测试术基础电子教案——第一章 绪论
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2011
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
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，以期达到预 防自然灾害、预报事故、提高劳动生产率、正确计 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。
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、生产监 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、石化和海洋运输 等每一个工程领域。
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 电测法。
1.3.4 非电量电测法系统的构成
电量及非电量 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，物理 量也是多种多样的，这些物理量可大致分 为两大类，即电量与非电量。
电 量：电流I、电压V、电荷Q、电功率W、 电路参数R 、L、C和电信号频率f 等等； 非电量：除电量以外的一切物理量，如高 度、速度、重量、压力、温度等。
：气测量法、
液测量法对环境 条件要求不高， 但由于其可压缩 性和响应较迟缓， 只适宜做静态测 试。
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、灵敏 度高，特别适于动态测试。电测法可以将不同 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。同 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。
(3) 非电量电测法测试系统由测量装置、标定 装置和激励装置组成。
(4) 本课程性质和任务。
思考题
1-1 从古人的角度分析古代烽火也就是 “狼烟”信号包含哪些信息？在现代如果 我们看到远处滚滚而升的浓烟，你可能能 够获得哪些信息？
1-2 结合你的学生和生活等各方面，试举 例说明通过哪些测试，我们能够获取需要 的信息？
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，信 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 动报警和自动诊断系统，就不能组成自动 控制系统，就不能实现自动计量和自动管 理。
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
等。
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：
测量的特征：比较 测量可分为：直接测量及间接测量 直接测量：可分为直接比较、间接比较 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，它所 研究的内容是信息的提取与处理的理论、方 法和技术。
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。
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：天气较冷、某处地震、刀具发生了磨损、李 四病了。
非电量电测法的特点：
1. 使测量仪器统一化，规格化。不同的非电量转 换成相同的电量，使后继仪器标准化。
2. 便于信号长距离传输、远程监测及控制。 3. 对参数进行动态测量（信号随时间变化），可
测量其瞬时值及变化过程。 4. 可测微小信号及瞬变信号（作用时间很短）。 5. 易于与计算机联接，分析处理方便。
如图1.4所示，钢板的厚度通过齿轮齿条机构转变成机械指 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。 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 精度高、稳定性好，但对环境条件要求高。
图 1.6 所示是气动比较仪的工作原理图。中间压力Pi取决 于气源压力PS以及喷孔O1和O2之间的压降。喷孔O2的有效尺 寸随距离d 而变化。当d变化时，压力Pi也会发生变化，这一变 化可以用于尺寸d的测量。
例： ⊙水银温度计测体温 ⊙百度文库簧测物体的重量
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，或随时 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。
如果所测试的信号变化较快，称这种 测试为动态测试。
1.3.3 非电量电测法
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，机械量包括与运 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、 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， 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。
1. 测试技术应用于产品中，提高了产品的 自动化程度及其功能，从而提高了经济 效益。如机电一体化产品就是明显的例 子(如冰箱、洗衣机等)；
2. 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，从而提高经济 效益（自动控制系统中）；
3. 采用自动检测系统进行实时测量及分析产 品性能，采用自动控制系统对产品加工过 程进行实时控制，是提高产品质量的现代 化方法；
1.4 课程的性质和任务
同学们在学完本课程后应具有下列几方面的知识：
(1) 掌握信号的时域和频域的描述方法，形成明确的信号频谱 结构的概念；掌握谱分析和相关分析的基本原理和方法；掌握 数字信号分析中一些最基本的概念和方法。 (2) 掌握测试系统基本特性的评价方法和不失真测试条件， 并能正确地进行测试系统的分析和选择。掌握一、二阶系统 的动态特性及其测定方法。
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。
(3) 了解常用传感器、常用信号调理电路和记录仪器的工 作原理和性能，并能进行较合理地选用。 (4) 对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念， 能初步进行机械工程中某些参数的测试。
1.6 小结
(1) 测试的含义。测试是具有试验性质的测量， 是测量和试验的综合。
(2) 测试方法分类。测量的基本方法分为：直 接比较法和间接比较法；静态和动态测试。 根据信号被传感器变换后的形式不同，又 可将测试方法分为电测法和其他非电测法。
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。
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——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， 并以人的感官所能接受的形式（通常是位置的变 化），在测量系统的输出端显示出来。
1-3 通过收集资料，写一篇关于电子称称 重的非电量电测法系统的简短报告（组成、 测量原理、测量过程等）。
谢谢
信号(信息的表现形式): 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。 如：刀具磨损，切削力会加大；李四病了，可能 会发烧；等等。
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、生产过程
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、
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
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，以期达到预 防自然灾害、预报事故、提高劳动生产率、正确计 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。
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、生产监 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、石化和海洋运输 等每一个工程领域。
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 电测法。
1.3.4 非电量电测法系统的构成
电量及非电量 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，物理 量也是多种多样的，这些物理量可大致分 为两大类，即电量与非电量。
电 量：电流I、电压V、电荷Q、电功率W、 电路参数R 、L、C和电信号频率f 等等； 非电量：除电量以外的一切物理量，如高 度、速度、重量、压力、温度等。
：气测量法、
液测量法对环境 条件要求不高， 但由于其可压缩 性和响应较迟缓， 只适宜做静态测 试。
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、灵敏 度高，特别适于动态测试。电测法可以将不同 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。同 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。
(3) 非电量电测法测试系统由测量装置、标定 装置和激励装置组成。
(4) 本课程性质和任务。
思考题
1-1 从古人的角度分析古代烽火也就是 “狼烟”信号包含哪些信息？在现代如果 我们看到远处滚滚而升的浓烟，你可能能 够获得哪些信息？
1-2 结合你的学生和生活等各方面，试举 例说明通过哪些测试，我们能够获取需要 的信息？
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，信 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 动报警和自动诊断系统，就不能组成自动 控制系统，就不能实现自动计量和自动管 理。
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
等。
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：
测量的特征：比较 测量可分为：直接测量及间接测量 直接测量：可分为直接比较、间接比较 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，它所 研究的内容是信息的提取与处理的理论、方 法和技术。
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。
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：天气较冷、某处地震、刀具发生了磨损、李 四病了。
非电量电测法的特点：
1. 使测量仪器统一化，规格化。不同的非电量转 换成相同的电量，使后继仪器标准化。
2. 便于信号长距离传输、远程监测及控制。 3. 对参数进行动态测量（信号随时间变化），可
测量其瞬时值及变化过程。 4. 可测微小信号及瞬变信号（作用时间很短）。 5. 易于与计算机联接，分析处理方便。
如图1.4所示，钢板的厚度通过齿轮齿条机构转变成机械指 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。 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 精度高、稳定性好，但对环境条件要求高。
图 1.6 所示是气动比较仪的工作原理图。中间压力Pi取决 于气源压力PS以及喷孔O1和O2之间的压降。喷孔O2的有效尺 寸随距离d 而变化。当d变化时，压力Pi也会发生变化，这一变 化可以用于尺寸d的测量。
例： ⊙水银温度计测体温 ⊙百度文库簧测物体的重量
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，或随时 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。
如果所测试的信号变化较快，称这种 测试为动态测试。
1.3.3 非电量电测法
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，机械量包括与运 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、 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， 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。
1. 测试技术应用于产品中，提高了产品的 自动化程度及其功能，从而提高了经济 效益。如机电一体化产品就是明显的例 子(如冰箱、洗衣机等)；
2. 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，从而提高经济 效益（自动控制系统中）；
3. 采用自动检测系统进行实时测量及分析产 品性能，采用自动控制系统对产品加工过 程进行实时控制，是提高产品质量的现代 化方法；
1.4 课程的性质和任务
同学们在学完本课程后应具有下列几方面的知识：
(1) 掌握信号的时域和频域的描述方法，形成明确的信号频谱 结构的概念；掌握谱分析和相关分析的基本原理和方法；掌握 数字信号分析中一些最基本的概念和方法。 (2) 掌握测试系统基本特性的评价方法和不失真测试条件， 并能正确地进行测试系统的分析和选择。掌握一、二阶系统 的动态特性及其测定方法。
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。
(3) 了解常用传感器、常用信号调理电路和记录仪器的工 作原理和性能，并能进行较合理地选用。 (4) 对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念， 能初步进行机械工程中某些参数的测试。
1.6 小结
(1) 测试的含义。测试是具有试验性质的测量， 是测量和试验的综合。
(2) 测试方法分类。测量的基本方法分为：直 接比较法和间接比较法；静态和动态测试。 根据信号被传感器变换后的形式不同，又 可将测试方法分为电测法和其他非电测法。
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。
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——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， 并以人的感官所能接受的形式（通常是位置的变 化），在测量系统的输出端显示出来。
1-3 通过收集资料，写一篇关于电子称称 重的非电量电测法系统的简短报告（组成、 测量原理、测量过程等）。
谢谢
信号(信息的表现形式): 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。 如：刀具磨损，切削力会加大；李四病了，可能 会发烧；等等。
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、生产过程
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、