机械工程测试技术基础教学.ppt

机械工程测试技术基础教学*教学目的和要求测试技术是工科院校机械类各专业本科生一门重要的技术基础课，内容包括传感器、测量电路、测试系统的特性，信号分析与数据处理。通过本课程的学习：掌握传感器的原理、特点及应用，常用测试系统和测量电路以及信号分析的基本原理和分析方法。为后续课程打好基础。第2页,共27页，星期六，2024年，5月*课程内容第一章绪论第二章信号及其描述第三章测试装置的基本特性第四章常用传感器与敏感元件第五章信号的调理与记录第六章信号处理初步第七章测试技术的工程应用第3页,共27页，星期六，2024年，5月*第一章绪论了解测试的基本概念掌握信号和信息的关系理解测试的基本内容与任务理解测试系统的组成及各环节功能掌握信号的分析方法了解测试信息处理技术的发展方向本章要点：第4页,共27页，星期六，2024年，5月*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提出，并加以度量，为确定量值而进行的试验过程；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。它是对未知事物探索性的认识过程。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。第5页,共27页，星期六，2024年，5月*二、测试的基本概念测试：具有试验性的测量试验：对未知事物探索性的认识过程测量：为确定量值而进行的试验过程计量：实现单位统一和量值准确可靠为目的。第6页,共27页，星期六，2024年，5月*三、信息和信号1.信息物质所固有，客观存在或运动状态的特征非物质，不具有能量，传输依靠物质和能量2.信号信息的载体。信息蕴含于信号之中。信号是物质具有能量。第7页,共27页，星期六，2024年，5月*四、测试技术的内容1.测试技术的内容测量原理：实现测量所依据的物理、化学、生物等现象及有关定律。测量方法：分为直接或间接测量、接触或非接触测量、破坏或非破坏测量测量系统数据处理第8页,共27页，星期六，2024年，5月*五、测试系统的组成测试过程：首先利用酒精（敏感元件）检测出被测对象温度变化并将其转换成自身体积的变化（热胀冷缩），然后经过等截面的中空玻璃管（中间变换器）再转换成高度的变化（分析处理），最后由外面的刻度线显示出测试结果（显示、记录）并提供给观察者或输入后续的控制系统。被测对象信号输入输出观察者显示结果：刻度线变换：VH玻璃管敏感元件：酒精第9页,共27页，星期六，2024年，5月*五、测试系统的组成第10页,共27页，星期六，2024年，5月*五、测试系统的组成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）选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分第11页,共27页，星期六，2024年，5月*五、测试系统的组成2、信号变换部分检出信号适合于分析和处理的信号信号调理电路阻抗变换----输出阻抗很高时；电压/电流（V/A）转换----需要电流输出时；信号放大----输出信号微弱时；噪声抑制----信号淹没在噪声中；模拟/数字（A/D）转换----需要输出数字信号时第12页,共27页，星期六，2024年，5月*五、测试系统的组成3、分析处理部分功能：管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换不断注入新内容----检测系统的研究中心4、通信接口与总线部分计算机系统----强大问题分析能力、复杂系统的实时控制自动化、智能化接口---分系统和上位机之间/分系统之间交换信息第13页,共27页，星期六，2024年，5月*五、测试系统的组成2、测试过程和测试系统的组成根据测试任务复杂程度的不同，测试系统中传感器、中间变换装置和显示记录装置等每个环节又可由多个模块组成。例如，下图所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由带通滤波器、A/D变换和计算机中的FFT分析软件三部分组成