工程测试技术(第2版-冯凯昉)绪论
测试技术(第一章 绪论)
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。
工程测试技术 绪论 课件
测试技术定义
• 测试技术涵义 –是研究客观事物变化规律的方法（手段），是从客观事 物中摄取有关信息的认识过程。运用专门的设备，通过 合适的实验方法和必要的数据处理，求得所研究的有关 信息的量值。
• 测试定义： 是具有 试验 性质的 测量。
Measurement & Test
– 意大利学者郎格(G. Longer)在1975年出版的《信息论： 新趋势和未决问题》一书中定义为：“事物之间的差异， 而
• 较为典型和著名的几个定义：
– 唐李中诗《暮春怀故人》，“梦断美人沉信息，目穿长路倚楼台”， “信息”两个字出现。
– 南宋哲学家、诗人陈亮诗《梅花》：“欲传春信息，不怕雪埋藏” – 唐杜牧《 寄远》，“塞外音书无信息，道傍车马起尘埃”。 – 宋李清照-上枢密韩肖胄诗，“不乞隋珠与和壁，只乞乡关新信息”。
•图
轮速传感器
电子控 制模块
黄 色 -- 速 度传感器 通道
制动压力 调节器
制动踏板
蓝 色 -- 液 压管路
ECU
例3 电机故障诊断 在某电动机生产线上，利用频谱诊断技术实现电动 机在线自动识别、分类的过程。
图 电动机在线识别
例：电机故障诊断实验步骤
• 具体检测步骤如下：
– （1）将装有微型加速度计的测头接触传送 带上运送的电动机；
–时域分析和频域分析（谱分析）。
1.1 测试技术的基本概念
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。
信息转换
信息提取
•传感器将被测物理量(如噪声,温度) 检出并转换为电量。
•中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D 变换后用软件进行信号分析。
工程测试技术基础一部分绪论精品PPT课件
础
性 理理 术
工程测试技术基础
华中科技大学机械学院
学习方法
：
工程测试技术基础是一门与材
料科学、微电子书技本术教、材信息技术密 切相关的快速发电展子的教学材科。为弥补 书本教材内容滞并后重于. 学科发展的问 题，在教学内容上我们采编了很多 多媒体素材和案例。
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
广州中鸣数码的机器狗
1.2 测试技术的工程应用
华中科技大学机械学院
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。
华中科技大学机械学院
工程测试技术基础
康宜华 教授 武新军 副教授 轩建平 副教授
工程测试技术基础
华中科技大学机械学院
课程内容
： 本课程主要介绍工业自动化,环境监测,楼宇控
制,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。
内容如下
绪信传测模数虚工
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 及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试 ，工程师可以了解产品质量。
汽车扭距测量 机床加工精度测量
1.2 测试技术的工程应用
华中科技大学机械学院
4、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
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 度监测、电梯运行状况。
工程测试技术第一章绪论PPT课件
11/13/2020
烟雾传感器 亮度传感器 红外人体探测器
19
0 绪论
9）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 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：
衣物重量传感器，衣质传
感器，水温传感器，水质
传感器，透光率光传感器 (洗净度) 液位传感器，电 阻传感器(衣物烘干检测)。
11/13/2020
31
0 绪论
0.4 测试工作的内容、地位、作用和任务
1）内容： 测量原理
如压电效应、磁电效应、热电效应等。 测量方法
如直接测量或间接测量、电测法或非电测法、模拟量测量或 数字量测量等。 测量系统 数据处理
11/13/2020
32
0 绪论
具体来说，测试技术的研究内容包括：
（动态设计） 2）老产品的技术改造 例如：武器系统的减重设计
11/13/2020
8
0 绪论
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。
汽车扭距测量
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 及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试， 工程师可以了解产品质量。
0 绪论
测试： 测量 试验
[Mendelyeev,Dmitry Ivanovich]
具有试验性质的测量。
什么是工程测试技术？
0 绪论
工程测试技术是信息技术的重要组成部分，它所研究的内容 是信息的提取与处理的理论、方法和技术。
具体讲：就是利用现代测试手段对工程中的各种物理信 号，特别是随时间变化的动态物理信号进行检测、试验、分 析，并从中提取有用信息的一门新兴技术。
《工程测试技术》课程教学大纲
《工程测试技术》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：工程测试技术英文名称：Engineering Testing Technology二、课程代码及性质课程代码: 820962课程性质:学科大类基础课,必修课三、学时与学分总学时：32（理论学时：32学时；实践学时：0学时）学分：2四、先修课程概率论及数理统计、复变函数、电工电子技术、模拟与数字电子技术基础五、授课对象本课程面向材料成形与控制工程、电子封装技术专业开设，也可以供材料科学与工程专业选修六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1．掌握测量信号分析的主要方法，明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱，分析仪中读取解读测量信息的能力；2．掌握传感器的种类和工作原理，能针对工程问题选用合适的传感器；3．掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法，了解其在工业自动化、材料成形过程自动化等领域的应用；4．了解计算机测试系统的构成，知晓用计算机测试系统进行加工过程测量的方法、步骤和应该注意的问题。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）信号分析的理论基础及方法，包括时域分析、幅值域分析以及频域分析，特别是各种信号分析方法的本质内涵以及适用范围；2）常见传感器的测量原理、应用场合，特别是材料加工过程控制中常用的电阻、电容、电感等传感器；3）计算机测试系统的组成原理、结构特点。
教学难点：1）本课程是实践性和理论性结合极强的课程，如何让学生在相关基础较弱的情况下，深刻理解理论性极强信号分析理论，并能与实际测量有机结合，是本课程的主要难点。
2）传感器、测量系统等部分缺乏实物，如何让学生充分形象化理解，是本课程的另一难点。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，设备照片，影像资料等），讲授各类测试传感器、测试系统的特点，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。
《工程测试技术》(第2版,冯凯昉)课后习题答案
三车资料库——学习资源共享专家
习题十二
1．数字量输出
4．细分为了提高栅分辨能力，减小脉冲当量；辨向为了辨别移动方向。
5．将 4 个相位相差 90°的交流信号加到电位器两端，通过电阻移相，在一
个莫尔条纹周期内将信号分成 n 等分，得到 n 个计数脉冲，达到细分目的。
9．（一 ）鉴相 型 滑尺正、余弦绕组位置上错开 W/4，使两绕组的激磁电压
同频、等幅，相位上相差 90°。
（二）鉴幅型 滑尺正、余弦绕组上分别供以同频、同相位但幅值不等的
交流激磁电压。
10．滑尺的正弦和余弦两个绕组在位置上相差 90°，即 1/4 周期。
11．鉴相器 判别感 应信 号和相 对相 位基准 信号 之间是 否存 在相位 差，
6．ϕ1 = 18℃
R11 =245.237Ω R12 =754.763Ω
ϕ2 =36℃
R21 =420.808Ω R22 =579.192Ω
8．直线式感应器超过一个检测周期只能用增量式计数器建立一个相对坐标
系统进行测量。为了建立一个绝对坐标测量系统，以便随时准确给出总位移量，
便产生了三重式直线感应同步器。
三车资料库——学习资源共享专家
习题七
1．光敏电阻有光电导效应，光电二极管，光电三极管也有光电导效应。多
数光敏电阻的光电特性曲线为非线性，光电二极管的光电特性线性度比光电三极
管好。
2．光谱特性表示照射光的波长与光电流的关系。因为光敏电阻的灵敏度有
一个峰值，材料不同灵敏度峰值对应的波长不同。 3．光照特性，频率特性。 4．可采用锗、硅半导体，波长为 0.8～0.9μm 时，宜使用硅管，因为光谱
工程测试技术绪论
绪论 测试技术基础知识 信号的描述与分析 测试系统的基本特性 常用传感器和敏感元件 模拟信号的调理与转换 机械工程领域常见物理量的测量
绪论
1、测试技术的基本概念
2、测试技术的内容和作用
3、测试系统的组成
4、测试系统的发展
1、测试技术的基本概念
• 测试是人们从客观事物中提取所需信息， 借以认识客观事物，并掌握其客观规律的 一种科学方法。 • 测试工作的基本任务是借助专门的仪器和 设备，获得研究对象有关信息的客观、准 确的描述，使人们对其有一个恰当的、全 面的认识，并达到进一步改造和控制研究 对象的目的。
由引例可见， 测试工作的任务就是从被测对象中获取有 用信息。 测试技术是用于检测和处理各种信息的一门综合性技术， 是信息技术的三大支柱（即测试控制技术、计算技术和通信 技术）之一。 它在科学技术、工业生产、医疗卫生 、文化教育等各个 领域中都起着十分重要的作用。 定义：从测试的含义来讲，它包含着测量和试验两个内容。 测量是把被测系统中的某种信息，如运动物体的位移、速度、 加速度检测出来，并加以度量；试验则是通过某种人为的方 法，把被测系统用专门的装置激发起来，以便对有用信息进 行测量。
笔式记录仪 光线示波器 磁带记录仪 电子示波器 半导体存储器 显示器 磁卡 信号显示 及记录装 置
数据处理器 频谱分析仪 FFT 实时信号分析仪 电子计算机
被测对象
传感器
信号处理 分析装置
激发装置
典型测试系统框图
试验激发装置是人为地模拟某种条件把被测系统中的某种信息 激发出来，以便检测。如激振器、振动试验台等。 传感器是一种能把被检测的物理量变换为可测信号（通常为电 信号）的装置，适 性的指标之 一：坐椅处
获取信息 分析处理信息 利用信息
《工程测试技术》教学大纲.doc
3.8.7旋转变压器
2
3.11其他类型传感
器：
3.11.1热电偶
3.11.3光纤传感器
3.11.4 IP传感器
3.12.1传感器的特性指标：
1.静态特性
2.动态特性
1.5
3.12.2传感器的选用
3.12.3传感器的新发 展
第4章 模拟信 号处理
4hours
模拟信号处理的系统构成
4
6.8.1虚拟仪器的概念；
6.8.2虚拟仪器的构成；
6.8.3虚拟仪器典型
单元模块；
6.8.4常用的虚拟仪 器开发系统介绍。
2
6.2轴心轨迹测量
2
6.7气体温度测量
成绩总分分配:
平时实验成绩：
期终考试成绩：
实验指导教师：
黄铁工程师
地址：东三楼
电话：87557415(O),62574427(M)
(1)正余弦信号的
FT：
⑵一般周期信号的
FTo
1
卷积定理及应用
帕什瓦尔理
2.4.5采样信号的FT和采样 定理
采样周期；采样频率：
奈奎斯特率；奈奎斯
特间隔
1
2.4.6离散傅里叶变换及 其快速算法：
1.离散傅里叶变换(DFT)的推导
3.快速傅里叶变换
FFT；
FFT分析、时间序列 分析、小波分析
(何)
第3章 传感器 原理及 应用
10hours
3.1.1传感器的定义和组成
3.1.2传感器的分类
0.5
3.2电阻式传感器：
3.2.1变阻器式传感器基 本原理及应用；
322应变式传感器。
325热电阻式传感器
《工程测试技术》冯恺昉 第二版 西北工业大学出版社 课后答案
hd aw
滑尺正、余弦绕组位置上错开 W/4，使两绕组的激磁电压
滑尺正、余弦绕组上分别供以同频、同相位但幅值不等的
.c
2 36℃
om
习题十三
1．灵敏度高，多线同步记录，能适时直观记录试验结果。 由光学系统、振动子、时标装置和记录纸传动及控制系统。 3．静态灵敏度 S d 1 时，振动子的
习题十二
1．数字量输出 4．细分为了提高栅分辨能力，减小脉冲当量；辨向为了辨别移动方向。 5．将 4 个相位相差 90°的交流信号加到电位器两端，通过电阻移相，在一 个莫尔条纹周期内将信号分成 n 等分，得到 n 个计数脉冲，达到细分目的。 6． 1 18℃
R11 =245.237Ω R21 =420.808Ω R12 =754.763Ω R22 =579.192Ω
习题七
1．光敏电阻有光电导效应，光电二极管，光电三极管也有光电导效应。多 数光敏电阻的光电特性曲线为非线性， 光电二极管的光电特性线性度比光电三极
2．光谱特性表示照射光的波长与光电流的关系。因为光敏电阻的灵敏度有 一个峰值，材料不同灵敏度峰值对应的波长不同。 3．光照特性，频率特性。
特性。 5．4.2×106 转/秒 6．影响测量精度 7．
w
w
w
.k
hd aw
A( 2 ) 0.991
0
r
1 D
2
300
1 D2
.c
306.464
om
h 0.05%
习题三
1．半桥接法： 同时受拉（压）
一个受拉，一个受压
w
w
w
2．交流电桥可以用来测电阻、电容和电感，并有调幅作用，因此，应用比 直流电桥广泛。电桥不平衡可能是制造上的原因，当没有应变而输出为不零，这 个不平衡电压称为零位输出，应尽可能减小或消除。半桥和全桥两种形式比单臂 接法有更高的灵敏度。
传感器及测试技术术本科
传感器及测试技术(适用于本科层次)教材：工程测试技术，冯凯肪主编，西北工业大学出版社，2002.3.第二版参考书：【1】测试技术，贾民平，张洪亭，周剑英，高等教育出版社，2001.12 【2】机电工程测试技术，王建民，中国计量出版社，1995.10一、课程的性质、目的和任务本课程是机械工程与自动化专业基础课，研究对象是机械工程中的动态物理量的测量与试验。
通过本课程学习，使学生掌握动态测试的基本知识，初步具备独立进行科学实验的能力，根据所研究对象，进行实验方案设计，合理选用传感器、测试仪器及装置；掌握信号的采集、传输、变换，实验数据处理，误差分析，提取特征参数等方法。
为设计机械工程中的自动化检测、监控以及智能化系统打下基础。
二、课程的基本要求1、绪论（1）重点了解测试技术的内容与作用义，测试系统的基本结构和主要特征。
（2）一般了解测试技术的历史与发展及应用概况和技术、经济和社会效益。
2、信号及其特性分析(1)牢固地建立关于测试信号的频率、幅值、初相位的概念。
(2)掌握用富氏级数公式对简单的周期信号求各次谐波、并图示其幅值频谱和相位频谱。
(3)掌握用富氏变换公式对指数衰减信号、矩形脉冲信号、单位脉冲信号、单位阶跃信号求频谱函数，并图示其幅值频谱相位频谱。
3、测试系统的基本特性(1)掌握测试装置基本的特性参数：标定曲线、线性度、灵敏度、时间常数、阻尼比、固有频率等的物理概念和定义、计算公式。
(2)掌握一阶测试装置的频率响应函数、幅频特性、相频特性及其图示。
(3)掌握一阶测试装置对单位阶跃输入时的瞬态响应函数及其图示。
(4)掌握二阶测试装置的频率响应函数、幅频特性、相频特性及其图示。
(5)掌握一、二阶装置正弦稳态输出时的幅值、幅值误差、相位滞后、输出的初相位的计算。
(6)掌握一阶装置在阶跃输入时，在某时刻的瞬态(输出)响应计算及瞬态响应误差的计算。
4、电阻应变式传感器(1)掌握金属电阻应变式传感器的工作原理、测量电路及温度补偿方法。
测试技术(第一章 绪论)
电气参数测试技术 及故障诊断等
测试技术
第一章 绪论
§1.2 基本概念
一、信号分析与处理
信号及分类
按照变化规律分
信号确定性信号 非 周周 期期 信信 号号 多 瞬 准 正谐 态 周 余周 信 期 弦期 号 信 信复 号 号合信号 非确定性信号 非 平 平 稳稳 随随 机机 信信 号非 各号 各 态态 历历 经经 平平 稳稳 随随 机机 信号信 号
三、机械物理量测试--------机械振动
§1.2 基本概念
振动测试内容：
振动响应
机械系统振动特性 （机械系统动态特性）
第一章 绪论
测试技术
§1.2 基本概念
三、机械物理量测试--------其它参量 噪声（声强、声级） 温度 流量、压力等
第一章 绪论
测试技术
１信号分析与处理 2 测试系统及特性
§1.3 本课程研究的内容
第一章 绪论
信号描述 信号分析与处理方法
测试系统特性 传感器
信号调理装置 虚拟仪器
3 测试技术与信号分析在工程中的应用
振动及测试
测试技术 １学习方法 2 结课成绩
§1.4 学习方法
第一章 绪论
听课
培复养习兴趣 讨论
作业
再复习
平时测验 作业
结课考试
测试技术 祝大家
测试技术
应用与意义
第一章 绪论
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24小时在线监测系统。
测试技术 二、课程设置、地位与意义
应用与意义
第一章 绪论
汽车模拟汽振车动冲实击验试验
测试技术 二、课程设置、地位与意义
《工程测试技术》课程教学大纲
《工程测试技术》课程教学大纲英文名称Mechanical Engineering Test Technology一、课程说明1.课程的性质测试技术是一门技术基础课。
是一切工程技术人员从事工程设计、科学研究所必备的技术手段之一。
2.课程的目的和任务测试技术的基本任务是研究如何获取、分析和处理工程中有用的信息，学习本课程的目的在于培养学生能正确地确定测试方案，合理地选用测试装置，并初步掌握静、动态测量和工程试验所需的基本知识和技能，为进一步学习、进行科学研究和处理机械工程技术问题打下基础。
3.适应专业机械设计制造及其自动化，农业机械化与自动化，食品机械及食品工程4.学时与学分46学时，2.5学分5.先行课程普通物理学、高等数学、概率论与数理统计、积分变换、理论力学、材料力学、模拟电子电路、数字电子电路等。
6.推荐教材机械工程测试技术基础黄长艺、严普强主编机械工业出版社2001年参考书目：1)冯凯昉主编.工程测试技术.西安：西北工业大学出版社，20032）陈花玲主编.机械工程测试技术.北京：机械工业出版社，20023）吴正毅主编.测试技术与测试信号处理.北京：清华大学出版社，20017.主要教学方法与手段本课程理论艰深、实践性很强。
在教学过程中应密切联系实际，加强实验，注重物理概念训练。
学生必须参加必要的实验，才能受到应有的操作技能的训练，获得关于测试工作的完整概念，也只有这样，才能造就处理实际测试工作的能力。
教学应以课堂讲授为主，为使学生在较少的学时内获取更多的信息，教学中应辅之以多媒体、电视教学片及各类传感器、测试仪器、测试装置等实物。
为培养学生的操作技能，本课程共开设实验课8学时，具体实验内容与所需实验仪器、设备参见《工程测试技术》课程实验教学大纲8.考核方式闭卷考试，考试成绩占总成绩80％，作业质量及数量占总成绩15％，实验占总成绩5%。
9.课外自学要求1)课前按课程进度表预习将讲授的课程内容，2）课后温习课堂讲授内容，3）每次实验前，应预习实验指导书，属设计（综合）性实验的，应拟定出实验方案，4)独立完成作业及实验报告。
《工程测试技术》课程教学方法的探讨
《工程测试技术》课程教学方法的探讨作者：潘海鹏来源：《科教导刊》2011年第15期摘要工程测试技术是高等院校机械专业的一门重要专业基础课。
通过该课程学习，学生可以获得信号的分析方法及测量系统的理论基础、设计方法等方面的知识。
本文从课堂教学、实验教学等多方面对该课程的教学方法进行了探讨，对提高课程教学质量和学生的创新实践能力都有一定的促进作用。
中图分类号：G427 文献标识码：ADiscussion on Teaching Methods Used in The Courseof Engineering Testing TechnologyPAN Haipeng(Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen, Jiangxi 333403)AbstractEngineering testing technology is an import basic course for the university students majored in mechanical. Students can get knowledge, such as analysis of signal, theories for measurement system, from this course. This paper discusses the teaching methods from classroom instruction, experimental teaching and some other aspects. All this will be useful for improving the quality of education and the capability of innovation.Key wordsengineering testing technology; quality of education; capability of innovation《工程测试技术》是机械设计制造及其自动化等专业一门重要的技术基础课。
工程测试技术
1．测量：测量是以确定被测物属性量值为目的的全部操作。
2．测试技术的基本概念：测试技术是测量和实验的综合实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
测试：测量+实验3．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。
如流程工业设备运行状态、监控产品质量测量楼宇控制与安全防护、家庭与办公自动化。
4．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。
5．测试装置的基本特性：测试系统的静态特性就是在静态测量情况下描述实际测量系统与理想线性时不变系统的接近程度。
常用灵敏度、非线性度和回程误差等主要定量指标来表征实际的测试系统的静态特性。
灵敏度：灵敏度表征的是测试系统对输入信号变化的一种反应能力。
灵敏度的量纲取决于输入/输出的量纲。
非线性度：是指系统的输出/输入之间保持常值比例关系(线性关系)的一种度量。
由定度曲线采用拟合方法得到的输入/输出之间的线性关系，称为“拟合直线”。
非线性度就是定度曲线偏离其拟合直线的程度。
回程误差：也称滞差或滞后量，表征测试系统在全量程范围内，输入量递增变化(由小变大)中的定度曲线和递减变化(由大变小)中的定度曲线二者静态特性不一致的程度。
6．传感器定义：传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。
7．电容式传感器变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化。
分类:a)极距δ变化型ξεεAC=，δ、A或ε发生变化时，都会引起电容的变化。
b)面积变化型：角位移型、平面线位移型、柱面线位移型c)介质变化型8．金属电阻应变片原理敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量敏感部分9．电感式传感器：基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。
分类：a 自感型--可变磁阻式：原理:电磁感应。
原理：b 互感型--差动变压器10．压电效应:某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。
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教材及参考书
教材：《工程测试技术》(第2版) 冯凯昉 主编 西北工业大学出版社 参考书 ：《机械工程测试技术》(第二版) 黄长艺、严普强 主编 机械工业出版社 参考书 ：《非电量电测技术》 沈阳机电学院严钟豪及浙江大学谭祖根 主编 机械工业出版社
绪论
一、 测试技术简介
测试的基本任务是获取有用的信息。首 先是检测出被测量对象的有关信息，然后加 以处理，最后将其结果提供给观察者或输入 其他信息处理装置、控制系统。 测试技术的发展与生产的发展、科技的 发展有着密切的联系。在工业发达的国家里， 测试技术的水平及其装置必定是相当先进的， 测试技术的应用领域也十分广泛。
被 测 对 象
传 感 器
显示记录 运用
若该测试系统就是某一 控制系统的一个环节， 激励源 激励控制 处理结果将直接被运用
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
传 输
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
三、测试技术的分类
1. 按被测物理量（信号）随时 间变化的关系分类
五、本课程的主要内容
测试工作的目的： • 根据一定的目的和要求，限于获得有限的、 观察者感兴趣的某些特定的信息。 • 从复杂的信号中提取有用的信息。
• 为了保存、传输、读取或反馈有用信息， 还需将信号作必要变换。
本课程主要内容：
测试装置的基本特性 常用传感器 振动的测试 位移的测量 温度的测量
1. 2. 3. 4. 5.
几种转换方式
机械参数 机械测试法 位移 光学测试法 光电移动 （明暗条纹的变化） 气液测试法 气液的压力变化 电阻、电容、电感 电压、电流 电阻的变化 电测法
应变片
F
x
客 观 物 理 量
机
转换 械
力 光学参数 力
换 光学转 气液转 换
F
反光镜
电气
气液参数
F P F
转换
力 电参数 力
2. 各种测试法的优缺点
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
将中间变换的输出信 号作进一步处理、分 析并提取被测对象的 信 有用信息 传 号 传 感 预 输 器 处 理 显示记录
被 测 对 象
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 将处理结果显示或记录下 来，供测试者作进一步分 信 析 信 号 传 号 预 输 处 处 理 理
3．机械故障诊断
4. 检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的 组成部分 5．检测技术的完善和发展推动现代科学技术的 进步
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
传 输
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 信 向被测对象输入能量， 号 传 号 激发出能充分表征有 预 输 处 关信息又便于检测的 处 信号装置 理 理
1、测试技术
信息技术三大支柱：测试控制技术、计算 技术和通信技术。 测试技术 测量技术和试验技术的总称。 • 测量 把被测系统中的某种信息检测出来， 并加以度量。 • 试验 将被测系统中某种信息用专门的装 置人为地把它激发出来，以便测量。 测试 以实验为手段，借助于合适的专门的仪 器设备，对我们所研究对象的一些具体现象和 规律性在质和量的方面认识的全过程。
2、测试技术的应用
失事的麦道客机
德国汽车装“黑匣子” “事故数据记录仪”
2、测试李检查仪
2、测试技术的应用
火焰检测器
烟雾报警器
2、测试技术的应用
首都机场：防非典三秒测体温
非接触式测温计
2、测试技术的应用
高温箱式电阻炉
红外测温仪
2、测试技术的应用
1．产品开发和性能试验 2．质量控制与生产监督
• 静态测试 被测物理量不随时间变化， 包括缓慢变化。 • 动态测试 被测物理量随时间快速变 化。
2、按其最基本的转换原理分类
1.
客 观 物 理 量
物理量的几种转换方式
几何量—长度、角度、表面几何形状
机械量—振动（速度、加速度、位移）、力、
压力、力矩、扭矩、功率、质量、硬度 热工量—温度、温度场、湿度、流量 光学量—照度、光学参数（焦距、透光率） 电磁量—电压、电流、电势、磁场强度
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 能感受规定的被测量并按一定 规律转换成同一种或另一种输 出信号的器件 信 信 号 传 号 预 显示记录 输 处 处 理 理 运用
被 测 对 象
传 感 器
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 将传感器输出的信号转换 成便于传输和处理的规范 信 信号 传 号 显示记录 输 处 理 运用
• 机械测试法： 惯性大，摩擦大，不便记录，不能测过程， 只能测静态。 • 光学测试法: 精度最高，但对环境要求苛刻，需在实验 室中作标准或高精度测量。 • 气液测试法： 要求有合适的动力源，气体的压缩性、液 体的阻尼跟不上快速的变化，一般只能用于准 静态测量。
电测法的优点
• 电测法:
1) 精度高； 2) 灵敏度高，在很大范围内可进行方便调整，测 试范围很广； 3) 电惯性小，反应快，能够进行快速变化的量的 测量，频域范围很广； 4) 便于远距离传输和控制，可遥测、遥控； 5) 便于仪器的通用化和专业化生产； 6) 动力源普遍，有一定抗干扰能力 适合现 场使用。
二次变换
一次变换
二次变换
被测量 光测、气液测 电测量
一般非电量电测法测试系统的组成及 各部分的作用
被测 对象
传感器
中间电路 控制系统
显示记录
观察 者
人为 驱动信号 驱动装置
标准 信号
标定装置
非电量电测法测试系统的组成
非电量电测法测试系统的各部 分的作用
1. 传感器 感受被测物理量并把它变换为便于 传输处理的电信号。 它是整个测试系统实现测试和自动控制的首 要的、关键的环节。 2. 中间电路 将传感器输出的微弱电信号进行 再次变换、放大、衰减、滤波、调制和解调等， 使它们成为便于显示、记录或进行数据处理的信 号。 3. 显示与记录器 将中间变换与测量电路送来 的电压或电流信号不失真地显示和记录出来。
非电量电测法测试系统的各部 分的作用
4. 驱动装置 产生人为驱动信号，使 被测对象处于人为的工作状态下，把内 部特性表现得更明显。 5. 标定装置 产生标准输入以便用实 验的方法来得到被测量与显示记录之间 准确的量的关系。
四、测试技术在机械工程中的 应用
1. 检定产品的质量 2. 在实际工作中为老产品的合理改进和新 产品的开发提供客观的依据 3. 科研中为科学工作者验证老理论和发展 新理论提供有力的手段 4. 监视或控制生产过程的运行条件，保证 设备的正常运行，是自动化生产、控制 的基础。