測試技術緒論

1、測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論機械工程測試技術基礎機械工程測試技術基礎武漢科技大學 機械自動化學院冶金機械教研室楊丹 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1 測試的含義 1.2測試技術在機械工程中的作用 1.3測試技術的發(fā)展動向 1.4課程的性質(zhì)和任務 1.5測量的基礎知識 1.6小結(jié)測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論1.1 測試的含義測試的含義 測試是人們認識客觀事物的方法。測試技術泛測試是人們認識客觀事物的方法。測試技術泛指指測量測量和和試驗試驗兩個方面的技術。兩個方面的技術。 測量測量的過程或行為就是進行一個被測量與一個預的過程或行為就是進行一個被測量與一個預定標準之間的

2、定量的比較，從而獲得被測對象的數(shù)值定標準之間的定量的比較，從而獲得被測對象的數(shù)值結(jié)果。被測量表示被觀察和被量化的特定物理參數(shù)，結(jié)果。被測量表示被觀察和被量化的特定物理參數(shù)，這個物理參數(shù)稱為測量過程的輸入量。這個物理參數(shù)稱為測量過程的輸入量。 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論例一、確定某人的身高例一、確定某人的身高 通常采用標準長度的米尺(一個預定標準)對其進行測量，通過被測量與預定標準之間的定量比較，從而得到此人實際的身高(被測對象的數(shù)值結(jié)果)。 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論 試驗是機械工程基礎研究、產(chǎn)品設計和研發(fā)的重要環(huán)節(jié)。在現(xiàn)代機電設備的研發(fā)和創(chuàng)新設計、老產(chǎn)品改造以及機電產(chǎn)品全壽命的各

3、個過程的研究中，試驗研究是不可缺少的環(huán)節(jié)。測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論例二、汽車乘坐舒適性的臺架試驗例二、汽車乘坐舒適性的臺架試驗 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論 靜態(tài)測量：所測物理量不隨時間改變。 （如：機械制造中通過對零件的 測量來獲得制造誤差）工程測量 動態(tài)測量：所測物理量是時間的 函數(shù)（本課的重點）。測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論信息：信息：事物運動的狀態(tài)和方式。不是物質(zhì)，不具有能事物運動的狀態(tài)和方式。不是物質(zhì)，不具有能量，卻是物質(zhì)所固有的，是其客觀存在或運動狀態(tài)量，卻是物質(zhì)所固有的，是其客觀存在或運動狀態(tài)的特征。信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。的特征。信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。

4、信號：信號：具有能量，是某種具體的物理量。信號的變化具有能量，是某種具體的物理量。信號的變化則反映了所攜帶的信息的變化。則反映了所攜帶的信息的變化。（如：古代狼煙）（如：古代狼煙）測試工作的目的測試工作的目的 獲取研究對象中有用的信息，而信息又蘊涵于信獲取研究對象中有用的信息，而信息又蘊涵于信號之中?？梢?，測試工作始終都需要與信號打交道，號之中?？梢?，測試工作始終都需要與信號打交道，包括信號的獲取、信號的調(diào)理和信號的分析等。包括信號的獲取、信號的調(diào)理和信號的分析等。 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論非電量電測法非電量電測法 鋼板厚度的機械測量法 表面粗糙度的光測量法 機械工程測試信號往往是機械

5、量，機械工程測試信號往往是機械量，(狹義范圍狹義范圍)包括與運動、力和包括與運動、力和溫度有關的物理量，如位移、速度、加速度、力、力矩、壓力、溫度有關的物理量，如位移、速度、加速度、力、力矩、壓力、功率、流量、溫度等。為了測試工作的方便，往往需要把被測功率、流量、溫度等。為了測試工作的方便，往往需要把被測試的機械量信號轉(zhuǎn)換成其他形式的信號來處理。根據(jù)被測信號試的機械量信號轉(zhuǎn)換成其他形式的信號來處理。根據(jù)被測信號的轉(zhuǎn)換方式，又可以把測試分成機械測量法、光測量法、氣測的轉(zhuǎn)換方式，又可以把測試分成機械測量法、光測量法、氣測量法、液測量法和電測量法等。量法、液測量法和電測量法等。 測試技術基礎測試技術

6、基礎緒論緒論非電量電測法系統(tǒng)的構成非電量電測法系統(tǒng)的構成 非電量電測法的測試系統(tǒng)框圖非電量電測法的測試系統(tǒng)框圖 被測被測對象對象觀察觀察者者激勵激勵裝置裝置標標定定裝裝置置測量測量裝置裝置傳傳感感器器物理量物理量信信號號調(diào)調(diào)理理電量電量信信號號處處理理 電量電量顯顯示示記記錄錄電量電量/ /數(shù)字量數(shù)字量反饋控制反饋控制測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論1.2 測試技術在機械工程中的作用測試技術在機械工程中的作用 在工程領域，科學實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量在工程領域，科學實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術。測試技術應用涉及到航天、控制等，都離不開測試技術。測試技術應用涉及到

7、航天、機械、電力、石化和海洋運輸?shù)让恳粋€工程領域。機械、電力、石化和海洋運輸?shù)让恳粋€工程領域。 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論 工程測量的應用場合：被測對象正常工作情況下進行測量，主要用于設備狀態(tài)監(jiān)測，故障診斷以及設備控制。人為制造激勵（程序載荷），通過測量得到系統(tǒng)的固有特性，主要用于系統(tǒng)動態(tài)特性的測試。測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論測量系統(tǒng)的用途框圖：測量系統(tǒng)的用途框圖：過程或系統(tǒng)測 試 裝 置接 口接 口數(shù)字控制器輸入被控制量b）產(chǎn)品開發(fā)與工程試驗測量裝置處理與分析設計參數(shù)a）運行中的機器或系統(tǒng)測量裝置分析與診斷被檢測量c）a)產(chǎn)品開發(fā)與工程試驗過程 b)過程與系統(tǒng)控制 c)監(jiān)測與診斷

8、測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論敏感元件轉(zhuǎn)換元件調(diào)理電路顯示接口（數(shù)字化）計算機分析結(jié)果存儲產(chǎn)品設計反 饋 、 控 制或檢測診斷傳感器測量系統(tǒng)的一般構成測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論 數(shù)字化過程數(shù)字化過程：傳感器傳感器將被測物理量檢出并轉(zhuǎn)換為電量，信將被測物理量檢出并轉(zhuǎn)換為電量，信號為模擬信號，中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進行號為模擬信號，中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經(jīng)分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進行變換后用軟件進行信號分析信號分析。 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論1.3 測試技術的發(fā)展動向測試技術的發(fā)展動向 現(xiàn)代生產(chǎn)的

9、發(fā)展和工程科學研究對測試及相關技術的需求極大地推動了測試技術的發(fā)展，現(xiàn)代物理學、信息科學、計算機科學、電子與微機械電子科學與技術的迅速發(fā)展又為測試技術的發(fā)展提供了知識和技術支持。發(fā)展：發(fā)展：(1)新原理新技術在測試技術中的應用。(2)新型傳感器的出現(xiàn)。（集成化、微型化、智能化等）(3)測試系統(tǒng)與虛擬儀器的應用 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論1.4 課程的性質(zhì)和任務課程的性質(zhì)和任務學生在學完本課程后應具有下列幾方面的知識：學生在學完本課程后應具有下列幾方面的知識： (1) 掌握信號的時域和頻域的描述方法，形成明確的信號頻譜結(jié)掌握信號的時域和頻域的描述方法，形成明

10、確的信號頻譜結(jié)構的概念；掌握譜分析和相關分析的基本原理和方法；掌握數(shù)構的概念；掌握譜分析和相關分析的基本原理和方法；掌握數(shù)字信號分析中一些最基本的概念和方法。字信號分析中一些最基本的概念和方法。(2) 掌握測試系統(tǒng)基本特性的評價方法和不失真測試條件，并能掌握測試系統(tǒng)基本特性的評價方法和不失真測試條件，并能正確地進行測試系統(tǒng)的分析和選擇。掌握一、二階系統(tǒng)的動態(tài)正確地進行測試系統(tǒng)的分析和選擇。掌握一、二階系統(tǒng)的動態(tài)特性及其測定方法。特性及其測定方法。(3) 了解常用傳感器、常用信號調(diào)理電路和記錄儀器的工作原理了解常用傳感器、常用信號調(diào)理電路和記錄儀器的工作原理和性能，并能進行較合理地選用。和性能，

11、并能進行較合理地選用。(4) 對動態(tài)測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，能初步對動態(tài)測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，能初步進行機械工程中某些參數(shù)的測試。進行機械工程中某些參數(shù)的測試。 測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論1.5 測量的基礎知識測量的基礎知識一、量與量綱一、量與量綱量量是指現(xiàn)象、物理或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的一種屬性。是指現(xiàn)象、物理或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的一種屬性。（長度和質(zhì)量就是不同類的量）（長度和質(zhì)量就是不同類的量）量值量值用來定量地表達被測對象相應屬性的大小。（用數(shù)值和計用來定量地表達被測對象相應屬性的大小。（用數(shù)值和計量單位的乘積來表示）量單位的乘積來表示）

12、量綱量綱代表一個實體的確定特征。（長度是一個量綱，厘米是長代表一個實體的確定特征。（長度是一個量綱，厘米是長度的一個單位）度的一個單位）二、法定計量單位二、法定計量單位法定單位法定單位是強制性的，各行業(yè)、各組織都必須遵照執(zhí)行，以確是強制性的，各行業(yè)、各組織都必須遵照執(zhí)行，以確保單位的一致。（七個基本單位、輔助單位和導出單位）保單位的一致。（七個基本單位、輔助單位和導出單位）測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論三、測量、計量、測試三、測量、計量、測試這是三個密切相關的術語測量是指為確定被測對象的量值為目的而進行的實驗過程。計量是指涉及實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。測試是指試驗性質(zhì)的測量，或者測量

13、和試驗的綜合。測量四要素：被測對象、計量單位、測量方法和測量誤差。四、基準與標準四、基準與標準基準: 用來保存、復現(xiàn)計量單位的計量器具。標準: 實現(xiàn)測量工作中檢定工作計量器具的計量器具。測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論四、測量的基本方法四、測量的基本方法測量的基本形式為比較，即將被測量與標準量進行對比。分測量的基本形式為比較，即將被測量與標準量進行對比。分類方法很多，按測量值獲得的方法進行分類：類方法很多，按測量值獲得的方法進行分類：1 直接測量直接測量 無需經(jīng)過函數(shù)關系的計算，直接通過測量儀器得到被測無需經(jīng)過函數(shù)關系的計算，直接通過測量儀器得到被測量值的測量為直接測量。量值的測量為直接測量。

14、 直接比較：直接把被測物理量和標準量作比較。直接比較：直接把被測物理量和標準量作比較。例：例： 天平測物體質(zhì)量天平測物體質(zhì)量 用米尺測量物體長度用米尺測量物體長度 測量導體的電阻測量導體的電阻測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論間接比較：間接比較：利用儀器儀表利用儀器儀表統(tǒng)稱之為測量系統(tǒng)統(tǒng)稱之為測量系統(tǒng)把原始形態(tài)的待測物理量的變化變換成與之保持已知把原始形態(tài)的待測物理量的變化變換成與之保持已知函數(shù)關系函數(shù)關系(通常是線性關系通常是線性關系)的另一種物理量的變化，的另一種物理量的變化，并以人的感官所能接受的形式并以人的感官所能接受的形式(通常是位置的變化通常是位置的變化)，在測量系統(tǒng)的輸出端顯示出來

15、。在測量系統(tǒng)的輸出端顯示出來。 例：例： 水銀溫度計測體溫水銀溫度計測體溫 彈簧測物體的重量彈簧測物體的重量測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論2 2 間接測量間接測量 指在直接測量值的基礎上，根據(jù)已知函數(shù)關系，指在直接測量值的基礎上，根據(jù)已知函數(shù)關系，計算出被測量值的量值的測量。（速度，加速度等）計算出被測量值的量值的測量。（速度，加速度等）3 3 組合測量組合測量 將直接測量值或間接測量值與被測量值之間按已知將直接測量值或間接測量值與被測量值之間按已知關系組合成一關系組合成一組組方程，通過解方程組得到被測量值的方程，通過解方程組得到被測量值的方法。（簡單的動量等）方法。（簡單的動量等）測試技術基礎測試技術基礎緒論緒論 測量的特征：比較 測量可分為：直接測量及間接測量 直接測