在测试技术中的应用
激光多普勒效应----磁铁振动的测量
激光扫描----大型结构的多点测振
（2）新型传感器的出现
MEMS技术进入，传感器与处理电路集成
（3）计算机测试系统与虚拟仪器的应用
测试系统引入计算机技术
二、测试系统的一般组成
三、测试技术的发展趋势
1.测试仪器向高精度、高速度和多功能发展；
2.传感器向新型、微型、智能型发展；
3.测试范围向极端测量方向发展；
4.参数测量与数据处理向自动化发展。

第二节为什么要学习测试技术？
•信号是客观存在的；
•人对信号的感知是通过中间介质实现的；•通过中间介质传递的是信号的表象；
•要认识信号的本质，必须对信号的表象进行分析、归纳、总结。

眼见为实？
事物仪器人
•信号通过测试仪器后会发生畸变；
•信号特征要通过数学工具进行分析；
•测试技术的核心：如何检测信号，对检测到的信号如何分析
－学习测试技术的原因
检测
处理显示电路
传感器示波器计算机软件指针功能上
•测试系统的构造
结构上
传感器I/O接口计算机
二、课程的主要内容与学习方法
1.信号处理的理论与方法
2.测试系统基本特性及其分析评价方法
3.传感器理论
4.信号转换与调理的原理和方法
5.计算机测试技术
6.工程领域常见物理量的测试方法及其工程
应用
本课程教学目的：
1. 掌握信号的时域和频域描述方法，建立明确的信号频谱结构的概念；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。

2. 掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地应用与测试装置的分析和选择。

掌握一阶、二阶线性系统的动态特性及其测定方法。

3. 了解常用传感器、常用信号调理电路和记录、显示仪器的工作原理和性能，并能较合理地选用。

4. 对动态测试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物理量的测量和产品的实验。

第三节测量的基础知识
一、测量的概念
测量（Measurement）是借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观事物定量数据资料的实践过程。

二、测量方法分类
•根据被测量是否随时间变化，可分为静态测量、动态测量
•根据测量的手段不同，可分为直接测量、间接测量
•根据测量结果显示方式的不同，可分为模拟式测量、数字式测量
•根据测量时是否与被测对象接触，可分为接触式测量、非接触式测量
•根据测量的具体手段不同，又可分为偏位式测量、零位式测量、微差式测量
偏位式测量
零位式测量
图1-2 自动平衡电位差计原理示意图
1—滑线电阻；2—电刷；3—指针；4—刻度尺；
5—传动机构；6—检零放大器；7—伺服电动机
微差式测量
图1-3 核辐射钢板测厚仪原理图
1—被测钢板；2—轧辊；3—γ 射线源；4—铅盒；
5—γ射线；6—γ射线探测器；
7—差动放大器；8—指示仪表a；9—指示仪表b
三、测量误差的定义及分类
1．测量误差的概念
（1）真值，即真实值，是指在一定时间和空间条件下，被测物理量客观存在的实际值。

真值通常是不可测的未知量，一般说来，真值是指理论真值、规定真值和相对真值。

•①理论真值：理论真值也称为绝对真值，如平面三角形内角之和为180°；
•②规定真值：国际上公认的某些基准量值。

如国际上规定“米”是光在真空中1/299 792 458秒的时间间隔内所经路程的长度。

这个米基准就作为计量长度的规定真值。

规定真值也称为约定真值；
•③相对真值：计量器具按精度不同分为若干等级，上一等级的指示值即为下一等级的真值，此真值称为相对真值。

（2）测量误差
测量误差= 测量结果-真值（3）残余误差
残余误差= 测量结果-约定真值2．引起误差的因素
●工具误差●方法误差
●环境误差●人为误差
3．误差的分类
按照误差的特点和性质进行分类，可分为系统误差、随机误差和粗大误差
按照测量的静态特性和动态特性来分类，还可将误差分为静态误差和动态误差
•（1）系统误差（Systematic Error）
误差不变或按一定规律变化
•（2）随机误差（Random Error）
没有确定的规律性
•（3）粗大误差（Gross Error）
测量结果中有明显错误的误差
举例：接触表面变形的测量
24681012123456789101112131415无膜加载第二次加载（加膜）第三次加载（加膜）第四次加载（加膜）第五次加膜（加膜）。