机械工程测试技术基础教学PPT

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七、测试技术在工程技术领域中的应用
5、军事与国防：
超低空雷达、超视距雷达、导弹制导、导弹导航、地形匹配、 单兵作战系统、战场遥测、夜视仪、声纳成象
6、办公与家电：
办公设备 --- 数码复印机、扫描仪、传真机、绘图仪 家用电器 --- 数码摄像机、数码照相机、可视电话、可视门铃
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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。
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测量的基础知识
资源卫星（多光谱成象 ---- 地质、矿藏、森林、灾害）
海洋卫星（合成孔径雷达成象 --- 海洋、海浪、海滩） 航空摄影图像 --- （多目成象 --- 大地测量、测绘）
4、监控、安防、交通管理：
交通 --- 车辆识别、牌照识别、车型判断、车辆监视、交通流量检测 安全 --- 指纹判别与匹配、面孔与眼底识别、安全检查（飞机、海关） 监视 --- 超市、商店防盗、银行监控，停车场、电梯闭路电视
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六、机械工程测试技术的发展趋势
1.测量方式多样化
包括： （1）动态测量
（2）虚拟仪器 （3）便携式测量仪器 （4）组合式测量方式 （5）多传感器融合技术在制造过程中的应用
2.视觉测试技术 3.测量尺寸继续向两个极端方向发展
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七、测试技术在工程技术领域中的应用
领域：工业、农业、航天、军事等 1、工业检测 (1) 零件的识别与定位
4、测量误差 测量误差 = 测量结果 — 真值
（1）误差分类：系统误差、随机误差、粗大误差 （2）误差表示方法
绝对误差 相对误差：误差/测量结果 引用误差：只用于表示计量器具特性的情况 中。是计量器具的绝对误差与引用值之比。
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思考题
1、什么是测试技术？ 2、测试系统由哪些环节和装置组成？各有 何作用？ 3、简述测试系统的工作过程。 4、举例说明测试技术的应用。
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五、测试系统的组成
3、分析处理部分
不断注入新内容 ---- 检测系统的研究中心 计算机系统 ---- 强大问题分析能力、复杂系统的实时控制
自动化、智能化
4、通信接口与总线部分
功能：管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换
接口 --- 分系统和上位机之间/分系统之间交换信息
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五、测试系统的组成

2、测试过程和测试系统的组成 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。
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六、测试、信息处理的发展状况
测试技术 重要手段 科学研究
相关学科：物理、化学、数学、生物学、材料科学等等
形成
推动实验研究和发展
新的检测理论、方法和技术手段
测试信息处理技术的发展具体体现在：

传感器：新型、微型、智能化 测试：多功能、集成化、智能化；静态测试向动态测试 发展 信息处理：高在线实时能力、高精度、专用功能、小型 化、性能标准化和低价格


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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五、测试系统的组成
输入 输出
信号
被测对象 敏感元件： 酒精 变换：V H玻璃管 显示结果： 观察者 刻度线
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。

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。
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课程内容

第一章 第二章 第三章
绪论 信号及其描述 测试装置的基本特性


第四章
第五章 第六章 第七章
常用传感器与敏感元件
信号的调理与记录 信号处理初步 测试技术的工程应用
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五、测试系统的组成
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五、测试系统的组成
1、信号检出部分
传感器（Sensor）---- 执行检出功能的器件 信号提取（被测量）、传输（信号变换部分） 选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件 以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制 检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分
息，用专门的装置人为地把它激发出来，加以测量。它是对未知事物探索 性的认识过程。 因此，测试工作是人们认识客观事物、掌握其内在规律，从而利用并改 造世界的重要手段。
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二、测试的基本概念
测试：具有试验性的测量
试验：对未知事物探索性的认识过程
测量：为确定量值而进行的试验过程
计量：实现单位统一和量值准确可靠为目的。
教材、参考书与课时安排 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
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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：
测量的基础知识
测量结果可信必须具备的两个条件： 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。 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。
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测量的基础知识
一、量与量纲 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。 不同类的量可定性区别 同类的量可以量值大小区别 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。
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测量的基础知识
2、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
“手-眼”定位： 两个摄像机 --- 两幅平面图像 --- 三维场景信息
用于：目标识别、道路识别、障碍物判断、主动导航、自动视觉导航 无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、无人战车、探测机器人
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来自百度文库
七、测试技术在工程技术领域中的应用
3、遥感图像分析：
卫星遥感图像 --- 气象卫星（红外成象 --- 云图 --- 气象状况）
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三、信息和信号
1.信息 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 2.信号 信息的载体。信息蕴含于信号之中。 信号是物质具有能量。
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四、测试技术的内容
1.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。
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五、测试系统的组成
2、信号变换部分
检出信号 信号调理电路 阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 电压/电流（V/A）转换 ---- 需要电流输出时； 模拟/数字（A/D）转换 ---- 需要输出数字信号时 适合于分析和处理的信号
■ ■
自动连接引线、对准芯片和封装；
自动安装部件，自动焊接或自动切割加工、自动浇注系统等。
(2) 零件尺寸的在线测量 钢板厚度的在线测量 (3) 零件外观及内部缺陷检测 (4) 产品分类、分组 苹果分级、分色、配色
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七、测试技术在工程技术领域中的应用
(5) 产品标识、编码识别 商品条码、印鉴、标签 2、机器人导航
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第一章
本章要点：

绪论
了解测试的基本概念 掌握信号和信息的关系 理解测试的基本内容与任务


理解测试系统的组成及各环节功能
掌握信号的分析方法
了解测试信息处理技术的发展方向
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一、 测试的重要作用和意义

随着科技的发展，测试技术已经形成了一门专门的技术科学。人
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五、测试系统的组成
环 节 装 置 激励环节 激励装置 输入环节 传感器 作 用 使被测对象处于测试状态 检测并转换被测信号
处理环节 中间变换器 分析、处理、变换信号 输出环节 显示记录装置 显示、记录并输出结果 注意：测试系统各个环节的输出量与输入量之间应保持一一
对应和尽量不失真的关系（线性关系），并尽可能地减少 或消除各种干扰。
们通过测试获得客观事物的定量概念，以掌握其运动规律。 在某种意义上来说，“没有测试，就没有科学。” 因为人类的各种 活动领域中都离不开测试。
测试包含着测量和试验两大内容。 测量就是把被测系统中的某种信息提出，并加以度量，为确定量值而进
行的试验过程；
试验就是通过某种人为的方法，把被测系统所在的许多信息中的某种信