机械工程测试技术-绪论
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•该信箱是用于教学的个人信箱；•请勿改动信箱的任何设置，只下载附件；•不会使用Email的同学，先。
•谢谢合作！我的信箱：wsjxaut@wsjxaut@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。
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。
机械工程测试技术基础知识点
第一章绪论1、测试的概念目的：获取被测对象的有用信息。
测试是测量和试验的综合。
测试技术是测量和试验技术的统称。
2、静态测量及动态测量静态测量：是指不随时间变化的物理量的测量。
动态测量：是指随时间变化的物理量的测量。
3、课程的主要研究对象研究机械工程中动态参数的测量4、测试系统的组成5、量纲及量值的传递6、测量误差系统误差、随机误差、粗大误差7、测量精度和不确定度8、测量结果的表达第二章信号分析及处理一、信号的分类及其描述1、分类2、描述时域描述：幅值随时间的变化频域描述：频率组成及幅值、相位大小二、求信号频谱的方法及频谱的特点1、周期信号数学工具：傅里叶级数方法：求信号傅里叶级数的系数频谱特点：离散性谐波性收敛性（见表1-2）周期的确定：各谐波周期的最小公倍数基频的确定：各谐波频率的最大公约数2、瞬变信号（不含准周期信号）数学工具：傅里叶变换方法：求信号傅里叶变换频谱特点：连续性、收敛性3、随机信号数学工具：傅里叶变换方法：求信号自相关函数的傅里叶变换频谱特点：连续性三、典型信号的频谱1、δ(t)函数的频谱及性质△(f)=1 频率无限，强度相等，称为“均匀谱”采样性质：积分特性：卷积特性：2、正、余弦信号的频谱（双边谱）欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式，即一对反向旋转失量的合成。
解决了周期信号的傅里叶变换问题，得到了周期信号的双边谱，使信号的频谱分析得到了统一。
3、截断后信号的频谱频谱连续、频带变宽（无限）四、信号的特征参数1、均值：静态分量（常值分量）正弦、余弦信号的均值？2、均方值：强度（平均功率）均方根值：有效值3、方差：波动分量4、概率密度函数：在幅值域描述信号幅值分布规律五、自相关函数的定义及其特点1、定义：2、特点3、自相关图六、互相关函数的定义及其特点1、定义2、特点3、互相关图七、相关分析的应用八、相关系数及相干函数相关系数、相关函数在时域描述两变量之间的相关关系；相干函数在频域描述两变量之间的相关关系。
第0章 绪论
0.2 测试技术的工程应用 3、产品质量测量 、
济南大学机械学院
在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时， 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。 必须对其性能质量进行测量和出厂检验。
பைடு நூலகம்
汽车扭距测量 图示为汽车出厂检验原理框图， 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、 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， 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。 工程师可以了解产品质量。 机床加工精度测量
在家电产品和办公自动化产品设计中， 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。 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： 全自动洗衣机中的传感器： 衣物重量传感器， 衣物重量传感器，衣质传 感器，水温传感器， 感器，水温传感器，水质 传感器， 传感器，透光率光传感器 (洗净度 液位传感器，电 洗净度) 洗净度 液位传感器， 阻传感器(衣物烘干检测 衣物烘干检测)。 阻传感器 衣物烘干检测 。
/china
2、振动/噪声传感器 、振动 噪声传感器
丹麦B&K（振动测量、声学测量领域最富盛名） （振动测量、声学测量领域最富盛名） 丹麦
/
0.4主要测试仪器生产厂商 主要测试仪器生产厂商 3、测量分析仪器 、
济南大学机械学院
绪论
济南大学机械学院
0.2 测试技术的工程应用
在工程领域，科学实验、产品开发、 在工程领域，科学实验、产品开发、生产监 质量控制等，都离不开测试技术。 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、 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。 等每一个工程领域。
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
机械工程导论-绪论
1.2指南车与中国古代机械
纺车复原模
1.2指南车与中国古代机械
北宋木构水运仪象台
1.2指南车与中国古代机械
郑和下西洋船队
1.2指南车与中国古代机械
1.2指南车与中国古代机械
活塞式风箱
1.2指南车与中国古代机械
清朝大更钟
（紫檀嵌珐琅重檐楼阁更钟）
1.2指南车与中国古代机械
机械技术刊物
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
在一座座沙丘的顶部，现出玄幻的蓝色 光彩，这种颜色是由于沙丘中含有丰富的赤 铁矿而造成的。
火星蓝莓
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
科学家发现，火 星上有一些奇怪的 含赤铁矿的圆球， 看起来就像是按在 松饼上的“兰莓” 果实，因此就有了 现在这个名字。
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
5.“勇气”号火星车与现代机械工程
现代航空航天制造技术是集现代科学技 术成果之大成的机械制造技术，远远高于一 般制造技术，不断由一般机械制造向高技术 和提供技术密集型产品的高精尖先进制造技 术的方向发展。航空航天制造工程的技术状 况是衡量一个国家科技发展综合水平的重要 标志。
《考工记》 《远西奇器图说录最 》 《梓人遗制》 《天工开物》
1.2指南车与中国古代机械
2、指南车 春秋时期----巢车
1.2指南车与中国古代机械
汉魏时期----独轮车
1.2指南车与中国古代机械
指南车
1.2指南车与中国古代机械
1.2指南车与中国古代机械
1.3蒸汽机与近代工业革命
3、蒸汽机的出现 蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械能的往
复式动力机械。 1698年，萨弗里制造了世界上第一个实
熊诗波第0章习题答案
第0章绪论(本习题解答尚未及验正,如发现错误请告诉老师)0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。
答：法定计量单位是强制性的，各行业、各组织都必须遵照执行，以确保单位的一致。
我国的法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础并选用少数其他单位制的计量单位来组成的。
国际单位制的七个基本量的单位分别是：长度—米(m)、质量—千克(kg)、时间—秒(s)、温度—开尔文(K)、电流—安培(A)、发光强度—坎德拉(cd)、物质的量—摩尔(Mol)。
(余略)0-2如何保证量值的准确和一致?答：为了确保量值的统一和准确，除了对计量单位做出严格的定义外，还必须有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备。
主要是基准和标准。
基准是用来保存、复现计量单位的计量器具。
它是具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具。
基准通常分为国家基准、副基准和工作基准三种等级。
计量标准是指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于检定工作的计量器具。
通过对计量器具实施检定或校准，将国家基准所复现的计量单位量值经过各级计量标准传递到工作计量器具，以保证被测对象量值的准确和一致。
这个过程就是所谓的“量值传递”。
在此过程中，按检定规程对计量器具实施检定的工作对量值的准确和一致起着最重要的保证作用，是量值传递的关键步骤。
(余略)0-3何谓测量误差?通常测量误差是如何分类、表示的?答：测量结果与被测量真值之差称为测量误差，即测量误差＝测量结果-真值根据误差的统计特征，可以将误差分为系统误差、随机误差、粗大误差。
常用的误差表示方法有绝对误差、相对误差、引用误差0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差：①1.01825447.8V V μ±②(25.048940.00003)g ± ③2(5.4820.026)g cm ±解： ① 测量结果1.0182544V ，测量误差67.87.810V V μ−=×，相对误差：67.8100.000766%1.0182544V V −×= ② 测量结果25.04894g ，测量误差0.00003g ，相对误差：0.000030.00012%25.04894g g= ③ 测量结果25.482g cm ，测量误差20.026g cm ，相对误差：0.0260.474%5.482= 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?答：测量不确定度是与测量结果相关联的参数，是测量误差量值分散性的指标，表示对测量值不能肯定的程度。
机械工程测试技术练习题及答案(精华版)
第一章 绪论1、列举出一些农业工程中应用测试技术的例子。
2、写一篇关于位移、速度、温度、力或应变测量系统的构成和测量过程的简短报告。
3、何谓测量误差？通常测量误差是如何分类、表示的？4、为什么是用测量仪器时，不仅要考虑其准确度，而且要考虑其量程？第二章 测试装置基本特性1、填空题1) 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin)(tt x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2）当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。
此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。
3）传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。
4）一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。
2、选择题 1）（ ）不属于测试系统的静特性。
（1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数2）从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。
（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡3）两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为（ ）。
（1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）)()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q -4）一阶系统的阶跃响应中，超调量（ ）。
（1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在5）忽略质量的单自由度振动系统是 系统。
（1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6）一阶系统的动态特性参数是（ ）。
固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比7）用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值（ ）倍所经过的时间作为时间常数。
（1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 3、判断题1）在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。
《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( , , ,)
机械工程测试技术试题库
机械工程测试技术试题库机械工程测试技术试题库绪论第一章一、选择题 1.描述周期信号的数学工具是（ B ）。
A.相关函数 B.傅氏级数 C.傅氏变换 D.拉氏变换 2.傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ C ）。
A.相位 B.周期 C.振幅 D.频率 3.复杂的信号的周期频谱是（ A ）。
A.离散的 B.连续的 C.δ函数 D.sinc函数 4.如果一个信号的频谱是离散的。
则该信号的频率成分是（ C ）。
A.有限的 B.无限的 C.可能是有限的，也可能是无限的 D.不能确定 5.下列函数表达式中，（ B ）是周期信号。
A.B.， C.， D.， 6.多种信号之和的频谱是（ C ）。
A.离散的 B.连续的C.随机性的 D.周期性的 7.描述非周期信号的数学工具是（ C ）。
A.三角函数 B.拉氏变换 C.傅氏变换 D.傅氏级数 8.下列信号中，（ C ）信号的频谱是连续的。
A.B.C.D.9.连续非周期信号的频谱是（ C ）。
A.离散、周期的 B.离散、非周期的 C.连续非周期的 D.连续周期的 10.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的高频成分（ C ）。
A.不变B.增加C.减少D.变化不定 11.将时域信号进行时移，则频域信号将会（ D ）。
A.扩展 B.压缩C.不变 D.仅有移项 12.已知，为单位脉冲函数，则积分的函数值为（ C ）。
A.6 B.0 C.12 D.任意值 13.如果信号分析^p 设备的通频带比磁带记录下的信号频带窄，将磁带记录仪的重放速度（ A ），则也可以满足分析^p 要求。
A.放快 B.放慢 C.反复多放几次 D.不能 14.如果，根据傅氏变换的（ A ）性质，则有。
A.时移 B.频移 C.相似 D.对称 15.瞬变信号_(t)，其频谱_(f)，则|_(f)|2表示（ B ）。
A.信号的一个频率分量的能量 B.信号沿频率轴的能量分布密度 C.信号的瞬变功率 D.信号的功率 16.不能用确定函数关系描述的信号是（ C ）。
(精编)机械工程测量与试验技术课后习题答案
(精编)机械工程测量与试验技术课后习题答案绪论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：①②③0-5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。
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。
0.测试技术绪论37p2h
0 绪论
0.2 测试技术的作用和地位
(4)状态检测、故障诊断 状态检测、 状态检测 对于装备的使用、维护保障与管理人员来说， 对于装备的使用、维护保障与管理人员来说，最关心 的问题是所属机械装备系统性能状态如何， 的问题是所属机械装备系统性能状态如何，是否存在 故障，是什么故障，发生在那个部位， 故障，是什么故障，发生在那个部位，故障程度如何 等。要解决这些问题的唯一途径就是对机械装备系统 进行测试，根据测试数据判断系统性能状态是否正常。 进行测试，根据测试数据判断系统性能状态是否正常。 机械装备也是有一定寿命的， 机械装备也是有一定寿命的，判断系统是否达到报废 标准，也必须以测试数据位依据。 标准，也必须以测试数据位依据。
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0 绪论
0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用) 典型应用)
NASA的ATRV智能车辆
美国海军研究室 ATRV智能车辆 智能车辆
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0 绪论
0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用) 典型应用)
航天飞机、卫星发射、轨道跟踪、 航天飞机、卫星发射、轨道跟踪、轨道控制
航天
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0 绪论
0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用) 典型应用)
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0 绪论
0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用) 典型应用) 流程工业设备运行状态监控
石化企业输 油管道、 油管道、储 油罐等压力 容器的破损 和泄露检测。 和泄露检测。
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0 绪论
0.3 测试技术的内容与测试系统的组成
测量原理: 压电、电磁、热电、光电效应等； 测量原理 压电、电磁、热电、光电效应等； 测量方法:直接 间接、 直接/间接 非电、 数字等； 测量方法 直接 间接、电/非电、模拟 数字等； 非电 模拟/数字等 测量系统:设计或选用测试装置 组成测量系统； 设计或选用测试装置， 测量系统 设计或选用测试装置，组成测量系统； 数据处理:进行科学的数据处理 获得正确结果。 进行科学的数据处理， 数据处理:进行科学的数据处理，获得正确结果。 任何工程测试问题都可归结为输入、 任何工程测试问题都可归结为输入、输出和系统 传输特性三者之间的关系问题。 传输特性三者之间的关系问题。
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）。
机械测试技术重点知识点总结
测试技术绪 论 1. 测试：测试是具有实验性质的测量，或者可以理解为测量和实验的综合。
2. 测试技术研究的主要内容为被测量的测量原理、测量方法、测量系统及数据处理四个方面。
3. 测试技术的组成及作用：1.传感器是将被测信息转换成 电信号的器件，包括敏感器和转换器两部分。
2.信号的调理环节是把来自传感器的信号转换成更适合进一步的传出和处理的形式。
3.信号处理环节是对来自信号调理环节的信号进行各种运算滤波和分析。
4.信号显示记录环节是将来自信号处理环节的信号以观察者易于观察的形式来显示或存储测试的结果。
5.反馈、控制环节主要用于闭环控制系统中的测试系统。
第1章 信号及其描述 1． 信号的分类 ⎧⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎩⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎨⎩⎩⎪⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎩⎩简谐信号周期信号复合周期信号确定性信号准周期信号非周期信号瞬变信号信号各态历经信号平稳随机信号随机信号非各态历经信号非平稳随机信号确定性信号：能用明确的数学关系式 或图像表达的信号。
2. 工程测试 就是信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。
平稳随机过程：统计特征量不随时间 变化 各态历经随机过程：样本特征量代替总体特征量 3. 信号的描述：时域描述（表达式、波形）和频域描述（频谱：相频谱、幅频谱） 周期信号的描述、非周期信号的描述、随机信号的描述：（1）周期信号与离散频谱 周期信号的频谱特点和求取方法1）周期信号的频谱特点是离散的，每条频谱线表示一个谐波分量。
2）每条频谱线只出现在基频整数倍的频率上。
3)各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比，谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。
求取方法:用三角函数展开式或是用负指数函数展开式求得。
4..欧拉公式： ：)e (e 2/sin )e (e 2/1cos jsin cos e 00jn t jn t jn t jn tjn t j t n t n tn t n ωωωωωωωωω-=+=±=0000-0-00±5.傅里叶变换的主要性质1）奇偶虚实性。
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。
绪论
机械工程测试技术基础 主编：熊诗波 黄长艺 机械工业出版社
测试技术概述
一．测试和测量系统
二．测试技术的发展状况
三．课程的主要内容
四．考试形式
一、测试和测量系统
0.1 测试及合理测试的重要性
0.2 测试技术的相关概念
0.3 测量系统的应用 0.4 测量系统的一般构成
一、测试和测量系统
分类
①
系统误差：在重复测量中出现固定不变的或规律变化的 误差。通常是由仪器、测量方法、环境和人为因素等造 成这种误差是由办法降低以至消除，而在试验中必须想 办法消除系统误差。 随机误差：在相同条件下，多次重复测量一个量值时， 所得到的数值和偏离真值的方向不可预测，且没有规律 性，它的出现具有随机性。 粗大误差：超出规定条件下预期误差范围的误差，由不 正常原因造成，应当剔除。
1. 真值：是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。从测 量的角度看，真值是不能确切获知的。一般所说的真值是指 理论真值、规定真值和相对真值。 理论真值：也称绝对真值，如设计时图纸中所标数值，再 如三角形内角和为180o 规定真值：国际上公认的某些基准量值。也称约定真值。 相对真值：是指计量仪器安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。 2. 测量结果：由测量所得的被测量值
一、测试和测量系统
0.1 测试及合理测试的重要性 0.2 测试技术的相关概念 0.3 测量系统的应用 0.4 测量系统的一般构成
认识客观世界 检验科学理论和规律的正确性 广泛应用于工、农、医、国防、交通、环保、生活安全等 a) 产品开发与工程试验过程 b) 过程与系统控制 c) 监测与诊断
一、测试和测量系统
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第二节 测量的基础知识 一、量与量纲
机械工程测试技术基础
量是指现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性。 不同类的量彼此可以定性区别，如长度与质量是不同类的量。
同一类中的量之间是以量值大小来区别的。
1. 量值
量值是用数值和计量单位的乘积来表示的。它被用来定量 地表达被测对象相应属性的大小，如3.4m、15kg、40℃等。其 中，3.4、15、40是量值的数值。显然，量值的数值就是被测 量与计量单位之比值。
第二节 测量的基础知识
国际单位制(SI)的基本单位的定义 为：
机械工程测试技术基础
米(m)是光在真空中，在1/299792458s的时间间隔内所经路程的长度。 千克(kg)是质量单位，等于国际千克原器的质量。 秒(s)是铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射 9192631770个周期的持续时间。 安(A)是电流单位。在真空中，两根相距1m的无限长、 截面积可以 忽略的平行圆直导线通过等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每 米长度上为2×10-7 N，则每根导 线中的电流为1A 。 开尔文(K)是热力学温度单位，等于水的三相点热力学温度1/273.16。
第二节 测量的基础知识 2．辅助单位
机械工程测试技术基础
在国际单位制中，平面角的单位——弧度和立体角的单位— —球面度未归入基本单位或导出单位，而称之为辅助单位。辅 助单位既可以作为基本单位使用，又可以作为导出单位使用。 它们的定义如下：
第二节 测量的基础知识
机械工程测试技术基础
第二节 测量的基础知识
在机械（或机电）系统试验、控制和运行监测中，需要测 量各种物理量（或其它工程参量）及其随时间变化的特性。 这种测量需通过各种测量装臵和测量过程来实现。 测量装臵和过程在总体上需满足什么样的要求，才能准确 测量到这些物理量及其随时间的变化是我们关心的问题。 为使测量结果具有普遍的科学意义需具备一定的条件： 首先， 测量过程是被测量的量与标准或相对标准量的比较 过程。作为比较用的标准量值必须是已知的，且是合法的，才 能确 保测量值的可信度及保证测量值的溯源性。 其次， 进行比较的测量系统必须进行定期检查、标定， 以保证测量的有效性、可靠性，这样的测量才有意义。
下方面:
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
1.新原理新技术在测试技术中的应用 各种物理效应、化学效应、微电子技术，甚至生物学原 理在工程测量中得到广泛应用, 使得可测量的范围在不断扩大， 测量精度和效率得到很大提高。 例如在振动速度测量中，激光多普勒原理的应用，使得 不可能安装传感器进行测量的计算机硬盘读写臂与磁盘 片等 轻小构件的振动测量成为可能。 使用自动定位扫描激光束，使得大型客机机翼、轿车车 身等大型物体的多点振动测量达到很高的效率，只需几 分钟时间就可完成数百点的振动速度测量； 高达10MHz以上采样频率的数据采集系统可实现伴随金 属构件裂纹发生与发展的脉冲声发射信号的采集。 类似的例子不胜枚举。
显示或存储 敏感元件
转换元件
调理电路 接口 （数字化）
计算机（或含微理 信号调理 反馈、控制 或监测诊断
分析 结果
存储
图0-2 测量系统的一般构成
信号分析处理 信号分析处理
产品设计
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
模拟信号是泛指随时间连续变化的物理信号（各 种随时间 变化的物理量），经传感器变换后成为 电信号，但同样还是模 拟信号。这种信号在时间上是连续的，可以取任意时间值；在 幅值（大小）上也是连续的，即可以得到任意的合量值。 数字量虽然也表示随时间变化的物理量，但在时间和幅值 上都是离散的，亦即只能得到一定间隔的离散的时间和物理量 序列，而幅值的变化也不是连续的，而是以某个最小量（最小 量化电平）的个数来表示。 一般传感器的输出（经或未经信号调理）是模拟量，而只 有数字量才能被计算机所接受，才能进行各种数字计算或处理。 由模拟量到数字量必须通过图中所示的“数字化”处理， 即 “模/数转换”。
第二节 测量的基础知识
机械工程测试技术基础
2. 基本量和导出量
在科学技术领域中存在着许许多多的量，它们彼此有关。 为此专门约定选取某些量作为基本量，而其他量则作为基本量 的导出量。 量的这种特定组合称为量制。 在量制中，约定地认为基本 量是相互独立的量，而导出量则是由基本量按一定函数关系来 定义的。 3. 量纲和量的单位 “量纲”代表一个实体(被测量)的确定特征，而量纲单位则 是该实体的量化基础。例如，长度是一个量纲，而厘米则是长度 的一个单位；时间是一个量纲，而秒则是时间的一个单位。 一个量纲是惟一的，然而一种特定的量纲——比如说长 度— —则可用不同的单位来测量，如英尺、米、英寸或英 里等等。
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
光纤流速传感器
生物酶血样分析传感器
荧光材料 制作的电 子鼻传感 器
热 /光
电量
利用新发现的材料和新发现的生物、物理、化学效应开发出的新型传感器。
第一节 测试技术概况 2.新型传感器的出现
机械工程测试技术基础
随着人造晶体、电磁、光电、半导体与其他功能新材料的 出现，微电子和精密、微细加工技术的发展，作为工程测 量技 术基础的传感器技术得到迅速发展。这种发展包括新型传感器 的出现、传感器性能的提高及功能的增强、集成化程度的提高 以及小型、微型化等。 微电子技术的发展有可能把某电路乃至微处理器和传感测 量部分集成为一体，而使传感器具有放大、校正、判断和 某些 信号处理功能，组成所谓的“智能传感器”。
振动网络传感器
嵌入式计算机
智能压力网络 传感器
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
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。
用PC机＋仪器板卡 → 代替传统仪器 用计算机软件 →代替硬件分析电路
第二节 测量的基础知识
机械工程测试技术基础
在国际单位（SI）制中，基本量约定为：长度、质量、时间、 温度、电流、发光强度和物质的量等七个量。它们的 量纲分别 为：L、M、T、θ、I、N和J表示。 导出量的量纲可用基本量量纲的幂和乘积来表示。例如， 导出量—力的量纲是LMT-2，电阻的量纲是L2MT-3I-2。 工程上会遇到无量纲量，其量纲中的幂都为零，实际上它 是一个数。弧度（rad）就是这种量。
第一节 测试技术概况 二、测试技术的发展概况
机械工程测试技术基础
现代生产的发展和科学研究对测试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 提供了技术支持，从而促使测试技术在近20年来得到极大的发
展和广泛应用。现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以
a)产品开发与工程试验过程 b)过程与系统控制 c)监测与诊断
图0-1 系统的用途
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
图0-2中被测物理量（或信号）作为测量系统的输 入，它
经传感器变成可作进一步处理的电量，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。
数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器 医疗卫生： 电子血压计：血压检测 --- 压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪 --- 离子传感器
第一节 测试技术概况 四、课程的主要环节和本书概要
机械工程测试技术基础
本课程的研究对象是机械工程领域与设计有关的试验、 控制和运行监测中涉及到物理量及其他工程量的测量和测量 装臵与系统的性能，包括 物理量和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 测量装臵基本特性的评价方法 测试信号的分析和处理
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
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。也是本书的 主要研究对象。 在产品开发或其他目的试验中，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。
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
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变化过程，则对滞后就 没有要求。因此，不同的用 途和要求, 测量系统的组成环 节及其构成方式也不同。 图0-1中实验及各种过程中 的物理量真值、变量或测量 值，若随时间变化，通常称 为信号。
我们的工作
第一节 测试技术概况
机械工程测试技术基础
测试技术在日常生活中的应用与日俱增
家用电器： 数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器 自动感应灯：亮度检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶 电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器 遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD 办公商务：扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管
摩尔(mol)是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元与 0.012kg碳-12的原子数目相等。使用摩尔时，基本单元可以是原子、 分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。