测试技术讲义.ppt

1.1.3 工程测Hale Waihona Puke Baidu技术
• 利用现代化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。
1.1.4 测试系统的组成
被测对象（信息源）——物质的颜色、形状、 温度的变化、压力、流量、速度、振动等。
• 测试系统由传感器、中间变换装置和显示记 录装置三部分组成。
1.2.5 身份认证
• Veridicom公司推出的固态指纹识别技 术——包括固态指纹传感器芯片FPS110和专 用软件包。传感器芯片采用固态电容传感的 方法来获得指纹图像，有300×300的传感单 元阵列，分辨率为500dpi，表面有专利的超硬 保护涂层，内部集成8位带闪存的A/D转换器， 还集成了温度传感器和电阻传感器，该芯片 提供8位双向微处理器接口。该芯片的尺寸与 邮票差不多，在27mm×27mm的芯片上，图 像捕捉面积为16mm×16mm。
➢测试技术在工程技术领域中应用广泛
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。
➢测试技术几乎涉及任何一项工程领域
无论是生物、海洋、气象、地质、通 信以及机械、电子等工程，都离不开测 试与信息处理。
• 玻璃管温度计——直接将被测对象温度 的变化转化为温度计液面示值，这中间 没有电量的转换和分析处理电路，很简 单，但测量精度底，同时也很难实现测 量自动化。
采用固态指纹传感器、IC卡和密码保护的三种具有 身份认证功能的防盗锁。
1.3 信号处理和分析
• 信号分析——研究信号的构成和特征值 的过程。
• 信号处理——信号经过必要的加工变换， 以期获得有用信息的过程。
• 如：功率放大、调制与解调、滤波、变 换、估值等
1.3.1信号分析的方法
时域分析——均值、方差、矩、均方值等 统计分析，幅值、相位、频率等时间域 参数
压力传感器——实现电信号与机械力信号的相互转换， 以实现无级调水，从而达到省水、省电的目的。
1.2.4 楼宇自动化
楼宇自动化系统（建筑物自动化系统）——建 筑物(或建筑群)内的消防、安全、防盗、电 力系统、照明、空调、卫生、给排水、电梯 等设备的集中监视、控制和管理。
目的——使建筑物成为安全、健康、舒适、温 馨的生活环境和高效的工作环境，并能保证 系统运行的经济性和管理的智能化。
1.1.2 测试、信息、信号
测试——具有试验性质的测量。 试验：对迄今为止未知事物的探索性认识
过程； 测量：为确定被测对象的量值而进行的实
验过程。
测试可理解为测量和试验的综合。
信息、信号
信息——消息、情报或知识，信息是物质所 固有的，是其客观存在或运动状态的特征。 是事物运动的状态或方式。 信号——传输信息的载体，是物质，具有能 量。
本章学习要求
完成本章内容的学习后应能做到： 1.了解工程测试的含义及其基本内容 2.了解工程测试技术的工业应用情况 3.了解测试技术学科的最新发展动态 4.了解国内外主要测试仪器、传感器生产厂商
5.了解获取工程测试技术信息的主要资源
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目录
• 1.1 测试技术的基本概念 • 1.2测试技术的工程应用 • 1.3信号的处理、分析 • 1.4 测试技术的发展概况 • 1.5 课程学习要求和建议
➢传感器——将反映被测对象特性的物理量 （如压力、加速度、温度等）检出并转换为 电量，然后传输给中间变换装置；
➢中间变换装置——对接收到的电信号用硬件 电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进 行计算，再将处理结果以电信号或数字信号 的方式传输给显示记录装置；
➢显示记录装置——将测量结果显示出来，提 供给观察者或其它自动控制装置。
衣量传感器——衣物量的多少，决定设定水位的高低。 衣质传感器——衣物重量、织物种类，决定最优洗涤 温度、洗涤时间。
水温传感器——开机时的环境温度和注水结束时的水 温，为模糊推论提供信息。
水质传感器——检测水的硬度，决定添加洗衣粉的量 以期达到最佳洗涤效果。
光传感器——洗涤液的透光率，间接检测洗净程度。 其他传感器——监测漂洗过程中的肥皂沫的变化决定 漂洗的次数；监测干衣过程中衣物电阻值的变化，决 定烘干时间。
1.2.2 设备运行状态监控系统
对关键设备运行状态实施24小时实时动态 监测，可以及时、准确地掌握它的变化趋势 ，为工程技术人员提供详细、全面的机组信 息，是实现设备事后维修或定期维修向预测 维修转变的基础。
某火力发电厂30MW汽轮发电机组的计算机设备运行 状态监测系统原理框图
1.2.3 家电产品中的传感器
在家电产品设计中，人们大量应用了传感 器和测试技术来提高产品的性能和质量。例如 全自动洗衣机以人们洗衣操作的经验作为模糊 控制的依据，采用多种传感器将洗衣状态信息 检测出来，并将这些信息送到微电脑中，经微 电脑处理后，选择出最佳的洗涤参数，对洗衣 全过程进行自动控制，达到最佳的洗涤效果。
全自动洗衣机中的滚筒液面高度自动检测
轴承故障检测系统原理图
• 传感器——加速度计，轴承振动信号 电信号
• 中间变换装置——由带通滤波器、A/D变换和 计算机中的FFT分析软件三部分组成；
（1） 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；
（2） 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；
（3） FFT（快速傅里叶变换）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。
• 显示记录装置——计算机显示器，显示频谱。
。
1.2 测试技术的工程应用
1.2.1 产品质量测量
在汽车、机床等设备和电机、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。
发动机测量参数——润滑油温度、 冷却水温度、润滑 油压力、燃油压力以及每分钟的转速等
1.1 测试技术的基本概念
1.1.1简介 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。
测试技术是进行各种科学实验研究和生 产过程参数检测等必不可少的手段，它起着 类似人的感觉器官的作用。通过测试可以揭 示事物的内在联系和发展规律，从而去利用 它和改造它，推动科学技术的发展。