测试技术基础电子教案——第一章 绪论

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.
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.
1.2 测试技术在机械工程中的作用 在工程领域,科学实验,产品开发, 在工程领域,科学实验,产品开发,生产监 质量控制等,都离不开测试技术. 督,质量控制等,都离不开测试技术.测试技术 应用涉及到航天,机械,电力, 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. 等每一个工程领域.
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 .
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.
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.
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.
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.
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.
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.
可以说,电测法是现代测试技术发展的特点 可以说,电测法是现代测试技术发展的特点
之一.本课程重点讲述动态测试中的非电量 之一.本课程重点讲述动态测试中的非电量 电测法. 电测法.
1.3.4 非电量电测法系统的构成 电量及 电量及非电量 在科学实验中及生产制造过程中, 在科学实验中及生产制造过程中,研究 与观测的对象是多种多样的,因此, 与观测的对象是多种多样的,Βιβλιοθήκη Baidu此,物理 量也是多种多样的, 量也是多种多样的,这些物理量可大致分 为两大类, 电量与非电量. 为两大类,即电量与非电量. 电流I,电压V,电荷Q,电功率W, 电 量:电流 ,电压 ,电荷 ,电功率 , 电路参数R 和电信号频率f 电路参数 ,L,C和电信号频率 等等; , 和电信号频率 等等; 非电量:除电量以外的一切物理量, 非电量:除电量以外的一切物理量,如高 速度,重量,压力,温度等. 度,速度,重量,压力,温度等.
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.
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.
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);
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.
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
例: ⊙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.
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.