中北大学0测试技术绪论

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0.4 测试技术的发展状况
广泛应用信息技术：计算机信息处理技术， 大幅度提高测试系统的精确度、测量能力和 工作效率。
多参量测试系统：广泛应用于机电设备的自 动控制和在线故障监测。
多传感器融合技术：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。
虚拟仪器：以计算机硬件和模块化测试软件 为支撑的智能化测试系统 。
测试系统必需遵循的原则： ①各环节的输入量与输出量之间应保持一一 对应 的关系，并尽量不失真； ②尽可能减小或消除各种干扰。
测试技术是一种综合性技术，对新技术特别敏 感。要做好测试工作，需要综合运用多种学科 的知识，特别要注意新技术的运用。
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0.3.2 测试系统的组成
阻抗电压电流频率 形式转换放大
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
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
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
航天飞机、卫星发射、轨道跟踪、轨道控制
航天
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
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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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用) 流程工业设备运行状态监控
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0.2 测试技术的作用和地位
测试技术已经成为国民经济发展和社会进步的一项必 不可少的重要基础技术；使用先进的测试技术成为经 济高度发展和科技现代化的重要标志之一。
测试的基本任务是获取有用信息。 ①获取信号：检测出被测对象的有关信息；
②信号处理：变换信号形式，适合人的观测和利用；
③分析结果：供观察者利用，或用于控制系统以及其 他信息处理装置；
学出版社，2004
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机械工程测试技术
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0.1 测试技术的内涵 0.2 测试技术的作用和地位 0.3 测试技术的内容 0.4 测试技术的发展状况 0.5 本课程的特点和教学要求
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0.1 测试技术的内涵
科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的 －门捷列夫
[Mendelyeev,Dmitry Ivanovich]
DEMO Ⅲ 无人侦察平台
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
为FCS计划提供装备的iRobot公司 研制的军用智能车辆概念验证样车
美国陆军实验室的以ATRV 为平台的军用智能车辆
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
NASA的ATRV智能车辆
美国海军研究室 ATRV智能车辆
运算滤波
被 测 对
象
传 感 器
信 号 调
理
传 输
信 号 处
理
现 实 记
录
观 察 者
激 励
充分显示
反馈、控制
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0.4 测试技术的发展状况
现 促进发展 现
代
代
科
测
学 提出要求 试
技 推动发展 技
术 吸收成果 术
图0.3 测试技术的发展
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0.4 测试技术的发展状况
测试技术是一种随着现代技术的进步发展起来 的边缘学科。
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0.2 测试技术的作用和地位
(4)状态检测、故障诊断 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，是否存在 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。 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。
通过本课程的学习，培养同学们合理地选用测试装置， 并初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能。
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0.5 本教材的特点和教学要求
(1)认识测试技术的基本概念，掌握测试系统的基本组成； (2)掌握信号的时域和频域描述方法，建立明确的信号频谱概
念，掌握频谱分析和相关分析的基本基本原理和方法； (3)掌握测试系统基本特性的评价方法，并能正确设计、分析
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0.2 测试技术的作用和地位
论证阶段
测试要求 论证审批
方案阶段
原理样机 试验审定
工程研制 阶段
初样机
试验鉴定
设计定型 阶段
测试试验
定型审查
试产阶段
生产定型 试验审查
图0.1 我军武器装备开发研制与试验程序
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0.2 测试技术的作用和地位
(3)检查质量、验收产品 检查质量、验收产品对于使用和承制单位而言都
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0.2 测试技术的作用和地位
(1)探索规律、发展理论
在机械装备研究开发之前，针对一些重要理论 或技术，需要开展预先研究或基础研究。在研制的 方案阶段，也需要对某些重要的新部件或分系统进 行技术攻关。在这些重要探索性理论与技术研究中， 所提出的理论、假设是否符合实际，所采用的技术 措施是否有效，要靠测试工作予以验证。如果测试 结果与期望规律符合的好，说明所提出的理论假设 和技术措施是正确有效的；如果符合的不好，说明 存在问题，应对其进行修正，从而完善、发展产品 的设计理论与技术。
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0.2 测试技术的作用和地位
(2)、验证设计、鉴定性能
先进的机械装备系统必定具备先进的技术指标， 然而所研制的样机是否达到该系统的研制总要求或合 同要求，是装备使用部门和研制单位所共同关心的。 要客观、准确地验证和鉴定装备系统性能，只有对该 装备系统进行全面的测试，用测试数据证明其是否达 到要求或对其达到要求的程度进行评价。
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
AGV小车 轨迹跟踪
仓储模型
机械手
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
密歇根大学的机械手装配模型
广州中鸣数码的机器狗
香港理工AGV模型
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
iRobot Packbot机器人
是至关重要的。检验就是规范化的测试与判断。在制 造阶段，要经过检验，才能知道每道加工工序是否合 格。检验人员通过测试数据进行质量控制和产品验收。 随着制造技术的现代化，国内外先进制造业已将大量 先进的测试技术应用到产品检验中，把大批先进的测 试设备配备到现代化生产线上，甚至投资研制专用的 产品检测试验设备，形成实时、在线的检测系统，既 保证了产品质量，又促进了工艺技术的进步。
测量是定量研究的基础，测试是测量和试验的综合。 测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理
量的测量原理和测量信号的分析处理方法。
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0.1 测试技术的内涵
测试是人类认识客观世界的手段，是科学研究的基 本方法。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，起着人的感官作用。
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稳定运行。 通常建立24小时在线监测系统。
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
流程工业设备运行状态监控
石化企业输 油管道、储 油罐等压力 容器的破损 和泄露检测。
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0.3 测试技术的内容与测试系统的组成
测试技术属于信息科学范畴，是信息技术三大支柱 之一。
测试控制技术、计算机技术、通讯技术，以及传感 器与检测技术是自动控制系统的的重要组成部分。
8源自文库
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0.1 测试技术的内涵
什么是工程测试技术？
研究信息提取与处理的理论、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。
和选择一阶和二阶测试系统； (4)掌握常用传感器的工作原理，并能根据实际工作需要合理
选用传感器； (5)掌握常用信号调理电路和数据采集系统的工作原理和性能，
并能正确选用；掌握数字信号分析的基本概念； (6)掌握常规机械量的电测原理和方法，能够进行基本的测试
系统设计和应用。
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谢谢！
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机械工程测试技术
中北大学机械工程与自动化学院 2011年3月
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课程教学内容
0. 绪论 第1章 信号分析基础 第2章 测试系统的基本特性 第3章 传感器原理 第4章 测试信号的转换与调理 第5章 测试与传感技术的工程应用
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使用教材及推荐参考书
教材: “机械工程测试技术 ”,潘宏侠、黄晋英主编，国防工
计算机技术的发展使测试技术发生了革命性变 化。
计算机技术的发展扩充了人类的大脑，测试技 术的进步扩充了人类的感觉器官。
测试技术发展趋势：不断提高灵敏度、精度和 可靠性，向小型化、非接触化、多功能化和智 能化方向发展。
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0.4 测试技术的发展状况
新型传感器层出不群，可测量迅速增加： ① 传感器是信息之源头，支配了传感器，就能 把握住新时代。 ② 物性型传感器：如光敏器件、气敏器件、记 忆合金、智能材料等 ③ 智能化传感器：微电子学、微细加工技术的 进步，使得传感器与放大、运算、温度补偿等 信号处理电路集成成为可能。 ④化学传感器：气体传感器、湿度传感器、离子 传感器、生物化学传感器等。
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0.5 本教材的特点和教学要求
测试技术是一门理论性和实践性很强的、非 常重要的技术基础课程。
测试技术是一门综合性学科，既综合应用许 多学科的原理和技术，又被广泛应用于各种 学科中。
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0.5 本教材的特点和教学要求
本课程的研究对象： ①机械工程动态测试中常用的传感器(第3章 ) ②信号转换与调理电路(第4章 ) ③测量装置的基本特性及其评价方法(第2章 ) ④测试信号的分析和处理(第1章 ) ⑤常见物理量的测量方法(第5章 )
测量原理: 压电、电磁、热电、光电效应等； 测量方法:直接/间接、电/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； 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、输出和系统
传输特性三者之间的关系问题。
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0.3 测试技术的内容与测试系统的组成
业出版社，2009年3月第一版 推荐参考书: 1. 熊诗波、黄长艺主编，《机械工程测试技术基础》，机械工
业出版社，2007年第三版； 2. 封士彩主编，《测试技术学习指导及习题详解 》，北京大学
出版社， 2009年3月第一版； 3. 郑君里、杨为理、应启珩主编，《信号与系统》，人民教育
出版社，1981； 4. 杨叔子主编.《机械工程控制基础》（第五版）.华中科技大
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0.2 测试技术的作用和地位 (典型应用)
• 测试技术广泛应用于包括机械工业在内的众 多工程技术领域中。
• 数控机床、工业机器人、家用电器等。 • 工农业生产、国内外贸易、国防建设、交通
运输、医疗卫生、环境保护工程研究、产品 开发、生产监督、质量控制、性能试验、科 学探索研究 革新生产技术、改善经营管 理、提高产品质量、提高经济效益等。