1、机械工程测试技术基础,机械工程学院仪器系吕秀贞Tel:2786982 办公室：新实验楼417,一、测试和测量系统 测试技术：测量和试验技术的统称。 试验是机械工程基础研究、产品设计和研发的重要环节。工程试验需要测量，测量系统是工程试验不可缺少的环节测量系统也是机器和生产线的重要组成部分。本教材的主要内容是测量技术和仪器，试验技术不作讨论。,第一节 测试技术概况,绪论,测量和测试的概念：测量以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程；测试具有试验性质的测量，或测量和试验的综合。,测试的目的：为了获取研究对象的状态、运动、特征等方面的有关信息,信息与信号,信息 ：反映一个事物或系统的状态或特性的预
2、先不知的 报导如：刀具发生了磨损、李四病了。信号 ： 信息的表现形式；是信息的载体，信号中包含信息；是传递信息的物理量或函数。如：刀具磨损，切削力会加大；李四病了，可能会发烧；等等。信号不是信息，必须对信号进行分析和处理后才能从信号中获取信息,工程测量的分类：静态测量对不随时间变化的物理量的测量；动态测量对随时间变化的物理量的测量。本书的主要研究对象是动态测量,测量系统的用途(机械工程领域）：测量系统是执行测量任务的传感器、仪器和设备的总称。 产品开发与工程试验：机械工程中的各种工艺过程、工艺设备在改进前需对原有的状况作深入的分析并作出评价，找出改进措施，这就需要测试大量的数据，作出分析、评价
3、和改进的依据；改进后是否达到了预期的要求，也需要进行大量的参数测试来进行分析和评价,控制生产过程中的各种工艺参数：如在自适应控制磨床中，需要连续测定加工过程中的力矩、切削温度、工具的挠度、切削力的大小等参数，由计算机控制以达到最好的加工效果,监视设备运行过程：实时测量的变量被用于过程监视、故障诊断。即通过测试告诉人们是否处于最佳工况，或诊断设备故障的部位和性质。,测量系统的一般构成：,放大、滤波、调制解调等,输出一般为电信号,A/D转换,测量系统用途不同，其组成环节也不同。,非电量电测法的特点：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。 便于信号长距离传输、远程
4、监测及控制。 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。 可测微小信号及瞬变信号（作用时间很短）。 易于与计算机联接，分析处理方便。,被测对象,传感器,信号调节器,记录.显示.分析处理,伺服驱动机构,被测 信号,U、IR、L、C,U、I f,非电量电测系统的组成,简单的测量系统组成,第一章 绪论,各部分的作用：,传感器：感受被测量（非电量）的变化并将其转变为电量。传感器是拾取信号的装置，在非电量电测系统中占有重要位置，它获得信号的正确与否直接影响到测量系统最终输出结果的精度以及测量结果的正确与否。传感器随物理量及变换原理的不同而不同。信号调节器：把传感器或系统中前一环节的
5、输出变成后接仪器所需的电压或电流信号，其组成及功能取决于传感器及后继电路仪器。记录显示仪器：把测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置,二、测试技术的发展概况,1、传感器方面的发展 a)“物性型”传感器大量涌现 结构型传感器依靠传感器结构参量的变化实现信号转变。 物性型传感器依靠敏感元件材料本身的物理化学性质的变化实现信号的转变。,可变磁阻位移传感器,物性型传感器的开发实质是新材料的开发。例如：半导体、陶瓷、光导纤维、磁性材料、“智能材料”等等。,b)集成、智能传感器的开发 集成化传感器同功能的敏感元件排成线型、面型；不同功能的敏感元件集成，测不同参量；传感器与放大、运算、温度补偿等电
6、路的集成。 智能化传感器传感器+嵌入式计算机,嵌入式计算机,智能压力网络传感器,智能倾角RS232传感器,IC总线数字温度传感器,c)生物、化学传感器的开发 利用新发现的生物、化学效应开发出的新型传感器,生物酶血样分析传感器,2、计算机测试系统与虚拟仪器的应用主要内容：传感器网络及仪器总线技术、Internet网与远程测试、测试过程与仪器控制技术，虚拟仪器及其编程等。计算机虚拟仪器技术,(1)传统测量仪器：如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等，其功能主要由硬件实现，出厂时已由制造商定义，用户无权修改。,(2)虚拟仪器：用PC机仪器板卡 代替传统仪器用计算机软件 代替硬件分析电路,虚拟
7、仪器就是在通用计算机上加上软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模。,“软件即仪器”,三、本课程的要求及特点 课程性质：“机械工程测试技术基础”是一门培养学生解决实际工程测量问题能力的技术基础课。 要求：初步掌握动态测试技术的基本知识与技能理论，培养正确选用分析测试装置及系统的能力，为进一步学习、研究和解决机械工程动态测试问题打下基础。学习本科程需要了解和掌握其特点，主要有以下四个方
8、面1、发展快应将主要精力放在掌握动态测试的基本概念、理论以及基本的分析和综合方法上，为以后进一步学习本学科更新、更广泛内容奠定基础。,2、理论性强应特别重视定量内容的物理概念和意义，只有在基本概念理解的基础上，才能对本科程入门和深入，此外对于有关数学内容的把握上应侧重于物理概念的理解和方法的运用上，要防止抽象地研究数学内容本身,3、工具性应能达到的基本要求是“选得准，用得好”4、边缘性 ： 一门综合多学科的边缘性学科要求在学习中主动地对有关学科内容进行回顾复习和联系,四、本课程的教学内容,绪论 第一章 信号及其描述 第二章 测试装置的基本特性 第三章 常用的传感器与敏感元件 第四章 信号调理与记录 第五章 信号处理初步,同学们在学完本课程后应具有下列几方面的知识：1。掌握信号的描述方法；掌握频谱分析和相关分析的基本原理和方法；掌握数字信号分析的一些基本概念。2。掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地运用于测试装置的分析和选择。3。了解常用传感器、信号调理电路和记录显示仪器的工作原理和性能，并能较合理地选用。4。对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于机械工程中某些参数的测量和产品的试验。,
