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测试技术与信号处理 主讲人：刘建慧博士 副教授 先进制造技术研究所 河南理工大学机械与动力工程学院 测试技术概述 1、产品检验和质量控制的重要手段 当机床主轴径向跳动时，相当于两极板间的极距d发生变 化，其电容也发生变化。只要测得此电容的变化，就能 间接知道车床主轴的径向跳动的量值。电容式位移测量 仪是将传感器测得的电容的变化转换为电压的变化，并 进行滤波放大等处理。计算机则通过A／D转换卡，将测 得的电压转换为数字量，再经过分析处理后，将结果通 过所需要的图形成文字显示出来．也可以打印出来。 简单来说，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成 传感器将被测物理量(如噪声,温度) 检出并转换为 电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电 路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号 分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供 给观察者或其它自动控制装置。 最常用的测试方法—电测法 在各种测量中，大量的参量很难用直接测量的方法获得， 需要将它们的变化转换成另外某些参的变化，然后对转换后 的参量进行测量。 测量的方法可以用机械方法、光学方法、电学方法和声 学方法等等。随着微电子技术、半导体超大集成器件的发 展．特别是微型电子计算机技术的成熟，极大的推进了测试 技术的进步，对电量的测量技术已达到比较完美的程度。 由于它的高精确度、高灵敏度、高响应速度，以及低功 耗、结构小、可以速续测量、自动控制和可以方便地与计算 机接口等连接，使之达到了用机械方法和一般光学方法测量 时很难达到的水平，致使电测法(把被测的非电量变换成电量 后，再加以测量)在动、静态测量中得到了广泛的应用。 用电测方法测试时有以下优点： (1) 可以将许多不同的非电量转换成电量加以测 量，从而可以使用相同的测量和记录显示仪 器。 (2) 输出的电量信号可以作远距离传输，有利于 远距离操作和自动控制。 (3) 采用电测法可以对变化中的参数进行动态测 量，因此可以测量和记录其瞬时值及变化过 程。 (4) 易于用许多后续的数据处理分析仪器，特别 是与电子计算机连接。从而能够对复杂的测 量结果进行快速的运算分析处理，以及提供 反馈控制。 六、测试技术在工程技术领域中的应用 * 二、测试系统的基本组成 三、简单的测试系统举例 五、测试技术的发展趋势 六、测试技术在工程技术领域中的应用 四、测试技术的常用方法概述 一、测试的重要作用和意义 随着科技的发展，测试技术已经形成了一门专门的技术科学。人们通过测试获得客观事物的定量概念，以掌握其运动规律。 在某种意义上来说，“没有测试，就没有科学。” 因为人类的各种活动领域中都离不开测试。测试包含着测量和试验两大内容。测量就是把被测系统中的某种信息，如运动物体的位移、速度、加速度检测出来，并加以度量；试验就是通过某种人为的方法，把被测系统所在的许多信息中的某种信息，用专门的装置人为地把它激发出来，加以测量。 因此，测试工作是人们认识客观事物、掌握其内在规律，从而利用并改造世界的重要手段。 一、测试技术的作用与意义 被动检测 主动检测（在线检测） 质量控制领域 2、在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用 故障监测系统 动态监测 保证设备和人员安全提高经济效益 3、自动化系统中不可缺少的组成部分 生产过程： “物流” “信息流” 控制 管理 数量状态趋向 检测 获取信息 分析判断 自动控制 自动化： 信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行 4、检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步 检测手段水平决定科学研究的深度和广度 理论研究成果离不开必要的检测手段 “机遇”号火星车拍摄 火星土壤的显微照片 “勇气”号火星车发回的彩色照片 美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人 生物医学图像分析 医学临床诊断 ： X射线、B超、CT、核磁共振（MRI） 医学影像融合分析 细胞个数统计 CT图像 自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象 ﹤ 二、测试系统基本组成 信息获取 转换 显示和处理 （信号检出部分） （信号变换部分） （分析处理部分、通信接口及总线） 1、信号检出部分 传感器（Sensor）---- 执行检出功能的器件 信号提取（被测量）、传输（信号变换部分） 特点： 1）输出量为电压、电流、频率 2）输出的电信号一般较微弱： 电压 ---- 毫伏级、微伏级；电流 ---- 毫安级、纳安级 3）输出信号与噪声混杂在一起 ----