测试技术课件1

指纹传感器
透光率传感器
温湿度传感器
温度传感器
20
绪论
-测试技术应用
PC机中的测试技术应用
鼠标:光电位移传感器
摄像头: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
光驱:速度,位置伺服
21
绪论
-测试技术应用
其他应用
航天 农业
交通
医学
22
绪论
1.1 测试技术的任务 1.1补 测试技术应用 1.2 测试技术主要内容 1.3 测试系统的组成 1.4 测试技术的发展 1.5 测试技术课程学习要求
26
绪论
-测试系统组成
测试系统的组成（1）
27
绪论
-测试系统组成
传感器




——敏感被测量并将其转换成某种电信号的装置。 包括敏感器和转换器。 敏感器把温度、压力、位移、振动、噪声和流量等 被测量转换成容易变换成电量的物理量。 转换器把这些物理量转换成某种容易检测的电量， 例如电阻、电容、电感的变化。 变送器，包括变换电路，可输出标准范围的电压或 电流信号（例如4~20mA）。
在确定了被 测量的测量 原理和测量 方法以后， 就要设计或 选用装置组 成测量系统。
数据处理
实际测试得 到的数据必 须加以处理， 才能得到正 确可靠的结 果。
24
绪论
-测试技术主要内容
25
绪论
1.1 测试技术的任务 1.1补 测试技术应用 1.2 测试技术主要内容 1.3 测试系统的组成 1.4 测试技术的发展 1.5 测试技术课程学习要求
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
广州中鸣数码的机器狗
15
绪论
-测试技术应用
工业自动化中的应用2
33
绪论
-测试系统组成
机床轴承故障监测系统

测试系统中传感器为加速度计，它负责将机床轴承振动 信号转换为电信号；带通滤波器用于滤除传感器测量信 号中的高、低频干扰信号和对信号进行放大，A/D信号 采集卡用于对放大后的测量信号进行采样，将其转换为 数字量；FFT分析软件则对转换后的数字信号进行FFT 变换，计算出信号的频谱；最后由计算机显示器对频谱 进行显示。
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。
16
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 绪论
-测试技术应用
工业自动化中的应用3
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
5
绪论
-导言
工程中常测量的机械动态参数

力参数力、力矩、张力；


运动参数位移、转角、速度、加速度等；
工艺参数 温度、宽度、压下量；


振动参数振动的位移、速度、加速度、频率、相 位、阻尼、刚度；
噪声参数声压、声强和声功率； 状态参数磨损、裂纹、缺陷等。
6
绪论
1.1 测试技术的任务 1.1补 测试技术应用 1.2 测试技术主要内容 1.3 测试系统的组成 1.4 测试技术的发展 1.5 测试技术课程学习要求
18
绪论
-测试技术应用
楼宇控制与安全防护上应用
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。
图示为某公司楼宇自动化系 统。该系统分为：电源管理、 安全监测、照明控制、空调 控制、停车管理、水/废水管 理和电梯监控。
传感器与测试技术
了解课程-绪论
现代设计与分析研究所
孙红春
shcqq@126.com（办327）83687586
1
绪论
课程相关

教材：
考试：大约14周统考，出勤
率、作业计入平时成绩。 学习：与教学相关的资料会发 到教务处Blackboard平台
2
绪论
学习内容
1、测试技术的任 务 2、测试技术的主 要内容 3、测试系统的组 成 4、测试技术的发 展 5、测试技术的应 用 6、学习方法
10
绪论
1.1 测试技术的任务 1.1补 测试技术应用 1.2 测试技术主要内容 1.3 测试系统的组成 1.4 测试技术的发展 1.5 测试技术课程学习要求
11
绪论
-测试技术应用
测试技术的应用
• 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。 在工程技术领域，工程研究、产品开发、生产监督、质 量控制和性能实验等，都离不开测试技术。特别是近代 自动控制技术已越来越多地运用测试技术，测试装置已 成为控制系统的重要组成部分。 在日常生活中，随处可见测试技术的应用例子。例如， 空调、电冰箱中的温度测量和压缩机起/停控制装置， 洗衣机中的液位测量和洗衣电机起/停控制装置。
3
绪论
-导言
学科所属范畴
自动控制技术
计算机技术
信息技术
通信技术
测试技术
4
绪论
-导言
测试的几个基本概念
测试

测试技术
非电量电测技术
测试是具有试验性质的测量，或者可以理解为测 量和试验的综合。 测试技术就是通过技术手段获取研究对象的状态 信息，以一定的精度描述和分析其运动状态，是 科学研究和技术评价的基本方法。 非电量电测技术，即把非电物理量转换成电流电 压等电量，通过处理电量获取对象的信息。
烟雾传感器
亮度传感器
红外人体探测器
19
绪论
-测试技术应用
家庭与办公自动化应用
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)。
你 见 过 哪 些 传 感 器 ？
28
绪论
-测试系统组成
传感器组成实例
敏感器
转换器
变送器
29
拳击袋测力传感器的工作原理
绪论
-测试系统组成
信号调理 ——把传感器的输出信号转换成适合于进一步传输 和处理的形式。 这种信号的转换多数是电信号之间的转换，例如 把阻抗变化转换成电压变化，还有滤波、幅值放 大或者把幅值的变化转换成频率的变化等。
输入 测试系统
输出
32
绪论
-测试系统组成
输入、输出、传输特性
任何测量结果都存在误差，必需把误差限
制在允许范围内。 测试系统中每个环节的输出量与输入量之 间必须具有对应关系，要求输出的变化在 给定的误差范围内反映其输入的变化，即 实现不失真的测试。 系统的传输特性确定了输出与输入之间的 关系，工程测试问题都可以归结为输入、 输出和系统传输特性之间的关系问题。




传感器方面（新型、微型、智能型） 新型光纤温度传感器 测试仪器方面 高精度、多功能、集成化、智能化、小型化、 低价格发展 数字化信号分析仪器 虚拟仪器

信号分析技术方面
37
绪论
-测试技术发展动向
机械量测试技术的发展动向
1) 多传感器融合技术在制造现场中的应用。 多传 感器融合是测量过程中获取信息的新方法，它可 以提高测量信息的准确性。由于多传感器是以不 同的方法或从不同的角度获取信息的，因此可以 通过它们之间的信息融合去伪存真，提高测量精 度。
17
绪论
-测试技术应用
产品质量测量上应用
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。 机床加工精度测量
13
绪论
-测试技术应用
应用 上躯干
头部 60—90Hz 20—30Hz
胸腹系统 3—6Hz 臂—肩 臀部 坐位力方向
有人测得在山区和半山区行驶的解放、 东风牌汽车的振动主频率与国内报道 的人体坐位接受垂直全身振动时腰椎 的共振频率恰好相符 。
腿部
站位力方向
14
绪论
-测试技术应用
工业自动化中的应用1
41
绪论
1.1 测试技术的任务 1.1补 测试技术应用 1.2 测试技术主要内容 1.3 测试系统的组成 1.4 测试技术的发展 1.5 测试技术课程学习要求
42
绪论
-课程学习要求
课程的学习要求

（1）掌握测试技术的基本理论，包括信号的时 域和频域的描述方法、频谱分析和相关分析的原 理和方法、信号调理和信号处理基本概念和方法； （2）熟练掌握各类典型传感器、记录仪器的基 本原理和适用范围； （3）具有测试系统的机、电、计算机方面的总 体设计能力； （4）具有实验数据处理和误差分析能力。
30
绪论
-测试系统组成
信号处理 ——对来自信号调理环节的信号，进行各种运算、 滤波和分析。

信号显示、记录 ——将来自信号处理环节的信号即测试的结果以易 于观察的形式显示或存贮。
31
绪论
-测试系统组成
反馈、控制 ——主要用于闭环控制系统中的测试系统。

模数(A/D)转换和数模(D/A)转换
——采用计算机、PLC等测试、控制系统时进行模 拟信号与数字信号相互转换的环节。
12
绪论
-测试技术应用
生物系统的应用
1 研究生物系统及物理系统的共振特性 当系统受到激励且频率与系统固有频率相同时，便会 产生共振现象。 振动对人的影响 人是若干个线性与非线性“部件”组成的复杂的 “机械”系统，力学性能不稳定，且人与人的差别很大。 低频及低振级情况下，可以把人简化一个线性集中 参数的机械系统。
34
绪论
高炉用风机-课程内容的整合
1.明确测试的任务？ 2. 预算？达到什么程度？ 3. 组建测试系统？
35
绪论
1.1 测试技术的任务 1.1补 测试技术应用 1.2 测试技术主要内容 1.3 测试系统的组成 1.4 测试技术的发展 1.5 测试技术课程学习要求
36
绪论
-测试技术的发展
测试技术的发展
形、大型设备关键部件、高层建筑电梯导轨的校 准、油罐车的现场校准。为此开发便携式测量仪 器，例如便携式光纤干涉测量仪、便携式大量程 三维测量系统等。
7) 微观系统的测试。另一个极端是对微机械的
测试。微电子技术、生物技术的快速发展对探索 物质微观世界提出了迫切的要求，为了提高测量 精度又要求进行微米、纳米级的测试。 8）无损检测。
7
绪论
-测试技术的任务
用实验研究的方法，对各种物理现象进行检测、分析和研究 重 载 、 高 温 、 多 灰 尘 等 恶 劣 环 境
8
球磨机
螺旋分级机
磁选机
浮选机
绪论
-测试技术的任务
改进工艺、提高能力轧制力、扭矩 可靠性、使用寿 命-强度、动负荷、 发动机参数 加工精度-振动速 度、加速度、机 械阻抗 汽车承受载荷和 车架应力、应变 分布 9
2) 柔性测试系统。采用积木式、组合式测量方法， 实现不同层次不同目标的测试目的。
38
绪论
-测试技术发展动向
3) 虚拟仪器。虚拟现实技术在精密测试领域的应 用，一种是将多种数字化的测试仪器虚拟成一台 以计算机为硬件支撑的数字式的智能化测试仪器； 另一种是研究虚拟制造中的虚拟测量，如虚拟量 块、虚拟坐标测量机等。 4) 智能结构。属于结构检测与故障诊断，是融合 智能技术、传感技术、信息技术、仿生技术、材 料科学等的一门交叉学科，使监测的概念过渡到 在线、动态、主动的实时监测与控制。
23
绪论
-测试技术主要内容
测试技术研究的主要内容
测量原理
指实现测量 所依据的物 理、化学、 生物等现象 及有关定律 的总体。
测量方法
根据对测量任 务的具体要求 和现场实际情 况，需要采用 不同的测量方 法，如直接测 量法或间接测 量法、电测法 或非电测法、 模拟量测量法 或数字量测量 法。
测量系统
绪论
-测试技术任务
测试技术的任务
测试技术的任务主要有以下几个方面： （1）产品开发和性能试验： 装备设计：产品质量和性能-客观评价；技术参数优化 和效率提高-基础数据 装备改造：为设备强度校验和承载能力提高提供依据 （2） 质量控制和生产监督 设备运行和环境监测----振动和噪声 自动化---工艺参数 （3）设备的状态监测和故障诊断 机器在运行或试验过程出现的诸多现象
39
绪论
-测试技术发展动向
5) 视觉测试技术。
是建立在计算机视觉研究基础上的新兴测试技术。
重点研究物体的几何尺寸及位置测量，如三维面 形的快速测量、大型工件同轴度测量、共面性测 量等。它可以广泛应用于在线测量、逆向工程等 主动、实时测量过程。
40
绪论
-测试技术发展动向
6) 大型设备的测试。大尺寸测量，例如飞机外