机械工程测试技术的发展概况ppt课件
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机械工程测试技术
机械工程测试技术什么是机械工程测试技术机械工程测试技术是指应用各种测试方法和设备对机械工程中的零部件、装配件和整机进行性能测试和可靠性评估的一种技术。
通过测试和评估，可以验证设计和制造的准确性，发现潜在的问题，并提供数据支持，以改进产品的质量和可靠性。
机械工程测试技术的重要性机械工程测试技术在产品研发和制造过程中起着重要作用。
它可以帮助工程师和设计师更好地了解产品的性能和可靠性，为产品的改进和优化提供有力的依据。
以下是机械工程测试技术的几个重要方面：性能测试性能测试是机械工程测试技术最基本的部分之一。
通过对机械零部件、装配件和整机性能的测试，可以评估产品在各种工作条件下的表现。
性能测试包括力学性能测试、疲劳寿命测试、耐久性测试等。
可靠性评估机械工程测试技术也包括对机械产品可靠性的评估。
通过对产品进行可靠性测试和评估，可以确定其在设计寿命内的可靠性水平，并验证是否满足使用要求。
可靠性评估通常包括可靠性试验、加速寿命试验等。
故障分析当机械产品发生故障时，机械工程测试技术可以帮助确定故障原因。
通过对故障产品的测试和分析，可以找到故障的根本原因，进而进行改进和修复，提高产品的可靠性和性能。
质量控制机械工程测试技术在产品的制造过程中也起到重要的作用。
通过对原材料、加工工艺和成品的测试，可以保证产品的质量符合设计要求。
质量控制包括原材料的测试、加工工艺的控制和成品的检验等。
机械工程测试技术的应用领域机械工程测试技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：汽车工程机械工程测试技术在汽车工程领域有着广泛的应用。
通过对汽车零部件和整车性能的测试，可以评估汽车的安全性、操控性和舒适性，并提供数据支持，以改进汽车的设计和制造质量。
航空航天工程在航空航天工程中，机械工程测试技术用于对航空器和航天器的性能进行测试和评估。
通过对各种航空航天器的测试，可以确保其在各种极端条件下的可靠性和安全性。
动力机械机械工程测试技术也广泛应用于动力机械领域，如发动机、液压系统和传动系统等。
测试技术PPT课件
• 比如：脉冲信号，矩形窗信号
x（t）
x（t）
0
0
t
t
第16页/共105页
• 单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应如图 第17页/共105页
• 非确定性信号：又叫随机信号，无法用明确的数学关系式表达。需要用数理统计理论来近似描述它，这种 信号的数学模型又叫统计模型。
加工过程中螺纹车床主轴受环境影响的振动信号波形
• 测量：用特定的工具、仪器直接获得其特性数据，例如：用秤称重量、用尺量长度 • 测试：用一系列方法检查特定的对象的性能是否满足所预期的要求，获得的结果是合格和不合格 • 测试技术的主要研究内容:
被测量的测量原理 测量方法 测量系统 数据处理
第1页/共105页
• 测试技术的研究目的:
1. 为监视或控制生产过程的运行，实现生产自动化
第5页/共105页
• 一个简化的测试系统：
被测量 传
被测对象
感
• 一个简化的闭环控制系统：
器
信号 调理 及信 号处
显 示 记
观察者
理
录
给定量+
—
变换、放 大、处理
被控量 被控对象
测量元件（传感器）
第6页/共105页
• 可以看出，在闭环控制系统中，测试被控量的量值，是实现闭环控制的关键。 • 3、测试技术的发展动向（就机械工程而言） ➢ 测量方式的多样化 ➢ 视觉测试技术 ➢ 测量尺寸向两个极端发展
第30页/共105页
• 诱导公式 sin(-a)=-sin(a) cos(-a)=cos(a) sin(π/2-a)=cos(a) cos(π/2-a)=sin(a) sin(π/2+a)=cos(a) cos(π/2+a)=-sin(a) sin(π-a)=sin(a) cos(π-a)=-cos(a) sin(π+a)=-sin(a) cos(π+a)=-cos(a)
x（t）
x（t）
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• 单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应如图 第17页/共105页
• 非确定性信号：又叫随机信号，无法用明确的数学关系式表达。需要用数理统计理论来近似描述它，这种 信号的数学模型又叫统计模型。
加工过程中螺纹车床主轴受环境影响的振动信号波形
• 测量：用特定的工具、仪器直接获得其特性数据，例如：用秤称重量、用尺量长度 • 测试：用一系列方法检查特定的对象的性能是否满足所预期的要求，获得的结果是合格和不合格 • 测试技术的主要研究内容:
被测量的测量原理 测量方法 测量系统 数据处理
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• 测试技术的研究目的:
1. 为监视或控制生产过程的运行，实现生产自动化
第5页/共105页
• 一个简化的测试系统：
被测量 传
被测对象
感
• 一个简化的闭环控制系统：
器
信号 调理 及信 号处
显 示 记
观察者
理
录
给定量+
—
变换、放 大、处理
被控量 被控对象
测量元件（传感器）
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• 可以看出，在闭环控制系统中，测试被控量的量值，是实现闭环控制的关键。 • 3、测试技术的发展动向（就机械工程而言） ➢ 测量方式的多样化 ➢ 视觉测试技术 ➢ 测量尺寸向两个极端发展
第30页/共105页
• 诱导公式 sin(-a)=-sin(a) cos(-a)=cos(a) sin(π/2-a)=cos(a) cos(π/2-a)=sin(a) sin(π/2+a)=cos(a) cos(π/2+a)=-sin(a) sin(π-a)=sin(a) cos(π-a)=-cos(a) sin(π+a)=-sin(a) cos(π+a)=-cos(a)
《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
类： 包括性能测试、 可靠性测试、安
全性测试等。
测试技术的应用： 广泛应用于汽车、 航空、航天、机 械制造等领域。
古代：手工测量经验判断 近代：仪器测量数据记录 现代：计算机辅助测试自动化测试 未来：智能化测试远程测试大数据分析
传感器：用于采集 被测对象的物理量
数据采集系统：用 于将传感器采集到 的信号转换为数字 信号
温度传感器：通过热敏电阻或热电 偶等元件测量温度变化广泛应用于 工业、医疗等领域。
流量传感器：通过电磁感应或超声 波等原理测量流体流量广泛应用于 供水、供气等领域。
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压力传感器：通过压敏电阻或压电 晶体等元件测量压力变化广泛应用 于液压、气动等领域。
加速度传感器：通过压电晶体或电容 式等元件测量加速度变化广泛应用于 汽车安全、航空航天等领域。
数据处理系统：用 于对采集到的数据 进行处理和分析
显示系统：用于显 示测试结果和图表
信号及其描述
信号的定义：信号是信息的载体是物理量随时 间变化的过程
信号的分类：根据信号的性质和特点可以分为 连续信号和离散信号
连续信号：信号的取值是连续的如正弦波、三 角波等
离散信号：信号的取值是离散的如数字信号、 脉冲信号等
实时化：测试技 术将更加实时化 能够实时监测和 预警设备状态
绿色化：测试技 术将更加绿色化 减少对环境的影 响提高能源利用 效率
智能化：测试技术将更加智能化能够自动识别和诊断机械故障 集成化：测试技术与其他技术如物联网、大数据等更加紧密地集成提高测试效率和准确性 实时化：测试技术将更加实时化能够实时监测和预警机械设备的运行状态 绿色化：测试技术将更加注重环保和节能降低机械设备的能耗和污染排放
全性测试等。
测试技术的应用： 广泛应用于汽车、 航空、航天、机 械制造等领域。
古代：手工测量经验判断 近代：仪器测量数据记录 现代：计算机辅助测试自动化测试 未来：智能化测试远程测试大数据分析
传感器：用于采集 被测对象的物理量
数据采集系统：用 于将传感器采集到 的信号转换为数字 信号
温度传感器：通过热敏电阻或热电 偶等元件测量温度变化广泛应用于 工业、医疗等领域。
流量传感器：通过电磁感应或超声 波等原理测量流体流量广泛应用于 供水、供气等领域。
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压力传感器：通过压敏电阻或压电 晶体等元件测量压力变化广泛应用 于液压、气动等领域。
加速度传感器：通过压电晶体或电容 式等元件测量加速度变化广泛应用于 汽车安全、航空航天等领域。
数据处理系统：用 于对采集到的数据 进行处理和分析
显示系统：用于显 示测试结果和图表
信号及其描述
信号的定义：信号是信息的载体是物理量随时 间变化的过程
信号的分类：根据信号的性质和特点可以分为 连续信号和离散信号
连续信号：信号的取值是连续的如正弦波、三 角波等
离散信号：信号的取值是离散的如数字信号、 脉冲信号等
实时化：测试技 术将更加实时化 能够实时监测和 预警设备状态
绿色化：测试技 术将更加绿色化 减少对环境的影 响提高能源利用 效率
智能化：测试技术将更加智能化能够自动识别和诊断机械故障 集成化：测试技术与其他技术如物联网、大数据等更加紧密地集成提高测试效率和准确性 实时化：测试技术将更加实时化能够实时监测和预警机械设备的运行状态 绿色化：测试技术将更加注重环保和节能降低机械设备的能耗和污染排放
机械工程测试技术课件整理版
机械工程测试技术课件 整理版
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 机 械 工 程 测 试 系 统
组成
05 机 械 工 程 测 试 技 术 实例分析
02 机 械 工 程 测 试 技 术 概述
04 机 械 工 程 测 试 技 术 原理
06 机 械 工 程 测 试 技 术 发展趋势与展望
压力测试原理
压力测试的定义：通过施加压力来 检测机械设备的性能和稳定性
压力测试的方法：包括静态压力测 试和动态压力测试
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压力测试的目的：确保机械设备在 正常工作条件下能够承受压力避免 故障和损坏
压力域
流量测试原理
传感器是机械工程测试系统 的重要组成部分
传感器的种类繁多包括温度 传感器、压力传感器、流量
传感器等
传感器的性能直接影响测试 系统的精度和稳定性
信号处理装置
功能：对采集到的信号进行处理和分析 组成：包括信号放大器、滤波器、/D转换器等 工作原理：将模拟信号转换为数字信号并进行滤波、放大等处理 应用：广泛应用于各种机械工程测试系统中如振动测试、噪声测试等
新型传感器技术发展与应用
传感器技术发展 趋势：智能化、 微型化、集成化
新型传感器技术 应用领域：汽车 电子、医疗电子、 工业自动化等
新型传感器技术 特点：高精度、 高灵敏度、高可 靠性
新型传感器技术发 展趋势：无线传感 器网络、物联网、 大数据分析等
虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用与展望
虚拟仪器技术：利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能 应用领域：机械工程测试、控制系统设计、数据分析等 发展趋势：智能化、网络化、集成化 展望：未来将更加广泛应用于机械工程测试提高测试效率和准确性
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 机 械 工 程 测 试 系 统
组成
05 机 械 工 程 测 试 技 术 实例分析
02 机 械 工 程 测 试 技 术 概述
04 机 械 工 程 测 试 技 术 原理
06 机 械 工 程 测 试 技 术 发展趋势与展望
压力测试原理
压力测试的定义：通过施加压力来 检测机械设备的性能和稳定性
压力测试的方法：包括静态压力测 试和动态压力测试
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压力测试的目的：确保机械设备在 正常工作条件下能够承受压力避免 故障和损坏
压力域
流量测试原理
传感器是机械工程测试系统 的重要组成部分
传感器的种类繁多包括温度 传感器、压力传感器、流量
传感器等
传感器的性能直接影响测试 系统的精度和稳定性
信号处理装置
功能：对采集到的信号进行处理和分析 组成：包括信号放大器、滤波器、/D转换器等 工作原理：将模拟信号转换为数字信号并进行滤波、放大等处理 应用：广泛应用于各种机械工程测试系统中如振动测试、噪声测试等
新型传感器技术发展与应用
传感器技术发展 趋势：智能化、 微型化、集成化
新型传感器技术 应用领域：汽车 电子、医疗电子、 工业自动化等
新型传感器技术 特点：高精度、 高灵敏度、高可 靠性
新型传感器技术发 展趋势：无线传感 器网络、物联网、 大数据分析等
虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用与展望
虚拟仪器技术：利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能 应用领域：机械工程测试、控制系统设计、数据分析等 发展趋势：智能化、网络化、集成化 展望：未来将更加广泛应用于机械工程测试提高测试效率和准确性
机械工程测试技术基础PPT幻灯片PPT
2、机器人导航
“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
(1) 零件的识别与定位
■ 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
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
美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人
“勇气”号火星 车发回的彩色照
“机遇”号火星车拍摄
片
火星土壤的显微照片 检测手段水平决定科学研究的深度和广度
一、 测试的重要作用和意义
生物医学图像分析
医学临床诊断 ： X射线、B超、CT、核磁共振〔MRI〕
CT图像
医学影像融合分析
自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象
五、测试系统的组成
2、信号变换局部
检出信号 适合于分析和处理的信号 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
五、测试系统的组成
五、测试系统的组成
1、信号检出局部
传感器〔Sensor〕---- 执行检出功能的器件 信号提取〔被测量〕、传输〔信号变换局部〕
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本钱等的限制
“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
(1) 零件的识别与定位
■ 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
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
美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人
“勇气”号火星 车发回的彩色照
“机遇”号火星车拍摄
片
火星土壤的显微照片 检测手段水平决定科学研究的深度和广度
一、 测试的重要作用和意义
生物医学图像分析
医学临床诊断 ： X射线、B超、CT、核磁共振〔MRI〕
CT图像
医学影像融合分析
自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象
五、测试系统的组成
2、信号变换局部
检出信号 适合于分析和处理的信号 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
五、测试系统的组成
五、测试系统的组成
1、信号检出局部
传感器〔Sensor〕---- 执行检出功能的器件 信号提取〔被测量〕、传输〔信号变换局部〕
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本钱等的限制
机械工程测试技术基础ppt(共70张PPT)
瞬时功率对时间的积分即为能量。
定义：当x〔t〕满足x2(关t)d系t式
那么称信号x〔t〕为有限能量信号 ，简称能量信号 。
矩形脉冲、衰减指数信号等均属这类信号。
• 功率信号：
• 假设信号在区间〔－∞，＋ ∞〕的能量是无限的
x2(t)dt
•
但它在有限区间〔t1,t2)的平均功率有限，即
1 t2 x2(t)dt
令
Cn
C n
C0
1 2
(an
1 2
(an
a0
jbn ) jbn )
n 1,2,3
那么
x (t) C 0 C n e j n 0 t C n ej n 0 t n 1 ,2 ,3
n 1
n 1
或
x(t)
Cejn 0t n
n0,1,2,(1-
n
15)
这就是傅里叶级数的复指数展开形式。
若 x(t) X (f )
则有
d n x (t) dt n
( j2 f )n X （ f )
( j2 t)n x (t)
d nX (f ) df n
t
1
x ( t ) dt X ( f )
j2 f
三、几种典型信号的频谱
1. 矩形窗函数的频谱
结论：
➢矩形窗函数在时域中有限区间取值，但频域中频谱在频率 轴上连续且无限延伸。 ➢实际工程测试总是时域中截取有限长度(窗宽范围)的信号，其本 质是被测信号与矩形窗函数在时域中相乘，因而所得到的频谱必 然是被测信号频谱与矩形窗函数频谱在频域中的卷积，所以实际 工程测试得到的频谱也将是在频率轴上连续且无限延伸。
★周期信号的频谱是离散的!
n
例题1－1，求图1－6中周期三角波的傅里叶级数。
机械工程测试技术ppt
x(t )
n
C e
n
jn0t
n 0,1,2,3,
1 1 T2 Cn an jbn x(t )e jn0t dt 2 T T 2
Cn Cn e
jn
1 2 2 Cn an bn 2
bn n arctan an
n 各阶谐波分量的初相角。
1.2 周期信号与离散频谱
1.2.2 几点说明 1）满足狄里赫利条件的任何周期信号可分解成直流 分量及许多简谐分量的叠加，且这些简谐分量的角 频率必定是基波角频率的整数倍。各次谐波频率之 比必定是有理数。 信号的频率组成： {0 ,20 ,30 ,......} 例如： xt sin 2t sin 2t 准周期信号
x(t ) a0 an cos n0t bn sin n0t bn jn0t an jn0t jn0t jn0 t a0 ( e e ) j (e e ) 2 n 1 2 an jbn jn0t an jbn jn0t a0 e e 2 2 n 1
1.2 周期信号与离散频谱 4）物理意义：
A0、A1、…… An均为常数，称为谐波系数 n为从１到∞的正整数，称为谐波阶数 n ＝１时， A1为基波分量的幅值 为基波或一次谐波分量 A1 cos0t 1 n ＝2 时， A2为二次谐波分量的幅值 为二次谐波分量 A2 cos20t 2 2 0 为基波圆频率 0 2f 0 T f 0 为基波频率 T 为周期信号的周期
An
● ● ● ● ● ●
0 ω0(f0) 2ω0
(2f0)
ω(f)
1.2 周期信号与离散频谱
《机械工程测试技术》第五章 PPT资料共69页
数字的数的过程。
（4）编码：将经过量化的值变为二进制数字的过程
。
2019年9月28日星期六
机械工程测试技术基础
7
第二节 信号数字化出现的问题
一 概述（以计算一个模拟信号的频谱为例） 采样
采样：就是用一个等时距的周期脉冲序列s(t)
去乘x(t)，Ts 采样间隔；1/Ts=fs 采样
频率图；5-2 原模拟信-号fm 及其幅频谱
现负值。 2
2019年9月28日星期六
机械工程测试技术基础
22
（三）、 汉宁窗（余弦窗)
特 点：旁瓣明显降低，有
抑制泄漏的作用，但主瓣较 宽，致使频率分辨能力较差。
应 用：在截断随机信号或
非整周期截断周期函数时， 为了平滑或削弱截取信号的 两端，减小泄漏，宜加汉宁 窗。
2019年9月28日星期六
2019年9月28日星期六
机械工程测试技术基础
18
截断
T： 窗宽
图5-5 时窗函数及其幅频谱 N=T/Ts ：序列长度
图5-6 有限长离散信号及其幅频谱
2019年9月28日星期六
机械工程测试技术基础
19
四 截断、泄漏和窗函数 截断就是将信号乘以时域的有限宽矩形窗函数。实际 是取有限长的信号，从数学处理上看，就是乘以时域 的有限宽矩形窗函数。 x(t)是带限信号，截断后成为无限带宽信号，信号能量 在频率轴分布扩展的现象称为泄漏。
机械工程测试技术基础
11
二 时域采样、混叠和采样定理
长度为 T 的连续信号x(t)，采样得到的离散时间序列为
x(n)=x(nTs)=x(n/fs) n=0,1,2,…N-1
(5-2)
Ts—采样间隔；N—序列长度，N=T/Ts；fs—采样频率
机械工程测试技术的发展概况ppt课件
车 身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等
PPT学习交流
25
PPT学习交流
26
检测技术在军事上的应用
导弹动态瞄准动画演示
PPT学习交流
27
步枪红外狙击瞄准仪
PPT学习交流
28
检测技术在航天领域的应用
火箭测控－－检测火箭状况、姿态、轨迹 飞行器测控－－检测飞行器姿态、发电机工况，
超声波测速动画演示
PPT学习交流
17
电容指纹识别动画演示
超声波检测示意图
PPT学习交流
18
1)工业自动化中的应用
在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官的作用，是其重 要组成部分。
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
PPT学习交流
19
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。
密歇根大学数字化工厂
PPT学习交流
20
2)流程工业设备运行状态监控
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。
神州飞船：
185台（套）仪器装置
检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学等
PPT学习交流
35
三、 测试系统原理框图
• 传感器 ：从被测对象获取有用的信息，并将其转换为 适合于测量的变量或信号。
• 信号调理部分 ：对从传感器所输出的信号作进一步的 加工和处理，包括对信号的转换、放大、滤波、储存、 重放、和一些专门的信号处理。
1《机械工程测试技术》课件
的测试称为静态测试；若被测量随时间变化，则称这样的量为动态量或
机 械
过程，相应的测试称为动态测试或过程测试。
工
程
测
试 技
测量
术
即使用测试装
概 述
置通过实验来获取
被测量的量值。
试验 即在获取被测量 量值的基础上，借助 人、计算机或一些数
据分析与处理系统，
从被测量中提取被测
对象的有关信息。
第1章 机械工程测试技术概述
第1章 机械工程测试技术概述
1.1 传感器与测试技术的地位和作用
1.2
测试的概念
1.3
测试系统的组成
1.4
传感器与测试技术的发展方向
1.5
课程的研究内容和性质
第一节 传感器与测试技术的地位和作用
第
一
信息技术、材料技术和能
章
源技术并列为现代科学技术的3
机 械
大支柱，这3大支柱是现代社会 赖以生存和发展的基本条件之
由弹簧1，阻尼器2和质量块3组成的
1
力学系统。
机
械
工
程 测 试
系统的全 部元件
2
由和质量块连接在一起的齿条
4、一个包括大小两个齿轮的组合 齿轮6以及另一个齿条5组成的传动
技
系统。
术
概
述
3
由记录笔和记录纸以及记录纸行
走装置（图中未画出）组成的记录系
统，这一部分的功能是测量结果的记
录。
第1章 机械工程测试技术概述
第四节 传感器与测试技术的发展方向
第
1.4.2 测试技术的发展方向
一
章
机
01
械
利用新原理制成
机械工程测试技术基础PPT(共41页)
！！！
x t a 0 n 1 1 2 a n jn b e j n 0 t 1 2 a n jn b e j n 0 t
实频谱、虚频谱 余弦函数
正弦函数
！！！
！！！
由于
0
2
T0
当 T 0 趋于无穷 时，频率间隔 成为 d，
离散谱中相邻的谱线紧靠在一起，n0 成为连续变
量，求和符号 就变为积分符号 ，则
且有
A na n 2 b n 2
tg n
an bn
*
xta0 A nco n s0tn
0
注意此二 式的区别
且有
A na n 2 b n 2
tg n
bn an
P 22-23
算例：求右图周期性三角波的傅立叶级数
解：在x(t)的一个周期中可表示为X(t)
xt
A A
2A T0 2A
t t
T0 t 0 2
xt d x t ejtdtejt
2
1 x t ejtdtejtd
2
这就是傅立叶积分
二、傅立叶变换的主要性质(P 30) 熟悉傅立叶变换的性质的重要意义 简化作用,推广于复杂复杂情况！！！
第2章 测试装置的基本特性
§2.1 概述 §2.2 测试装置的静态特性 §2.3 测试装置动态特性的数学描述 §2.4 测试装置对任意输入的响应 §2.5 实现不失真测试的条件 §2.6 测试装置动态特性的测试
0 t T0
t
T 0
2
常值分量
1 T0
a0
T0
x 2
T0
t
dt
2
2 T0
T0 2
0
A
机械工程测试技术的发展概况课件
特点
机械工程测试技术具有实时性、准确性和可靠性等特点，能够为机械系统的设 计、制造、使用和维护提供重要的数据支持和依据。
测试技术在机械工程中的重要性
保障产品质量
通过测试技术对机械系统进行全 面的检测，可以及时发现和解决 潜在的问题，提高产品的质量和 可靠性。
提高生产效率
通过测试技术对机械系统进行实 时监测和控制，可以优化生产过 程，提高生产效率。
虚拟测试技术包括计算机仿真、虚拟仪器、虚拟实验室等，广泛 应用于航空、汽车、电子等领域。
虚拟测试技术还可以结合虚拟现实、增强现实等技术，实现更加 逼真的模拟环境，进一步提高测试的真实性和可靠性。
04 机械工程测试技术的应用 领域
航空航天领域
总结词
机械工程测试技术在航空航天领域中发挥着至关重要的作用，主要用于确保飞行 器的安全性和可靠性。
温度测试技术还可以用于高温、低温等极端环境下的温度测量，如核反应 堆、液化天然气等设备的温度监测。
流量测试技术
1
流量测试技术是用于检测气体或液体的流量的测 试技术，广泛应用于流体机械、化工等领域。
2
流量测试技术可以通过各种流量传感器和测量仪 表进行流量数据的采集和测量，以实现对流体机 械的运行状态和性能评估。
详细描述
在电子产品制造领域，机械工程测试技术主要用于对各种电子产品的机械部件进行检测 和试验，如手机、电脑、电视等。这些测试包括振动测试、冲击测试、压力测试等，以 确保这些产品的机械部件在各种使用条件下都能正常工作，提高产品的可靠性和质量。
05 机械工程测试技术的未来 展望
人工智能与测试技术的结合
压力测试技术还可以用于高温、高压等极端环境下的压力测量，如高温炉、压力容器等设备的压力监测。
机械工程测试技术具有实时性、准确性和可靠性等特点，能够为机械系统的设 计、制造、使用和维护提供重要的数据支持和依据。
测试技术在机械工程中的重要性
保障产品质量
通过测试技术对机械系统进行全 面的检测，可以及时发现和解决 潜在的问题，提高产品的质量和 可靠性。
提高生产效率
通过测试技术对机械系统进行实 时监测和控制，可以优化生产过 程，提高生产效率。
虚拟测试技术包括计算机仿真、虚拟仪器、虚拟实验室等，广泛 应用于航空、汽车、电子等领域。
虚拟测试技术还可以结合虚拟现实、增强现实等技术，实现更加 逼真的模拟环境，进一步提高测试的真实性和可靠性。
04 机械工程测试技术的应用 领域
航空航天领域
总结词
机械工程测试技术在航空航天领域中发挥着至关重要的作用，主要用于确保飞行 器的安全性和可靠性。
温度测试技术还可以用于高温、低温等极端环境下的温度测量，如核反应 堆、液化天然气等设备的温度监测。
流量测试技术
1
流量测试技术是用于检测气体或液体的流量的测 试技术，广泛应用于流体机械、化工等领域。
2
流量测试技术可以通过各种流量传感器和测量仪 表进行流量数据的采集和测量，以实现对流体机 械的运行状态和性能评估。
详细描述
在电子产品制造领域，机械工程测试技术主要用于对各种电子产品的机械部件进行检测 和试验，如手机、电脑、电视等。这些测试包括振动测试、冲击测试、压力测试等，以 确保这些产品的机械部件在各种使用条件下都能正常工作，提高产品的可靠性和质量。
05 机械工程测试技术的未来 展望
人工智能与测试技术的结合
压力测试技术还可以用于高温、高压等极端环境下的压力测量，如高温炉、压力容器等设备的压力监测。
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机械工程测试技术的 发展概况
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1
绪 论
科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的 －门捷列夫
[Mendelyeev,Dmitry Ivanovich]
“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界 所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官 一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种 信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。
油罐等压力
容器的破损
和泄漏检测
21
3)产品质量测量
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
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。
机床加工精度测量
6
（2） 提高劳动生产率
检测容器内的液位
检查轴承/滚珠是否脱漏
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7
罐装生产流水线动画演示
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8
数字传感器在数控机床中的应用
角编码器 安装在夹 具的端部
切削刀具 被加工工件
光栅扫描头
防护罩内为直线光栅
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9
光幕－自动收费系统动画演示
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10
（3） 电“五官”作用
摊铺机自动找平系统动画演示
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15
3 ．在其他方面的应用
GPS定位导航动画演示
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16
超声波测速仪每隔一相等时间， 发出一超声脉冲信号，每隔一段 时间接收到一经汽车反射回的该 超声脉冲信号，若汽车匀速行驶， 则间隔时间相同，根据发出和接 收到的信号间的时间间隔差和声 速，测出被测汽车的速度。
车 身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等
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25
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26
检测技术在军事上的应用
导弹动态瞄准动画演示
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27
步枪红外狙击瞄准仪
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28
检测技术在航天领域的应用
火箭测控－－检测火箭状况、姿态、轨迹 飞行器测控－－检测飞行器姿态、发电机工况，
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22
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
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23
4)PC机中的测试技术应用
鼠标:光电位移传感器 摄象头:CCD传感器
声位笔:超声波传感器
麦克风:电容传声器
声卡:A/D卡 + D/A卡 软驱:速度,位置伺服
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24
5）检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容
密歇根大学的机械手装配模型
广州中鸣数码的机器狗
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19
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。
密歇根大学数字化工厂
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20
2)流程工业设备运行状态监控
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。
扬子石化50MW热电机组监测系统 阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统 荆门电厂200MW机组监测系统 青山热电厂生产信息实时查询系统
沙角电厂生产信息实时查询系统
宝钢30KW以上风机监测系统 宝钢精轧F2轧机网络化监测系统 宝钢冷轧带钢振动纹监测系统
武钢风机状态监测系统
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石化企业输
油管道、储
自动门动画演示
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11
2．在机电产品中的作用
检测技术在汽车中的应用示意图
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12
机械 本体
自动检 测技术
控制 技术
执行 机构
机电一体化的组成框图
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13
机床导轨位置检测动画演示
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14
由检测传感器测出基层面实 际高度并与标准高度进行比 较，当偏差值达到一定的程 度时，认为需要加以调整， 这时由控制器发出指令，通 过液压泵驱动找平液压缸使 牵引大臂产生一定量的位移
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31
美军研制的未来单兵作战武器---OICW
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术
激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20mm高爆弹时，激光测距仪可将 目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以精确的设定引爆时间。
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2
绪论
科学研究的先行官
➢ 诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进步越 来越依靠尖端仪器的发展”
➢ 近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达 38人
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3
绪论
一、测试的定义
所谓测试就是人们借助于仪器、设备，利用各 种物理效应，采用一定的方法，将客观世界的有关 信息通过检查与测量获取定性或定量信息的认识过 程。
控制与操纵
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29
案例：飞机模态分析
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30
航 天 领 域 的 应 用 未来的战争一定程度上可以称之为传感器战争。未来战场
将布满各种传感器，它们既包括电视摄像机、激光雷达、成 像雷达、微光夜视仪、制冷和非制冷热像仪等可视设备，也 包括声传感器、震动传感器、磁传感器、气象传感器和探测 生化战剂的传感器，当然也可能出现目前尚未问世或成熟的 其它传感器。这些传感器将为指挥人员和士兵收集大量的战 场态势信息，使他们拥有全面的信息优势，从而最大限度地 增强他们的攻击威力。
【举例】长度测量
步子（生物体）→尺→长度传感器→超声波 检测（仿生学）。 长度测量的发展符合螺旋式上位
1．与人类的关系及地位 （1） 与日常生活密切相关
温湿度传感器
温度传感器
透光率传感器
指纹传感器
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5
自动水龙头动画演示
PPT学习交流
普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
底 盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温
超声波测速动画演示
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17
电容指纹识别动画演示
超声波检测示意图
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18
1)工业自动化中的应用
在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官的作用，是其重 要组成部分。
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。
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绪 论
科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的 －门捷列夫
[Mendelyeev,Dmitry Ivanovich]
“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界 所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官 一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种 信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。
油罐等压力
容器的破损
和泄漏检测
21
3)产品质量测量
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
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。
机床加工精度测量
6
（2） 提高劳动生产率
检测容器内的液位
检查轴承/滚珠是否脱漏
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7
罐装生产流水线动画演示
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8
数字传感器在数控机床中的应用
角编码器 安装在夹 具的端部
切削刀具 被加工工件
光栅扫描头
防护罩内为直线光栅
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（3） 电“五官”作用
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3 ．在其他方面的应用
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16
超声波测速仪每隔一相等时间， 发出一超声脉冲信号，每隔一段 时间接收到一经汽车反射回的该 超声脉冲信号，若汽车匀速行驶， 则间隔时间相同，根据发出和接 收到的信号间的时间间隔差和声 速，测出被测汽车的速度。
车 身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等
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检测技术在军事上的应用
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步枪红外狙击瞄准仪
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检测技术在航天领域的应用
火箭测控－－检测火箭状况、姿态、轨迹 飞行器测控－－检测飞行器姿态、发电机工况，
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在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
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4)PC机中的测试技术应用
鼠标:光电位移传感器 摄象头:CCD传感器
声位笔:超声波传感器
麦克风:电容传声器
声卡:A/D卡 + D/A卡 软驱:速度,位置伺服
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24
5）检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容
密歇根大学的机械手装配模型
广州中鸣数码的机器狗
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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。
密歇根大学数字化工厂
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20
2)流程工业设备运行状态监控
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。
扬子石化50MW热电机组监测系统 阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统 荆门电厂200MW机组监测系统 青山热电厂生产信息实时查询系统
沙角电厂生产信息实时查询系统
宝钢30KW以上风机监测系统 宝钢精轧F2轧机网络化监测系统 宝钢冷轧带钢振动纹监测系统
武钢风机状态监测系统
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石化企业输
油管道、储
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2．在机电产品中的作用
检测技术在汽车中的应用示意图
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机械 本体
自动检 测技术
控制 技术
执行 机构
机电一体化的组成框图
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13
机床导轨位置检测动画演示
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由检测传感器测出基层面实 际高度并与标准高度进行比 较，当偏差值达到一定的程 度时，认为需要加以调整， 这时由控制器发出指令，通 过液压泵驱动找平液压缸使 牵引大臂产生一定量的位移
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31
美军研制的未来单兵作战武器---OICW
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术
激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20mm高爆弹时，激光测距仪可将 目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以精确的设定引爆时间。
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绪论
科学研究的先行官
➢ 诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进步越 来越依靠尖端仪器的发展”
➢ 近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达 38人
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3
绪论
一、测试的定义
所谓测试就是人们借助于仪器、设备，利用各 种物理效应，采用一定的方法，将客观世界的有关 信息通过检查与测量获取定性或定量信息的认识过 程。
控制与操纵
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案例：飞机模态分析
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航 天 领 域 的 应 用 未来的战争一定程度上可以称之为传感器战争。未来战场
将布满各种传感器，它们既包括电视摄像机、激光雷达、成 像雷达、微光夜视仪、制冷和非制冷热像仪等可视设备，也 包括声传感器、震动传感器、磁传感器、气象传感器和探测 生化战剂的传感器，当然也可能出现目前尚未问世或成熟的 其它传感器。这些传感器将为指挥人员和士兵收集大量的战 场态势信息，使他们拥有全面的信息优势，从而最大限度地 增强他们的攻击威力。
【举例】长度测量
步子（生物体）→尺→长度传感器→超声波 检测（仿生学）。 长度测量的发展符合螺旋式上位
1．与人类的关系及地位 （1） 与日常生活密切相关
温湿度传感器
温度传感器
透光率传感器
指纹传感器
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普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
底 盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温
超声波测速动画演示
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电容指纹识别动画演示
超声波检测示意图
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18
1)工业自动化中的应用
在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官的作用，是其重 要组成部分。
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。