0绪论1测试系统(汽车试验学)
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第一章 概论
一.测试技术
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。
以确定被测参数之值为目的的一系列操作叫测试，与 之对应的技术叫测试技术
例1：测量黑板的面积，先要测量长宽再求积， 这一系列操作均为确定被测黑板面积的值，与之 对应的技术叫测试技术.
静态特性：被测试量不随时间变化或变化很缓慢 时，测试系统的输入——输出关系。
动态特性：被测试量随时间变化时，测试系统的 输入——输出关系。
信号的构成及分解
构成
测试工作研究的对象是信号，了解构成 信号的基本元素对于了解信号的性质是 十分重要的。就像了解物质的元素、种 类及含量对于了解物质的性质至关重要 一样
二、对测试系统的要求及其主要特性
基本要求：系统具有单值的、确定的输入—输出 关系，其中以输出和输入呈线性关系为最佳。
线性 y
线性 y
非线性 y
x
x
x
基本特性
单向系统：测试系统对被测量的反作用影响可以 忽略。（非接触式测试能满足要求）。
(例如：电流测量）
线性系统：即输出与输入是线性关系。（实际测 试系统不可能在较大工作范围内保持线性）
xT
(t)
4
sin(2f0t)
1 3
s
in(6f
0t
)
........
1 sin(2k 2k 1
1)2f
0t
以频率f为横坐标，以正弦函数的幅值为纵坐标，
绘出的频谱图为:
Hale Waihona Puke Baidu由该图可知
周期函数的频谱是离散的;
任给一频率，小于等于该频率的的正弦函数的个数是有 限的;
x(f)
f
由频谱图可知:
非周期函数的频谱是连续的;
与频率对应的纵坐标是正弦函数的幅值.
非周期函数的分解（傅氏变换）
h x(t) 0
t T t T
h X(t)
-T
0T
对上式进行傅里叶变换
x( f ) x(t)e j2ft dt T x(t)e j2ft dt 2hT sin 2fT
T
2fT
水是由碳和氢两种元素构成的，食盐是 由钠和氯两种元素构成的，生石灰是由 钙和氧两种元素构成的等等。知道了构 成某一物质的元素及含量就可以知道该 物质的性质，因此，工业上常采用化学 分析的手段来了解物质的成分，指导工 业生产。
信号是否也是由基本元素构成的呢？
信号的基本元素是正弦信号。
ASinω其中A代表含量, ω代表元素种类，即 一种频率的正弦信号，代表一种元 素，可见信 号的元素种类是无限的
为提高测量精度、增加信号传输、处理、存储、显 示的灵活性和提高测试系统的自动化程度，以利于 和其它控制环节一起构成自动化测控系统，在测试 中通常先将被测对象输出的物理量转换为电量，然 后再根据需要对变换后的电信号进行处理，最后以 适当的形式显示、输出。
测试系统一般由传感器、中间变换装置和显示记 录装置组成。
二.测试技术的应用
产品质量测量
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
汽车制造厂发动机测试系统原理，发动机测量参 数包括润滑油温度、冷却水温度、润滑油压力、 燃油压力以及每分钟的转速等。
.
设备运行状态监控系统
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。
数据处理器：将记录的信号按测试目的与要求提取其有用 信息，通过专用计算机进行分析、处理，如概率统计分析、 相关分析、功率谱分析和传递特性分析等。
定度与校准设备：是测试系统的附加设备。测试前要对传 感器及测试系统确定其输入与输出物理量转换关系的定度 曲线，并根据种较高准确度的参考仪器进行校准，确定整 个测试系统的精度。
家电产品
全自动洗衣机中的滚筒液面高度自动检测
测试技术在军事上的运用
机载雷达 声纳
二战初期，德国人凭借潜艇优势，击沉英美大量 运输船只、军舰，但随着声纳技术的出现，潜艇 的优势逐渐消失，最后被消灭． 可以毫不夸张的说一个国家测试水平的高低，决 定着该国军事实力的强弱 ．
地质方面的运用
例二测量炉温之值
炉 传感器 放大器
显示
A/D
计算机
记录
为了测量炉温，要先安装传感器、放大器、A/D转 换器，计算机显示器、记录器，这一系列操作均 为确定炉温之值，与之对应的技术叫测试技术
简单的测试系统可以只有一个模块，如下图所示 的玻璃管温度计。
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。
信号的分解
周期信号的分解（傅里叶级数）
对于周期信号只要符合狄氏条件，就可以用
傅里叶级数分解成正弦信号。
例, 周期方波 xT (t) x(t nT )
1
xT (t)
1
0tT 2
T t0 2
在区间
T 2
,
T 2
的函数
t
-T
T
用傅里叶级数展开后
地震法探油
炸药
油田
测震仪
医学方面 听诊器、血压计、温度表、X光机、B超、 心电图、脑电图、CT、各种生化分析仪 器都是测试技术在医学方面的应用，由于 这些设备的应用提高了确诊率，给病人带 来福音.
总之，可以说没有测试就没有科学，科学 就是禾加斗组成的，禾是谷子斗是量具， 意为用量具测量谷子叫测量.
被测 传感器 非电
量
信号 调节器
记录器
定度 设备
校准设 备
数据处 理及其 外围设
备
传感器：将其输入的被测非电物理量转换成电信号。
信号调节器：将电信号变换成传输不失真且便于记录、处 理的电信号。如信号源的阻抗变换，信号的放大、衰减与 波形变换，信号滤波，多路信号切换等。
显示和记录器：记录或显示信号调节器输出的信号。显示 必要的数据变化图形，供直接观察分析，或将其记录保存， 供后续仪器分析、处理。
第二章 测试装置的技术特性
第一节 测试的基本概念
一、测试系统的组成
测试的基本任务是获取有用的信息 。 信息是蕴涵在某些随时间或空间变化的物理量。 信号就其具体的物理性质而言，有位移信号、速
度信号、加速度信号、力信号、光信号和电信号 等。 测试技术中将信号统一抽象为时间的函数。
测试系统的组成框图
一.测试技术
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。
以确定被测参数之值为目的的一系列操作叫测试，与 之对应的技术叫测试技术
例1：测量黑板的面积，先要测量长宽再求积， 这一系列操作均为确定被测黑板面积的值，与之 对应的技术叫测试技术.
静态特性：被测试量不随时间变化或变化很缓慢 时，测试系统的输入——输出关系。
动态特性：被测试量随时间变化时，测试系统的 输入——输出关系。
信号的构成及分解
构成
测试工作研究的对象是信号，了解构成 信号的基本元素对于了解信号的性质是 十分重要的。就像了解物质的元素、种 类及含量对于了解物质的性质至关重要 一样
二、对测试系统的要求及其主要特性
基本要求：系统具有单值的、确定的输入—输出 关系，其中以输出和输入呈线性关系为最佳。
线性 y
线性 y
非线性 y
x
x
x
基本特性
单向系统：测试系统对被测量的反作用影响可以 忽略。（非接触式测试能满足要求）。
(例如：电流测量）
线性系统：即输出与输入是线性关系。（实际测 试系统不可能在较大工作范围内保持线性）
xT
(t)
4
sin(2f0t)
1 3
s
in(6f
0t
)
........
1 sin(2k 2k 1
1)2f
0t
以频率f为横坐标，以正弦函数的幅值为纵坐标，
绘出的频谱图为:
Hale Waihona Puke Baidu由该图可知
周期函数的频谱是离散的;
任给一频率，小于等于该频率的的正弦函数的个数是有 限的;
x(f)
f
由频谱图可知:
非周期函数的频谱是连续的;
与频率对应的纵坐标是正弦函数的幅值.
非周期函数的分解（傅氏变换）
h x(t) 0
t T t T
h X(t)
-T
0T
对上式进行傅里叶变换
x( f ) x(t)e j2ft dt T x(t)e j2ft dt 2hT sin 2fT
T
2fT
水是由碳和氢两种元素构成的，食盐是 由钠和氯两种元素构成的，生石灰是由 钙和氧两种元素构成的等等。知道了构 成某一物质的元素及含量就可以知道该 物质的性质，因此，工业上常采用化学 分析的手段来了解物质的成分，指导工 业生产。
信号是否也是由基本元素构成的呢？
信号的基本元素是正弦信号。
ASinω其中A代表含量, ω代表元素种类，即 一种频率的正弦信号，代表一种元 素，可见信 号的元素种类是无限的
为提高测量精度、增加信号传输、处理、存储、显 示的灵活性和提高测试系统的自动化程度，以利于 和其它控制环节一起构成自动化测控系统，在测试 中通常先将被测对象输出的物理量转换为电量，然 后再根据需要对变换后的电信号进行处理，最后以 适当的形式显示、输出。
测试系统一般由传感器、中间变换装置和显示记 录装置组成。
二.测试技术的应用
产品质量测量
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
汽车制造厂发动机测试系统原理，发动机测量参 数包括润滑油温度、冷却水温度、润滑油压力、 燃油压力以及每分钟的转速等。
.
设备运行状态监控系统
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。
数据处理器：将记录的信号按测试目的与要求提取其有用 信息，通过专用计算机进行分析、处理，如概率统计分析、 相关分析、功率谱分析和传递特性分析等。
定度与校准设备：是测试系统的附加设备。测试前要对传 感器及测试系统确定其输入与输出物理量转换关系的定度 曲线，并根据种较高准确度的参考仪器进行校准，确定整 个测试系统的精度。
家电产品
全自动洗衣机中的滚筒液面高度自动检测
测试技术在军事上的运用
机载雷达 声纳
二战初期，德国人凭借潜艇优势，击沉英美大量 运输船只、军舰，但随着声纳技术的出现，潜艇 的优势逐渐消失，最后被消灭． 可以毫不夸张的说一个国家测试水平的高低，决 定着该国军事实力的强弱 ．
地质方面的运用
例二测量炉温之值
炉 传感器 放大器
显示
A/D
计算机
记录
为了测量炉温，要先安装传感器、放大器、A/D转 换器，计算机显示器、记录器，这一系列操作均 为确定炉温之值，与之对应的技术叫测试技术
简单的测试系统可以只有一个模块，如下图所示 的玻璃管温度计。
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。
信号的分解
周期信号的分解（傅里叶级数）
对于周期信号只要符合狄氏条件，就可以用
傅里叶级数分解成正弦信号。
例, 周期方波 xT (t) x(t nT )
1
xT (t)
1
0tT 2
T t0 2
在区间
T 2
,
T 2
的函数
t
-T
T
用傅里叶级数展开后
地震法探油
炸药
油田
测震仪
医学方面 听诊器、血压计、温度表、X光机、B超、 心电图、脑电图、CT、各种生化分析仪 器都是测试技术在医学方面的应用，由于 这些设备的应用提高了确诊率，给病人带 来福音.
总之，可以说没有测试就没有科学，科学 就是禾加斗组成的，禾是谷子斗是量具， 意为用量具测量谷子叫测量.
被测 传感器 非电
量
信号 调节器
记录器
定度 设备
校准设 备
数据处 理及其 外围设
备
传感器：将其输入的被测非电物理量转换成电信号。
信号调节器：将电信号变换成传输不失真且便于记录、处 理的电信号。如信号源的阻抗变换，信号的放大、衰减与 波形变换，信号滤波，多路信号切换等。
显示和记录器：记录或显示信号调节器输出的信号。显示 必要的数据变化图形，供直接观察分析，或将其记录保存， 供后续仪器分析、处理。
第二章 测试装置的技术特性
第一节 测试的基本概念
一、测试系统的组成
测试的基本任务是获取有用的信息 。 信息是蕴涵在某些随时间或空间变化的物理量。 信号就其具体的物理性质而言，有位移信号、速
度信号、加速度信号、力信号、光信号和电信号 等。 测试技术中将信号统一抽象为时间的函数。
测试系统的组成框图