工程測量技術(shù)-第1章緒論

工程測試技術(shù)MeasurementandTestforEngineering工程測試技術(shù)課程的地位、目的和任務(wù)學(xué)科基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生獲得工程中測試技術(shù)的基本理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生工程測試能力，特別是分析、選用測試系統(tǒng)和裝置進(jìn)行科學(xué)實(shí)（試）能力。工程測試技術(shù)相關(guān)課程：動(dòng)力類專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課及專業(yè)課，如“電工學(xué)與電子技術(shù)，數(shù)據(jù)采集與處理，自動(dòng)控制，航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、試驗(yàn)技術(shù)，內(nèi)燃機(jī)原理、構(gòu)造、試驗(yàn)技術(shù)”等課程，以及“專業(yè)課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)”等教學(xué)環(huán)節(jié)。工程測試技術(shù)課程主要內(nèi)容工程測試技術(shù)導(dǎo)論：工程測試的目的、任務(wù)、基本內(nèi)容和方法測量系統(tǒng)的組成及基本特性測量誤差理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理測量信號分析理論和方法典型工程參數(shù)的測量測量系統(tǒng)的組成及基本特性系統(tǒng)組成：傳感器、信號調(diào)理及放大器、記錄設(shè)備、信號處理與分析設(shè)備、計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備等環(huán)節(jié)的原理、工作特性和使用方法。基本特性：包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性靜態(tài)特性：靈敏度、線性度、遲滯、精度等級等。動(dòng)態(tài)特性：數(shù)學(xué)模型、頻響特性、動(dòng)態(tài)特性分析等。測量誤差理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理誤差的基本概念，表示方法，隨機(jī)誤差的估算，系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除，粗大誤差的剔除，函數(shù)誤差與誤差傳遞，不等精度測量，誤差合成。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，一元線性回歸，圖表表示與公式表示等。測量信號分析理論和方法信號處理與分析技術(shù)總論周期信號與非周期信號隨機(jī)信號（描述方法，幅值域，時(shí)延域，頻率域，相關(guān)函數(shù)，功率譜密度函數(shù)等。）工程參數(shù)的測量壓力測量溫度測量流量測量振動(dòng)測量應(yīng)力測量課程實(shí)驗(yàn)熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)：綜合型必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，側(cè)重于靜態(tài)參數(shù)測量。振動(dòng)測量與信號分析實(shí)驗(yàn)綜合型必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，側(cè)重于動(dòng)態(tài)參數(shù)測量。教材及主要參考書教材：1)《熱工與氣動(dòng)參數(shù)測量》林其勛主編，西北工業(yè)大學(xué)出版社，1995年2)《航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度振動(dòng)測試技術(shù)》李其漢，胡碧剛，徐志懷編著，北京航空航天大學(xué)出版社，1995年3)《測試技術(shù)》賈民平，張洪亭，周劍英，高等教育出版社，2006年主要參考書：3）《機(jī)械測試系統(tǒng)原理與應(yīng)用》秦樹人等編著，科學(xué)出版社，2005年4)《工程測試基礎(chǔ)》胡均安，曾光奇主編，華中理工大學(xué)出版社，2000年5）《工程測試與信息處理》盧文祥，杜潤生，華中理工大學(xué)出版社，1999年6)《工程測試技術(shù)手冊》林宗虎編著，化學(xué)工業(yè)出版社，1997年7)《檢測技術(shù)》北京航空學(xué)院編，航空專業(yè)教材編審組，1983年第一章:工程測試技術(shù)導(dǎo)論一.測量的定義

測量是對被測對象進(jìn)行檢出、變換、分析、處理、判斷、控制、顯示的綜合過程。

測量是采用專門的技術(shù)工具通過實(shí)驗(yàn)和（或）計(jì)算，對被測對象收集信息(如被測量的大小和符號,變化曲線、圖表等）的過程。測量的目的：在限定時(shí)間內(nèi)正確地收集被測對象的未知信息，以便掌握該對象的特性、規(guī)律或者控制某個(gè)過程。測試技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用檢定產(chǎn)品的質(zhì)量。在實(shí)際工作中為老產(chǎn)品的合理改進(jìn)和新產(chǎn)品的開發(fā)提供客觀的依據(jù)。科研中為科學(xué)工作者驗(yàn)證老理論和發(fā)展新理論提供有力的手段。監(jiān)視或控制生產(chǎn)過程的運(yùn)行條件，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，是自動(dòng)化生產(chǎn)、控制的基礎(chǔ)。實(shí)例實(shí)例航天醫(yī)學(xué)二.測量技術(shù)分類1.直接測量與間接測量直接測量：采用已標(biāo)定好的測量儀表，直接對某個(gè)未知量進(jìn)行測量，讀取測量值。如采用磁電式儀表測電流、電壓；用彈簧管壓力表測量壓力等。間接測量：首先確定被測量的函數(shù)關(guān)系式，然后采用已標(biāo)定好的測量儀表測量函數(shù)關(guān)系式中的有關(guān)量，最后代入函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，獲得被測值。如測量電流，根據(jù)歐姆定律：先測電壓U，再測電阻R，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電流I。間接測量間接測量2.電測量與非電測量根據(jù)被測量為電量/非電量，測量技術(shù)分為電測量：電流、電壓、電功率、電阻、電容、電感、品質(zhì)因數(shù)、功率因數(shù)、增益、頻率及相位等。非電測量：電量以外的一切參量，如物理量：溫度、壓力、速度、加速度、位移、比重、濕度、流量、亮度等；幾何量：長度、體積、形狀等；化學(xué)量：物質(zhì)成分、酸堿度等3.非電量電測法定義：將非電量通過傳感器或測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電量的測量，稱為非電量電測法。優(yōu)點(diǎn)：（5個(gè)方面）1).可以將不同的被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成相同的電量,因而可使用相同的儀器;2).輸出的電信號可作遠(yuǎn)距離傳輸,利于遠(yuǎn)距離操作與自動(dòng)控制;3).可以對參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量,測量記錄其瞬時(shí)值與變化過程;4).在檢測微弱信號及瞬態(tài)過程方面有突出優(yōu)點(diǎn);5).由于可輸出電量信號,易于和后續(xù)數(shù)據(jù)處理儀器或計(jì)算機(jī)連用,從而能對復(fù)雜的測量結(jié)果進(jìn)行分析、運(yùn)算及處理。因此，在現(xiàn)代測試技術(shù)中，非電量電測法應(yīng)用很廣。三.非電量電測系統(tǒng)的構(gòu)成與發(fā)展基本構(gòu)成被測信號傳感器信號調(diào)節(jié)器記錄顯示儀器傳感器：感受被測信號，并將它變換成電壓（或電流）信號或電路參量（電阻、電容、電感等）信號輸出。具有敏感功能及非電量變換到電量的功能。信號調(diào)節(jié)器：將傳感器輸出的電信號變換成記錄顯示儀器所需要的標(biāo)準(zhǔn)電壓（或電流）信號，輸送到記錄及顯示儀器，或送入伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行記錄、指示與控制。記錄顯示儀器：將表示被測量大小的電量進(jìn)行記錄與顯示。測試信號數(shù)字化處理物理信號對象傳感器電信號放大調(diào)制電信號A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號計(jì)算機(jī)顯示D/A轉(zhuǎn)換電信號控制物理信號四.現(xiàn)代測量儀器的主要技術(shù)特征一.測量儀器發(fā)展進(jìn)程、趨勢 1 十八世紀(jì)初：基于物理定律的模擬儀表；2 十九世紀(jì)初：基于電子管，采用電子技術(shù)和控制技術(shù)的電子儀表；3 五十年代：基于集成電路和電子技術(shù)的數(shù)字儀表4 七十年代：基于計(jì)算機(jī)的智能儀器5 九十年代及二十一世紀(jì)初：信息虛擬儀器二.現(xiàn)代測量儀器的主要技術(shù)特征1.現(xiàn)代測量儀器是信息處理機(jī)器。2.MACCCI（數(shù)學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)、控制、通信和集成電路技術(shù)）是現(xiàn)代測量儀器設(shè)計(jì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。3.計(jì)算機(jī)在測量儀器中的應(yīng)用給儀器設(shè)計(jì)帶來了革命性的變化，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)決定了測量儀器的核心結(jié)構(gòu)。4.軟件已成測量學(xué)科的關(guān)鍵性問題。5.模型化測量方法和測量結(jié)果的符號化表示是測量信息處理的前沿課題。6.現(xiàn)代測量儀器硬件變得越來越規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一，軟件變得越來越豐富、強(qiáng)大和靈活。模