测试技术基础电子教案——第一章 绪论
测试技术基础绪论.ppt
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测量系统的用途1
产品开发与工程试验过程
Page: 10测量系统的用途2源自过程与系统控制Page: 11
测量系统的用途3
监测与诊断
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测试过程和测试技术的一般组成1
信息 总是蕴涵在某些 物理量（就是信号）之中，并依靠 它们来传输的。就具体物理性质而言，信号 有电信号、 光信号、力信号、位移信号，等等。
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测试过程和测试技术的一般组成2
传输环节专指较远距 离的通讯传输
并非所有的环节都需要 ！！！ 例1：设备检测 例2：产品性能试验
特别注意
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在所有的组成环节中，必须遵循的基本 原则是各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，并 必须尽可能地减小或消除各种干扰。
– 计量：如果测量涉及实现单位统一和量值准确可靠则 被称为计量。因此研究测量、保证测量统一和准确的 科学被称为计量学 (Metrology)。
– 测试是具有试验性质的测量，或（测量 + 试验）。
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计量学的研究范畴
• 计量学将研究可测的量、计量单位、计量基准、 标准的建立、复现、保存及量值传递、测量原 理与方法及其准确度、观察者的测量能力，物 理常量及常数、标准物质、材料特性的准确确 定，以及计量的法制和管理。实际中，计量一 词只用做某些专门术语的限定语，如计量单位、 计量管理、计量标准等。所组成的新术语都与 单位统一和量值准确可靠有关。
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测试技术的重要性2
• 测试技术的重要性
–测试是科学研究的基本方法，用数学语言 表述科学规律和理论需要测试技术，检验科 学理论和规律的正确性同样需要测试技术
测试技术基础(李孟源)第1章
第1章 绪 论 以商业用电子秤为例来说明测试技术与测试系统的概念. 待秤物品置于秤盘上,与秤盘接触的荷重传感器感受被测重 量的信息并将其转换为电参量的变化,经信号调理电路(如 电桥)转换为便于传输,处理的电信号,再经模/数转换和运 算处理单元对电信号进行处理,最后显示或记录出被秤物的 重量及相关信息.此例表明,典型的测试系统组成通常如图 1.1所示.
第1章 绪 论
Hale Waihona Puke 第1章 绪 论课程内容 1.1 课程内容 1.2 本课程的特点及任务要求
第1章 绪 论
1.1 课程内容
测试是具有试验性质的测量; 试验是对未知事物探索认识 的过程; 测量则是为确定被测对象量值而进行的实验过程. 测试技术有时也称检测技术,又称广义测量,即将被测量 (信号)转换为可检测, 传输,处理,显示或记录的量,再与 标准量比较的过程. 测量过程中各环节由专门的设备来完成, 这些设备组成的系统通常称为测试系统.
第1章 绪 论
图1.1 测试系统的组成框图
第1章 绪 论
1.2 本课程的特点及任务要求
通过本课程的学习, 学生应做到: (1) 掌握测试技术的基本理论; (2) 熟练掌握测试系统静, 动态特性的评价方法和实 现不失真测试的条件; (3) 掌握常用传感器及其调理电路的工作原理, 性能 并能合理地选用; (4) 具有设计测试方案, 分析和处理测试信号的能力.
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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
第1章 电子测量技术课件绪论
v 2.间接测量 § 利用直接测量的量与被测量之间的函数关系间接得到被
测量量值的测量方法。 P UI
§ 此法费时费事 v 3.组合测量
§ 当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变 测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函 数关系列出方程组并求解，进而得到未知量。
电阻器电阻温度系数的测量：
QINGDAO AGRICULTRURAL UNIVERSITY
电子测量技术
参考教材
教材： 电子测量技术基础（第三版）张永瑞 参考教材： 林占江编著，《电子测量技术》，电子工业出版社. 蒋焕文等，《电子测量》，中国计量出版社 陈光踽等，《现代测试is》，电子科技大学出版社 费叶泰等，《误差理论与数据处理》，机械工业出版社 相关学术刊物： IEEE MI,仪器仪表学报，电子测量，计量学报等
正的科学
§ 生产发展离不开测量
§ 在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量
“两弹一星”的成功，没有测试仪器是不可能的。 生产中“没有测试，就没有新产品”。
大规模集成电路的生产成本中，测量成本已超过50%
所认识的测量
l 有多重——质量的测量 长方、几何——长度、空间尺度的测量 汽车之间的案例距离怎么测定——车距监控防撞系统 高大物体怎样测——世界最高峰测量新记录 巨大物体可以测吗——地球周长的测量 远程距离怎么测——测距千里眼、测距能手、卫星激光测距 仪 究竟能测多小——分子、原子、原子核的大小测量还有夸克
Rt R20 (t 20) (t 20)2
Rt1 R20 (t1 20) (t1 20)2
Rt2 R20 (t2 20) (t2 20)2
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§1.3 电子测量的方法
（二）按测量方式分类
《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。
测试技术基础ch01绪论
第1章 绪 论教学提示：引导初学者正确理解机械工程测试的基本概念。
测试的含义，测量和测试的联系及区别，非电量电测法的基本概念，系统的基本构成。
教学要求：正确理解测量与测试的含义，掌握非电量电测法基本系统的构成，了解本课程应用领域。
1.1 测试的含义测试是人们认识客观事物的方法。
测试技术泛指测量和试验两个方面的技术。
对生产、生活和科学研究活动中的各种物理量的确定构成了测量的全部内涵。
测量的过程或行为就是进行一个被测量与一个预定标准之间的定量的比较，从而获得被测对象的数值结果。
被测量表示被观察和被量化的特定物理参数，这个物理参数称为测量过程的输入量。
如图1.1所示，为了确定某人的身高(一个被测量)，通常采用标准长度的米尺(一个预定标准)对其进行测量，通过被测量与预定标准之间的定量比较，从而得到此人实际的身高(被测对象的数值结果)。
图1.1 测量过程与输入量和输出量的关系比较的标准必须与被测量具有相同的特征，这些标准通常是被法定的或被承认的机构或组织规定和确认，如国际标准化组织(ISO)或中国国家标准化管理委员会(SAC)。
如图1.1所示，“米”便是一个明确规定的长度标准。
机械测量的范畴中除了长度、质量、时间等基本量之外，还包括温度、应变，以及有关液流、声学和运动(如位移、速度、加速度)有关的参数等。
试验是对被研究的对象或系统进行实验性研究的过程。
通常是将被研究对象或系统置于某种特定的或人为构建的环境条件下，通过实验数据来探讨被研究对象的性能的过程。
图1.2所示为汽车乘坐舒适性的台架试验。
坐椅处的加速度是衡量乘坐舒适性的指标之一。
测试技术基础・2・・2・坐椅的加速度由置于坐椅处的加速度计测量，而液压振动台则提供汽车在颠簸道路上行驶的状态模拟，测量得到的加速度的实验数据反映了汽车乘坐舒适性的一个指标。
图1.2 实验与测量的关系综上所述，通过实验得到的实验数据成为研究对象的重要依据(如通过坐椅处加速度值来评价该车的乘坐舒适性，如果超标，则表示应改进该车的设计)，而测量的重要性在于它提供了系统所要求的和实际所取得的结果之间的一种比较。
测试技术基础电子教案——第一章 绪论
非电量电测技术 自从人类发现了电能并加以利用以后, 自从人类发现了电能并加以利用以后,伴 随着出现了各种电量的测量仪表. 随着出现了各种电量的测量仪表.随着电子技 术的发展,使对电量的测量技术相应得到提高. 术的发展,使对电量的测量技术相应得到提高. 电量的测量特点是机械量测量所不能比拟的, 电量的测量特点是机械量测量所不能比拟的, 基于电量测量的优点, 基于电量测量的优点,人们根据一些物理原理 及效应,把一些非电量转化成电量, 及效应,把一些非电量转化成电量,然后用电 测仪表对其进行测量和标定, 测仪表对其进行测量和标定,这就形成了非电 量电测法—用电量测量方法来测量非电量. 量电测法—用电量测量方法来测量非电量.
气测量法, :气测量法, 液测量法对环境 液测量法对环境 条件要求不高, 条件要求不高, 但由于其可压缩 性和响应较迟缓, 性和响应较迟缓, 只适宜做静态测 试.
目前, 目前,机械工程中最普遍使用的测量方法 是非电量电测法.这种测量方法精度高 精度高, 是非电量电测法.这种测量方法精度高,灵敏 度高,特别适于动态测试. 度高,特别适于动态测试.电测法可以将不同 电信号, 的被测机械量信号转换成相同的电信号 的被测机械量信号转换成相同的电信号,便于 用统一的后继仪器进行处理和计算机分析. 用统一的后继仪器进行处理和计算机分析.同 利用电测法还便于进行远距离测量 控制, 测量和 时,利用电测法还便于进行远距离测量和控制, 甚至可以进行无线遥控测量. 甚至可以进行无线遥控测量.
例一, 例一,确定某人的身高 通常采用标准长度的米尺(一个预定标准 一个预定标准) 通常采用标准长度的米尺 一个预定标准 对其进行测量, 对其进行测量,通过被测量与预定标准之间 的定量比较,从而得到此人实际的身高(被测 的定量比较,从而得到此人实际的身高 被测 对象的数值结果). 对象的数值结果 .例: ⊙水来自温度计测体温 ⊙弹簧测物体的重量
测试技术 绪论ppt
0.2 测试技术的工程应用
4、楼宇控制与安全防护
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。
液压振动台： 模拟道路的颠簸 状态
K
C
绪论
0.1 测试技术的基本概念
测试的基本任务:从被测对象中获取有用的信息。 信息： 事物运动的状态和方式。不是物质，不具有 能量，却是物质所固有的，是其客观存在或运 动状态的特征。信息的传输却依靠物质和能量。
如：上课了、天气较冷、 汽车超速、模具发生了磨损、 李四病了……
智能倾角RS232 传感器
IC总线数字温度 传感器
0.3 测试技术的发展趋势
4、 测试技术的发展 2）测量信号处理方面 a） 测量仪器向高精度和多功能发展 在产品研制过程中要进行(相同条件下试验若干次) 大量试验，然后对所测数据进行统计分析。仪器精 度的提高，可减少试验次数，从而减少试验经费， 降低产品成本，在提高测量仪器精度的同时应扩大 仪器的功能。 计算机技术的发展也使测试技术产生了革命化的 变化，在许多测试系统中利用计算机而使仪器的测 量精度更高，速度更快，功能更全。
1、历史上人们对测试技术的认识 自古以来，测试技术就渗透在在人类的生产活动、 科学实验与日常生活的各个方面。 ●古代利用“步弓”丈量土地 ●利用“日晷”计量时间 ●利用“绳扣”记录数量 ●秦始皇统一了割居的六国形成统一的中央政权后， 做的首要工作就是统一度量衡，由此可见测试计量工 作的重要性。
步弓
《测试技术》- 1绪论- KIOmail
机械工程及自动化学院 工业测控与现代无损检测技术研究所
周正干
2:35 AM
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测试技术
第一章 绪论
1.1 什么是测试技术 1.2 测试技术在国民经济中的地位与作用 1.3 非电量电测系统的构成 1.4 测试技术的发展方向 1.5 本门课程的教学任务及目的
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第一章 绪论
1.1 什么是测试技术？
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第一章 绪论
• 非电量电测技术
自从人类发现了电能并加以利用以后，伴随着 出现了各种电量的测量仪表。随着电子技术的发展， 使对电量的测量技术相应得到提高。电量的测量特 点是机械量测量所不能比拟的，基于电量测量的优 点，人们根据一些物理原理及效应，把一些非电量 转化成电量，然后用电测仪表对其进行测量和标定， 这就形成了非电量电测法—用电量测量方法来测量 非电量。
• 目的：
1. 具有选择传感器的能力；
2. 具有组成自动检测系统的能力；
3. 对自动检测系统中的技术问题具有一定的处理
能力。
End of chapter 1
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第一章 绪论
具体来说，测试技术的研究内容包括：
• 发现与各种信息相对应的信号表现形式，以及信 息、信号之间的定性、定量关系，以开辟新的测 试技术领域；
• 在不同环境下寻求最佳的信号拾取、变换、处理、 存贮、传输、指示、记录等方法、手段与设备。
2:35 AM
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第一章 绪论
1.2 测试技术在国民经济中的地位与作用
• 微电子技术、微型计算机技术与传感器技术相结合可 以构成新一代的智能化自动检测系统；
• 采用多传感器去探索检测线的、面的和体的空间参数 及综合参数，以构成特殊的自动检测系统。
《测试技术》教学大纲
测试技术》教学大纲大纲说明课程代码：3325001总学时：48学时（讲课38学时，实验10 学时）总学分： 3 学分课程类别：学科基础课，必修适用专业：机械设计制造及其自动化专业预修要求：本课程宜在《控制工程基础》课程之后开设。
一、课程的性质、目的、任务：测试技术是进行科学研究、验证科学理论必本可少的技术。
本课程是对理论知识的深化和补充，广博的理论性和丰富的实践性是本课程的特点。
本课程是机械工程类专业必修的技术基础课之一。
本课程的教学目的是培养学生能合理地选用测试装置并初步掌握静、动态测量和常用工程试验所需的基本知识和技能，为学生进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础。
本课程的基本任务是获取有用的信息，然后将其结果提供给观察者或输入给其他信息处理装置、控制系统。
二、课程教学的基本要求：1、掌握信号的时域和频域的描述方法，建立明确的信号的频谱结构的概念；掌握频谱分析和相关分析的基本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。
2、掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试的条件，并能正确地运用于测试装置的分析和选择。
掌握一阶、二阶线性系统特性及其测定方法。
3、了解常用传感器、常用信号调理电路和显示、记录仪器的工作原理和性能，并能够较正确地选用。
4、对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于机械工程中某些参量的测量和产品的试验。
三、教学方法和教学手段的建议：1、本课程的学习中，特别要注意物理概念，建立关于动态测试工作的比较完整的概念。
2、本课程教学中应突出理论内容的物理意义和工程应用，可将机械设备的状态监测和故障诊断技术融合在课堂教学中。
在主要内容讲解结束后，可考虑安排一次测试技术最新发展趋势（如转子系统运行状态监测及故障诊断技术）的课堂讨论，讨论内容涉及测试技术的基本理论和基本方法的应用。
3、本课程具有较强的实践性。
学生必须参加必要的实验, 从而受到应有的实验能力的训练, 获得关于动态测试工作的完整概念，并初步具备处理实际测试工作的能力。
《测试技术第一章》PPT课件
1 n
sin
n0t)
4A
(
n1
1 n
sin
n0t)
n=1、3、5… ,
0 2 T0
上式说明该周期方波是由一系列幅值和频率不等，相位角为0的
正弦信号叠加而成。
信号合成示例
郑
机械工州大程学测远试程教技育术学基院础
信号的幅频谱和相频谱： 在信号分析中，将组成信号的各频率成分找出来，按序排列，得出信
x(t) A0 sin(0t ) A0 sin(2 f0t )
0 ——角频率, ——初相位,
f0 ——频率.
机械工程测试技术基础
郑州大学远程教育学院
例如，单自由度振动系统作无阻尼自由振
动时，其位移x(t)就是简谐信号；可用下 式来确定质点的瞬时位置
噪声的概念：
噪声也是一种信号 ； 任何干扰对信号的感知和解释的现象称为噪
声。
信号与噪声的区别纯粹是人为的，且 取决于使用者对两者的评价标准。
信号理论必须包括噪声理论。
郑
机械工州大程学测远试程教技育术学基院础
§1.1 信号的分类与描述
一、信号的分类
郑
机械工州大程学测远试程教技育术学基院础
一、傅里叶级数定义
傅里叶级数：描述周期信号的基本数 学工具，通过它可以把周期信号展开 成无穷多个正弦或余弦函数之和。它 有两种表达形式：三角函数展开式、 复指函数展开式。
郑
周期信号的重要特征：它们可以表示成无穷多个正弦和余 弦函数之和。这个正弦和余弦函数的系列称为傅里叶级数。
郑
机械工州大程学测远试程教技育术学基院础
§1.2 周期信号与离散频谱
一、傅里叶级数定义 二、傅里叶级数展开式（周期信号的频域分析） 三、周期信号的时域波形分析
《模拟电子技术基础》教学教案
《模拟电子技术基础》教学教案第一章：绪论1.1 教学目标让学生了解模拟电子技术的基本概念和特点使学生掌握模拟电子技术在工程应用中的重要性培养学生对模拟电子技术的兴趣和好奇心1.2 教学内容模拟电子技术的定义和发展历程模拟电子技术的基本特点和应用领域模拟电子技术在工程实践中的重要性1.3 教学方法采用讲授法，讲解模拟电子技术的概念和特点通过实例分析，使学生了解模拟电子技术在实际应用中的作用引导学生进行思考和讨论，培养学生的创新意识1.4 教学评估课堂问答：检查学生对模拟电子技术概念的理解程度第二章：常用半导体器件2.1 教学目标让学生掌握半导体器件的基本原理和特性使学生能够识别和使用常用的半导体器件培养学生对半导体器件在电路中的应用能力2.2 教学内容半导体的基本概念和性质常用半导体器件的结构和特性半导体器件的应用电路及功能2.3 教学方法采用讲解法，介绍半导体器件的基本原理和特性通过实验演示，使学生能够直观地观察半导体器件的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力2.4 教学评估课堂问答：检查学生对半导体器件原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对半导体器件的应用能力第三章：基本放大电路3.1 教学目标让学生了解放大电路的基本原理和分类使学生掌握基本放大电路的设计和分析方法培养学生对放大电路在模拟电路中的应用能力3.2 教学内容放大电路的基本原理和分类基本放大电路的设计和分析方法放大电路的应用实例及功能3.3 教学方法采用讲解法，介绍放大电路的基本原理和分类通过仿真实验，使学生能够直观地观察放大电路的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力3.4 教学评估课堂问答：检查学生对放大电路原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对放大电路的应用能力第四章：集成运算放大器4.1 教学目标让学生了解集成运算放大器的基本原理和特性使学生掌握集成运算放大器的应用电路及功能培养学生对集成运算放大器在模拟电路中的应用能力4.2 教学内容集成运算放大器的基本原理和特性集成运算放大器的应用电路及功能集成运算放大器的选择和使用方法4.3 教学方法采用讲解法，介绍集成运算放大器的基本原理和特性通过实验演示，使学生能够直观地观察集成运算放大器的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力4.4 教学评估课堂问答：检查学生对集成运算放大器原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对集成运算放大器的应用能力第五章：模拟信号处理5.1 教学目标让学生了解模拟信号处理的基本原理和方法使学生掌握模拟信号处理电路的设计和分析方法培养学生对模拟信号处理在实际应用中的创新能力5.2 教学内容模拟信号处理的基本原理和方法模拟信号处理电路的设计和分析方法模拟信号处理的应用实例及功能5.3 教学方法采用讲解法，介绍模拟信号处理的基本原理和方法通过仿真实验，使学生能够直观地观察模拟信号处理电路的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力5.4 教学评估课堂问答：检查学生对模拟信号处理原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对模拟信号处理电路的应用能力第六章：数字电子技术基础6.1 教学目标让学生了解数字电子技术的基本概念和特点使学生掌握数字电子技术在工程应用中的重要性培养学生对数字电子技术的兴趣和好奇心6.2 教学内容数字电子技术的定义和发展历程数字电子技术的基本特点和应用领域数字电子技术在工程实践中的重要性6.3 教学方法采用讲授法，讲解数字电子技术的概念和特点通过实例分析，使学生了解数字电子技术在实际应用中的作用引导学生进行思考和讨论，培养学生的创新意识6.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字电子技术概念的理解程度第七章：常用数字逻辑器件7.1 教学目标让学生掌握数字逻辑器件的基本原理和特性使学生能够识别和使用常用的数字逻辑器件培养学生对数字逻辑器件在电路中的应用能力7.2 教学内容数字逻辑器件的基本概念和性质常用数字逻辑器件的结构和特性数字逻辑器件的应用电路及功能7.3 教学方法采用讲解法，介绍数字逻辑器件的基本原理和特性通过实验演示，使学生能够直观地观察数字逻辑器件的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力7.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字逻辑器件原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对数字逻辑器件的应用能力第八章：数字电路设计8.1 教学目标让学生了解数字电路设计的基本原理和方法使学生掌握数字电路设计的过程和技巧培养学生对数字电路设计在实际应用中的创新能力8.2 教学内容数字电路设计的基本原理和方法数字电路设计的过程和技巧数字电路设计的应用实例及功能8.3 教学方法采用讲解法，介绍数字电路设计的基本原理和方法通过仿真实验，使学生能够直观地观察数字电路设计的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力8.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字电路设计原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对数字电路设计的应用能力第九章：数字信号处理9.1 教学目标让学生了解数字信号处理的基本原理和方法使学生掌握数字信号处理电路的设计和分析方法培养学生对数字信号处理在实际应用中的创新能力9.2 教学内容数字信号处理的基本原理和方法数字信号处理电路的设计和分析方法数字信号处理的应用实例及功能9.3 教学方法采用讲解法，介绍数字信号处理的基本原理和方法通过仿真实验，使学生能够直观地观察数字信号处理电路的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力9.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字信号处理原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对数字信号处理电路的应用能力第十章：综合应用与实践10.1 教学目标让学生掌握模拟电子技术和数字电子技术的综合应用使学生能够独立完成复杂的电子系统设计和分析培养学生解决实际电子工程问题的能力10.2 教学内容模拟电子技术与数字电子技术的综合应用案例复杂电子系统的设计和分析方法实际电子工程问题的解决策略10.3 教学方法采用案例教学法，分析模拟电子技术与数字电子技术的综合应用通过项目驱动，让学生参与复杂电子系统的设计和分析引导学生进行创新实践，培养学生的工程能力10.4 教学评估项目报告：评估学生在项目中对模拟电子技术和数字电子技术的综合应用能力课堂展示：检查学生对复杂电子系统设计和分析的理解程度综合测试：评估学生解决实际电子工程问题的能力1. 教学目标让学生理解模拟电子技术的基本概念和原理使学生掌握常用半导体器件的结构、特性和应用培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力2. 教学内容半导体的基本概念、性质和制备方法常用半导体器件（如二极管、晶体管、集成电路等）的结构和特性模拟电子技术在实际工程应用中的典型案例分析3. 教学方法采用讲授法，讲解模拟电子技术的基本原理和概念通过实验演示，让学生亲身体验半导体器件的工作状态结合实例分析，培养学生的实际应用能力4. 教学评估课堂问答：检查学生对模拟电子技术基本原理的理解程度课后作业：要求学生完成相关的半导体器件应用案例第一章：绪论模拟电子技术的定义和发展历程模拟电子技术的应用领域和重要性半导体导电性的基本原理第二章：半导体器件基础半导体的基本概念和性质常用半导体器件（如二极管、晶体管等）的结构和特性半导体器件的参数和应用第三章：放大器电路放大器电路的基本原理和类型放大器电路的设计和分析方法放大器电路的应用实例第四章：振荡器和滤波器振荡器的工作原理和类型滤波器的原理和设计方法振荡器和滤波器的应用案例第五章：模拟电子技术在工程应用中的案例分析模拟电子技术在信号处理中的应用模拟电子技术在通信系统中的应用模拟电子技术在控制系统和功率电子中的应用。
绪论-现代分析测试技术讲解【2024版】
现代分析测试技术概述
显微技术
透射电镜技术（TEM）
利用电子在磁场中的运动与光线在介质中的传播相似的原理 研制的显微技术。
扫描显微技术
扫描电子显微镜（SEM）
扫描探针显微镜
➢ 扫描隧道显微镜（STM）
➢ 原子力显微镜（AFM） ➢ 弹道电子显微镜（BEEM）
➢ 激光力显微镜（LFM） ➢ 光子扫描隧道显微镜（PSTM）
利用物质在流动相（液相）和固定相（液相或固 相）中的分配比不同原理的分离技术。 毛细管电泳（CE）
以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根 据样品中各组分间的淌度或分配行为上的不同进行分离 的技术。
现代分析测试技术概述
联用技术
色谱—质谱联用技术 色谱—核磁共振波谱联用技术 色谱—红外吸收光谱联用技术
生命探测仪是借着感应人体所发出超低频电 波产生之电场(由心脏产生)来找到“活人” 的位置。 配备特殊电波过滤器可将其它动物不同于人 类的频率加以过滤去除，使生命探测仪只会 感应到人类所发出的频率产生之电场。仪器 配备两种不同侦测杆，长距离侦测杆侦测距 离可达500公尺，短距离20公尺。人体发出的 超低频电场可穿过钢筋混凝墙、钢板。碰到 上述障碍物时，侦测距离会减少，但只要操 作者向前靠近侦测地点，仍可精准地找到欲 搜寻的人体目标。
检测试样物质中受激分子产生的荧光或磷光的分析技术。 旋光和圆二色性光谱（ORD and CD）
通过分子对不同偏正光吸收的差异作手性分子检测的分析 技术。
现代分析测试技术概述
• X－射线光谱技术
• X—射线荧光光谱
检测分子受X—射线照射后产生的荧光谱线的分 析技术。
• X—射线衍射法
检测由不同晶格结构对X—射线所产生的不同衍 射角的分析技术。
互换性与测量技术第一章绪论
三、优先数和优先数系标准
1.数值标准化 工程上各种技术参数的简化、协调和统一是标准化的 一项重要内容。 制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通 过数值表示。任何产品的参数值不仅与自身的技术特性有 关，还直接、间接地影响与其配套系列产品的参数值。
为满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成 系列产品。产品数值的杂乱无章会给组织生产、协作配套、 使用维修带来困难。故需对数值进行标准化。
合理地确定公差与正确进行检测，是保证产品质量、实现互 换性生产的两个必不可少的条件和手段。
第三节 标准化
标准化的发展史是与制造业的发展史相对应的，它是 社会生产劳动的产物。
萌芽期：公元前200年－青铜弩机 。 初期：开始于兵器制造业 ，前苏联1760年至1770年的土 里斯基兵工厂；1902英国纽瓦尔公司（极限表）；英国标准 B.S.27(1906)；1931年的沈阳兵工厂和1937年的金陵兵工厂。 现代期： ISA标准(1926)，ISO标准(1947)，超出了机 械工业的范畴，扩大到了其他行业（如微电子行业）。
1.定义：同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何
挑选或修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。
2.互换性包括： 几何参数、机械性能和理化性能方面的 互换性。本课程仅讨论几何参数的互换。包括尺寸大小、几 何形状以及相互位置的关系；几何量误差（尺寸、形状、位 置、表面微观形状误差）。
二、 互换性的分类
世界最大宽体客机A380
A380 2005年4月27日16:30首飞
A380轻易取代了波音747占领长达25年之久的世界最大客 机地位。当时的法国总统希拉克、德国总理施罗德、英国首相布 莱尔、西班牙首相萨帕特罗出席了A380的建成典礼。配置头等 舱、商务舱和经济舱的A380客机可载客555人。该机配备了包括 健身房、酒吧在内的奢侈设施。如果全机都设定为经济舱A380 的最多载客数可达到840人，另外还可携带150吨物品。每架飞 机的定价大约在2.63亿美元至2.86亿美元之间。空中客车公司设 计了一套全新的总装体系，将整架飞机在一地而非分散在几地进 行组装，以赢得时间和提高生产效率。将总装地设在图卢兹，将 飞机的内饰等工作设在德国汉堡。在图卢兹，来自全欧洲各地的 飞机部件组装在一起。
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例:Hale Waihona Puke ⊙水银温度计测体温 ⊙弹簧测物体的重量
图1.3 间接比较测量法
1.3.2 静态测试与动态测试 如果测试时信号不随时间变化, 如果测试时信号不随时间变化,或随时 间变化非常缓慢以至于可以忽略, 间变化非常缓慢以至于可以忽略,则称这种 测试是静态测试 静态测试. 测试是静态测试. 如果所测试的信号变化较快, 如果所测试的信号变化较快 , 称这种 测试为动态测试 动态测试. 测试为动态测试.
第一章
绪 论
– §1.1 测试的含义 – §1.2 测试技术在机械工程中的作用 – §1.3 测试方法分类与电测法测试系统 – §1.4 课程的性质和任务 – §1.5 测试技术的发展动向 – §1.6 小结
1.1 测试的含义
测试是人们认识客观事物的方法. 测试是人们认识客观事物的方法.测试技术泛 测量和试验两个方面的技术 两个方面的技术. 指测量和试验两个方面的技术. 测量的过程或行为就是进行一个被测量与一个 预定标准之间的定量的比较, 预定标准之间的定量的比较,从而获得被测对 象的数值结果. 象的数值结果.被测量表示被观察和被量化的 特定物理参数, 特定物理参数,这个物理参数称为测量过程的 输入量. 输入量.
1. 测试技术应用于产品中,提高了产品的 测试技术应用于产品中, 自动化程度及其功能, 自动化程度及其功能,从而提高了经济 效益. 效益.如机电一体化产品就是明显的例 如冰箱, 子(如冰箱,洗衣机等 ; 如冰箱 洗衣机等); 2. 工业生产中,通过应用自动检测系统, 工业生产中,通过应用自动检测系统, 有利于提高劳动生产率, 有利于提高劳动生产率,从而提高经济 效益(自动控制系统中) 效益(自动控制系统中);
具体来说,测试技术的研究内容包括: 具体来说,测试技术的研究内容包括: 的研究内容包括 发现与各种信息相对应的信号表现形式,以及 发现与各种信息相对应的信号表现形式, 信息,信号之间的定性,定量关系, 信息,信号之间的定性,定量关系,以开辟新的 测试技术领域; 测试技术领域; 在不同环境下寻求最佳的信号拾取,变换, 在不同环境下寻求最佳的信号拾取,变换,处 存贮,传输,指示,记录等方法, 理,存贮,传输,指示,记录等方法,手段与设 备.
信息: 信息: 事物运动的状态和方式.不是物质, 事物运动的状态和方式.不是物质,不具 有能量,却是物质所固有的, 有能量,却是物质所固有的,是其客观存在或运 动状态的特征.信息的传输却依靠物质和能量. 动状态的特征.信息的传输却依靠物质和能量. 天气较冷,某处地震,刀具发生了磨损, 如:天气较冷,某处地震,刀具发生了磨损,李 四病了. 四病了. 信号(信息的表现形式 信号 信息的表现形式): 信息的表现形式 具有能量,是某种具体的物理量. 具有能量,是某种具体的物理量.信号的 变化则反映了所携带的信息的变化. 变化则反映了所携带的信息的变化. 刀具磨损,切削力会加大;李四病了, 如:刀具磨损,切削力会加大;李四病了,可能 会发烧;等等. 会发烧;等等.
1.3 测试方法分类与电测法测试系统 1.3.1 测量的基本方法 1 直接测量
无需经过函数关系的计算, 无需经过函数关系的计算,直接通过测量仪器 得到被测量值的测量为直接测量. 得到被测量值的测量为直接测量. 例: ⊙ 天平测物体质量 ⊙ 用米尺测量物体长度 ⊙ 测量导体的电阻
2 间接比较
利用仪器仪表——统称之为测量系统 统称之为测量系统——把原始 利用仪器仪表 统称之为测量系统 把原始 形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数 关系(通常是线性关系)的另一种物理量的变化, 关系(通常是线性关系)的另一种物理量的变化, 并以人的感官所能接受的形式(通常是位置的变 并以人的感官所能接受的形式( 化),在测量系统的输出端显示出来. ),在测量系统的输出端显示出来. 在测量系统的输出端显示出来
信息的提取与处理
信息的提取 信息的提取是指从自然界中,社会中, 信息的提取是指从自然界中,社会中,生产过程 中或科学实验中获取人们需要的信息. 中或科学实验中获取人们需要的信息. 信息的处理 信息处理是指人们把已经获得到的信息进行加工, 信息处理是指人们把已经获得到的信息进行加工, 运算,分析或综合,以便进行预报,报警,检测, 运算,分析或综合,以便进行预报,报警,检测, 计量,保护,控制,调度和管理等等, 计量,保护,控制,调度和管理等等,以期达到预 防自然灾害,预报事故,提高劳动生产率, 防自然灾害,预报事故,提高劳动生产率,正确计 改善产品质量,顺利进行科学实验, 量,改善产品质量,顺利进行科学实验,进行文明 生产和科学管理等目的. 生产和科学管理等目的.
所示是气动比较仪的工作原理图 中间压力Pi取决 是气动比较仪的工作原理图. 图 1.6 所示是气动比较仪的工作原理图.中间压力 取决 于气源压力PS以及喷孔 以及喷孔O1和 之间的压降 喷孔O2的有效尺 之间的压降. 于气源压力 以及喷孔 和O2之间的压降.喷孔 的有效尺 寸随距离d 而变化. 变化时, 也会发生变化, 寸随距离 而变化.当d变化时,压力 也会发生变化,这一变 变化时 压力Pi也会发生变化 化可以用于尺寸d的测量 的测量. 化可以用于尺寸 的测量.
如图1.4所示, 如图 所示,钢板的厚度通过齿轮齿条机构转变成机械指 所示 针的角位移,指针的位移仍为机械量, 针的角位移,指针的位移仍为机械量,因此属于机械测量 法.
光栅技术,激光测量技术和红外测量技术等都属于光测法. 光栅技术,激光测量技术和红外测量技术等都属于光测法. 图 1.5 所示的表面粗糙度的测量属于光测法.光测法的特点是 所示的表面粗糙度的测量属于光测法. 的表面粗糙度的测量属于光测法 精度高,稳定性好,但对环境条件要求高. 精度高,稳定性好,但对环境条件要求高.
例二, 例二,汽车乘坐舒适性的台架试验
综上所述,可以得到测试的基本特征如下: 综上所述,可以得到测试的基本特征如下: 测量的特征: 测量的特征:比较 测量可分为:直接测量及间接测量 测量可分为: 直接测量:可分为直接比较,间接比较 直接测量:可分为直接比较, 直接测量和间接测量的差异或区别
测试技术是信息技术的重要组成部分, 测试技术是信息技术的重要组成部分,它所 是信息技术的重要组成部分 研究的内容是信息 提取与处理的理论 信息的 的理论, 研究的内容是信息的提取与处理的理论,方 法和技术. 法和技术.
1.3.3 非电量电测法 在机械工程测试中, 在机械工程测试中,要测试的信号往往是 机械量.从狭义的范围讲, 机械量.从狭义的范围讲,机械量包括与运 力和温度有关的物理量,如位移,速度, 动,力和温度有关的物理量,如位移,速度, 加速度,外力,重量,力矩,功率,压力, 加速度,外力,重量,力矩,功率,压力, 流量,温度等.为了测试工作的方便, 流量,温度等.为了测试工作的方便,往往 需要把被测试的机械量信号转换成其他形式 的信号来处理.根据被测信号的转换方式, 的信号来处理.根据被测信号的转换方式, 又可以把测试分成机械测量法,光测量法, 又可以把测试分成机械测量法,光测量法, 气测量法,液测量法和电测量法等. 气测量法,液测量法和电测量法等.
3. 采用自动检测系统进行实时测量及分析产 采用自动检测系统进行实时测量及分析产 自动检测系统进行实时测量 品性能, 品性能,采用自动控制系统对产品加工过 程进行实时控制, 程进行实时控制,是提高产品质量的现代 化方法; 化方法; 4. 国民经济中的任何一个部门在使用微型计 算机正确及时地处理获得的各种信息, 算机正确及时地处理获得的各种信息,信 息的转换必须由检测系统来完成; 检测系统来完成 息的转换必须由检测系统来完成; 5. 没有测试技术就不可能有自动保护,自 没有测试技术就不可能有自动保护, 测试技术就不可能有自动保护 动报警和自动诊断系统, 动报警和自动诊断系统,就不能组成自动 控制系统, 控制系统,就不能实现自动计量和自动管 理.
气测量法, :气测量法, 液测量法对环境 液测量法对环境 条件要求不高, 条件要求不高, 但由于其可压缩 性和响应较迟缓, 性和响应较迟缓, 只适宜做静态测 试.
目前, 目前,机械工程中最普遍使用的测量方法 是非电量电测法.这种测量方法精度高 精度高, 是非电量电测法.这种测量方法精度高,灵敏 度高,特别适于动态测试. 度高,特别适于动态测试.电测法可以将不同 电信号, 的被测机械量信号转换成相同的电信号 的被测机械量信号转换成相同的电信号,便于 用统一的后继仪器进行处理和计算机分析. 用统一的后继仪器进行处理和计算机分析.同 利用电测法还便于进行远距离测量 控制, 测量和 时,利用电测法还便于进行远距离测量和控制, 甚至可以进行无线遥控测量. 甚至可以进行无线遥控测量.
比较的标准必须与被测量具有相同的特征, 比较的标准必须与被测量具有相同的特征,这 必须与被测量具有相同的特征 些标准通常是被法定的或被承认的机构或组织 规定和确认,如国际标准化组织(ISO)或中国国 规定和确认,如国际标准化组织 或中国国 家标准化管理委员会(SAC).如图 所示,"米" 所示, 家标准化管理委员会 .如图1.1所示 便是一个明确规定的长度标准. 便是一个明确规定的长度标准. 机械测量的范畴中除了长度,质量,时间等基 机械测量的范畴中除了长度,质量,时间等基 长度 本量之外,还包括温度 应变,以及有关液流, 温度, 本量之外,还包括温度,应变,以及有关液流, 声学和运动(如位移 速度,加速度)有关的参数 如位移, 声学和运动 如位移,速度,加速度 有关的参数 等.
例一, 例一,确定某人的身高 通常采用标准长度的米尺(一个预定标准 一个预定标准) 通常采用标准长度的米尺 一个预定标准 对其进行测量, 对其进行测量,通过被测量与预定标准之间 的定量比较,从而得到此人实际的身高(被测 的定量比较,从而得到此人实际的身高 被测 对象的数值结果). 对象的数值结果 .
非电量电测技术 自从人类发现了电能并加以利用以后, 自从人类发现了电能并加以利用以后,伴 随着出现了各种电量的测量仪表. 随着出现了各种电量的测量仪表.随着电子技 术的发展,使对电量的测量技术相应得到提高. 术的发展,使对电量的测量技术相应得到提高. 电量的测量特点是机械量测量所不能比拟的, 电量的测量特点是机械量测量所不能比拟的, 基于电量测量的优点, 基于电量测量的优点,人们根据一些物理原理 及效应,把一些非电量转化成电量, 及效应,把一些非电量转化成电量,然后用电 测仪表对其进行测量和标定, 测仪表对其进行测量和标定,这就形成了非电 量电测法—用电量测量方法来测量非电量. 量电测法—用电量测量方法来测量非电量.