工程测试技术(第2版-冯凯昉)绪论
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测试技术(第一章 绪论)
本课程主要介绍机械工程、工业自动化、交通等领域中 常见物理量(压力、应变、位移、加速度、温度等）的传感器测 量原理、测量电路原理和信号分析方法。 本课程是培养学生解决实际工程测量问题能力的专业基 础课，具有很强实践性。学习时应充分利用课程所开设实验和 仿真实验。 该课程开设有相关实验。 内容如下
绪 论
轴承振动信号测量
煤气包高度测量
桥梁固频测量
机翼模态分析
索道检测
1、工业自动化中的应用
在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作 用，是其重要组成部分。
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、 嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
工程测试技术
——郭世伟
第一章 绪 论
一、测试技术的基本概念
测试技术是实验科学的一部分，主要研究各 种官作用 测试技术是进行各种科学实验研究和生产过 程参数测量必不可少的手段，通过测试可以揭示 事物的内在联系和发展规律，从而去利用它和改 造它，推动科学技术的发展。 科学技术的发展历史表明，科学上很多新的 发现和突破都是以测试为基础的。同时，其它领 域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方 法和装备，促进了测试技术的发展。
二、测试系统的组成
一般说来，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。
有时还有包括激励装置、通信传输、反馈控制等。 传感器将被测物理量检出并转换为电量，可提 高测量精度和测量的自动化程度，以及便于信息的 记录、存储、传输、分析和处理。 各种常见物理量测量传感器的工作原理和测量 放大电路原理是本课程的一个主要组成部分。
工程技术领域中需要测试的机械量有：压力、力 矩、应变、位移、速度、加速度、温度、流量、液位、 浓度、重量等。 用于生产控制：自动控制技术和测试技术有着密 切的关系，测试装置是自动控制系统中的感觉器官和 信息来源。 用于系统和过程的状态检测、生产监督、故障诊 断等：在科学实验和工业生产过程中，为了及时了解 工艺过程、生产过程和关键设备的状况，需要对反映 实验或生产对象特征的信号采集、分析处理。 （与医疗看病过程类比） 用于工程研究、动态设计中的动态特性试验、产 品开发；等等。
工程测试技术 绪论 课件
G目前测量最高精度是13个ppm，角加速度法测量
测试技术定义
• 测试技术涵义 –是研究客观事物变化规律的方法（手段），是从客观事 物中摄取有关信息的认识过程。运用专门的设备，通过 合适的实验方法和必要的数据处理，求得所研究的有关 信息的量值。
• 测试定义： 是具有 试验 性质的 测量。
Measurement & Test
– 意大利学者郎格(G. Longer)在1975年出版的《信息论： 新趋势和未决问题》一书中定义为：“事物之间的差异， 而
• 较为典型和著名的几个定义：
– 唐李中诗《暮春怀故人》，“梦断美人沉信息，目穿长路倚楼台”， “信息”两个字出现。
– 南宋哲学家、诗人陈亮诗《梅花》：“欲传春信息，不怕雪埋藏” – 唐杜牧《 寄远》，“塞外音书无信息，道傍车马起尘埃”。 – 宋李清照-上枢密韩肖胄诗，“不乞隋珠与和壁，只乞乡关新信息”。
•图
轮速传感器
电子控 制模块
黄 色 -- 速 度传感器 通道
制动压力 调节器
制动踏板
蓝 色 -- 液 压管路
ECU
例3 电机故障诊断 在某电动机生产线上，利用频谱诊断技术实现电动 机在线自动识别、分类的过程。
图 电动机在线识别
例：电机故障诊断实验步骤
• 具体检测步骤如下：
– （1）将装有微型加速度计的测头接触传送 带上运送的电动机；
–时域分析和频域分析（谱分析）。
1.1 测试技术的基本概念
一般说来，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。
信息转换
信息提取
•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。
测试技术定义
• 测试技术涵义 –是研究客观事物变化规律的方法（手段），是从客观事 物中摄取有关信息的认识过程。运用专门的设备，通过 合适的实验方法和必要的数据处理，求得所研究的有关 信息的量值。
• 测试定义： 是具有 试验 性质的 测量。
Measurement & Test
– 意大利学者郎格(G. Longer)在1975年出版的《信息论： 新趋势和未决问题》一书中定义为：“事物之间的差异， 而
• 较为典型和著名的几个定义：
– 唐李中诗《暮春怀故人》，“梦断美人沉信息，目穿长路倚楼台”， “信息”两个字出现。
– 南宋哲学家、诗人陈亮诗《梅花》：“欲传春信息，不怕雪埋藏” – 唐杜牧《 寄远》，“塞外音书无信息，道傍车马起尘埃”。 – 宋李清照-上枢密韩肖胄诗，“不乞隋珠与和壁，只乞乡关新信息”。
•图
轮速传感器
电子控 制模块
黄 色 -- 速 度传感器 通道
制动压力 调节器
制动踏板
蓝 色 -- 液 压管路
ECU
例3 电机故障诊断 在某电动机生产线上，利用频谱诊断技术实现电动 机在线自动识别、分类的过程。
图 电动机在线识别
例：电机故障诊断实验步骤
• 具体检测步骤如下：
– （1）将装有微型加速度计的测头接触传送 带上运送的电动机；
–时域分析和频域分析（谱分析）。
1.1 测试技术的基本概念
一般说来，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。
信息转换
信息提取
•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。
工程测试技术基础一部分绪论精品PPT课件
基理特处处技
础
性 理理 术
工程测试技术基础
华中科技大学机械学院
学习方法
：
工程测试技术基础是一门与材
料科学、微电子书技本术教、材信息技术密 切相关的快速发电展子的教学材科。为弥补 书本教材内容滞并后重于. 学科发展的问 题，在教学内容上我们采编了很多 多媒体素材和案例。
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、
嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
广州中鸣数码的机器狗
1.2 测试技术的工程应用
华中科技大学机械学院
b) AGV自动送货车
超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置 ；红外线色彩传感器运动轨迹和AGV小车位置识别；条 形码传感器，货品识别。
华中科技大学机械学院
工程测试技术基础
康宜华 教授 武新军 副教授 轩建平 副教授
工程测试技术基础
华中科技大学机械学院
课程内容
： 本课程主要介绍工业自动化,环境监测,楼宇控
制,交通等领域中常见物理量(压力、应变、位移
、加速度、温度等）的传感器测量原理、测量电
路原理和信号分析方法。
内容如下
绪信传测模数虚工
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数 包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力 及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试 ，工程师可以了解产品质量。
汽车扭距测量 机床加工精度测量
1.2 测试技术的工程应用
华中科技大学机械学院
4、楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工
作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在 楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温 度监测、电梯运行状况。
础
性 理理 术
工程测试技术基础
华中科技大学机械学院
学习方法
：
工程测试技术基础是一门与材
料科学、微电子书技本术教、材信息技术密 切相关的快速发电展子的教学材科。为弥补 书本教材内容滞并后重于. 学科发展的问 题，在教学内容上我们采编了很多 多媒体素材和案例。
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、
嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
广州中鸣数码的机器狗
1.2 测试技术的工程应用
华中科技大学机械学院
b) AGV自动送货车
超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置 ；红外线色彩传感器运动轨迹和AGV小车位置识别；条 形码传感器，货品识别。
华中科技大学机械学院
工程测试技术基础
康宜华 教授 武新军 副教授 轩建平 副教授
工程测试技术基础
华中科技大学机械学院
课程内容
： 本课程主要介绍工业自动化,环境监测,楼宇控
制,交通等领域中常见物理量(压力、应变、位移
、加速度、温度等）的传感器测量原理、测量电
路原理和信号分析方法。
内容如下
绪信传测模数虚工
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数 包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力 及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试 ，工程师可以了解产品质量。
汽车扭距测量 机床加工精度测量
1.2 测试技术的工程应用
华中科技大学机械学院
4、楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工
作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在 楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温 度监测、电梯运行状况。
工程测试技术第一章绪论PPT课件
11/13/2020
烟雾传感器 亮度传感器 红外人体探测器
19
0 绪论
9）家庭与办公自动化
在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用 了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。
全自动洗衣机中的传感器：
衣物重量传感器，衣质传
感器，水温传感器，水质
传感器，透光率光传感器 (洗净度) 液位传感器，电 阻传感器(衣物烘干检测)。
11/13/2020
31
0 绪论
0.4 测试工作的内容、地位、作用和任务
1）内容： 测量原理
如压电效应、磁电效应、热电效应等。 测量方法
如直接测量或间接测量、电测法或非电测法、模拟量测量或 数字量测量等。 测量系统 数据处理
11/13/2020
32
0 绪论
具体来说，测试技术的研究内容包括：
（动态设计） 2）老产品的技术改造 例如：武器系统的减重设计
11/13/2020
8
0 绪论
在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时， 必须对其性能质量进行测量和出厂检验。
汽车扭距测量
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数 包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力 及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试， 工程师可以了解产品质量。
0 绪论
测试： 测量 试验
[Mendelyeev,Dmitry Ivanovich]
具有试验性质的测量。
什么是工程测试技术？
0 绪论
工程测试技术是信息技术的重要组成部分，它所研究的内容 是信息的提取与处理的理论、方法和技术。
具体讲：就是利用现代测试手段对工程中的各种物理信 号，特别是随时间变化的动态物理信号进行检测、试验、分 析，并从中提取有用信息的一门新兴技术。
《工程测试技术》课程教学大纲
《工程测试技术》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：工程测试技术英文名称：Engineering Testing Technology二、课程代码及性质课程代码: 820962课程性质:学科大类基础课,必修课三、学时与学分总学时：32（理论学时：32学时；实践学时：0学时）学分：2四、先修课程概率论及数理统计、复变函数、电工电子技术、模拟与数字电子技术基础五、授课对象本课程面向材料成形与控制工程、电子封装技术专业开设，也可以供材料科学与工程专业选修六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1．掌握测量信号分析的主要方法，明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱，分析仪中读取解读测量信息的能力；2．掌握传感器的种类和工作原理，能针对工程问题选用合适的传感器；3．掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法，了解其在工业自动化、材料成形过程自动化等领域的应用；4．了解计算机测试系统的构成，知晓用计算机测试系统进行加工过程测量的方法、步骤和应该注意的问题。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）信号分析的理论基础及方法，包括时域分析、幅值域分析以及频域分析，特别是各种信号分析方法的本质内涵以及适用范围；2）常见传感器的测量原理、应用场合，特别是材料加工过程控制中常用的电阻、电容、电感等传感器；3）计算机测试系统的组成原理、结构特点。
教学难点：1）本课程是实践性和理论性结合极强的课程，如何让学生在相关基础较弱的情况下，深刻理解理论性极强信号分析理论，并能与实际测量有机结合，是本课程的主要难点。
2）传感器、测量系统等部分缺乏实物，如何让学生充分形象化理解，是本课程的另一难点。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，设备照片，影像资料等），讲授各类测试传感器、测试系统的特点，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。
《工程测试技术》(第2版,冯凯昉)课后习题答案
10．（ a）热敏电阻 （b）热电偶 （c）热电阻
三车资料库——学习资源共享专家
习题十二
1．数字量输出
4．细分为了提高栅分辨能力，减小脉冲当量；辨向为了辨别移动方向。
5．将 4 个相位相差 90°的交流信号加到电位器两端，通过电阻移相，在一
个莫尔条纹周期内将信号分成 n 等分，得到 n 个计数脉冲，达到细分目的。
9．（一 ）鉴相 型 滑尺正、余弦绕组位置上错开 W/4，使两绕组的激磁电压
同频、等幅，相位上相差 90°。
（二）鉴幅型 滑尺正、余弦绕组上分别供以同频、同相位但幅值不等的
交流激磁电压。
10．滑尺的正弦和余弦两个绕组在位置上相差 90°，即 1/4 周期。
11．鉴相器 判别感 应信 号和相 对相 位基准 信号 之间是 否存 在相位 差，
6．ϕ1 = 18℃
R11 =245.237Ω R12 =754.763Ω
ϕ2 =36℃
R21 =420.808Ω R22 =579.192Ω
8．直线式感应器超过一个检测周期只能用增量式计数器建立一个相对坐标
系统进行测量。为了建立一个绝对坐标测量系统，以便随时准确给出总位移量，
便产生了三重式直线感应同步器。
三车资料库——学习资源共享专家
习题七
1．光敏电阻有光电导效应，光电二极管，光电三极管也有光电导效应。多
数光敏电阻的光电特性曲线为非线性，光电二极管的光电特性线性度比光电三极
管好。
2．光谱特性表示照射光的波长与光电流的关系。因为光敏电阻的灵敏度有
一个峰值，材料不同灵敏度峰值对应的波长不同。 3．光照特性，频率特性。 4．可采用锗、硅半导体，波长为 0.8～0.9μm 时，宜使用硅管，因为光谱
三车资料库——学习资源共享专家
习题十二
1．数字量输出
4．细分为了提高栅分辨能力，减小脉冲当量；辨向为了辨别移动方向。
5．将 4 个相位相差 90°的交流信号加到电位器两端，通过电阻移相，在一
个莫尔条纹周期内将信号分成 n 等分，得到 n 个计数脉冲，达到细分目的。
9．（一 ）鉴相 型 滑尺正、余弦绕组位置上错开 W/4，使两绕组的激磁电压
同频、等幅，相位上相差 90°。
（二）鉴幅型 滑尺正、余弦绕组上分别供以同频、同相位但幅值不等的
交流激磁电压。
10．滑尺的正弦和余弦两个绕组在位置上相差 90°，即 1/4 周期。
11．鉴相器 判别感 应信 号和相 对相 位基准 信号 之间是 否存 在相位 差，
6．ϕ1 = 18℃
R11 =245.237Ω R12 =754.763Ω
ϕ2 =36℃
R21 =420.808Ω R22 =579.192Ω
8．直线式感应器超过一个检测周期只能用增量式计数器建立一个相对坐标
系统进行测量。为了建立一个绝对坐标测量系统，以便随时准确给出总位移量，
便产生了三重式直线感应同步器。
三车资料库——学习资源共享专家
习题七
1．光敏电阻有光电导效应，光电二极管，光电三极管也有光电导效应。多
数光敏电阻的光电特性曲线为非线性，光电二极管的光电特性线性度比光电三极
管好。
2．光谱特性表示照射光的波长与光电流的关系。因为光敏电阻的灵敏度有
一个峰值，材料不同灵敏度峰值对应的波长不同。 3．光照特性，频率特性。 4．可采用锗、硅半导体，波长为 0.8～0.9μm 时，宜使用硅管，因为光谱
工程测试技术绪论
本课程主要内容
绪论 测试技术基础知识 信号的描述与分析 测试系统的基本特性 常用传感器和敏感元件 模拟信号的调理与转换 机械工程领域常见物理量的测量
绪论
1、测试技术的基本概念
2、测试技术的内容和作用
3、测试系统的组成
4、测试系统的发展
1、测试技术的基本概念
• 测试是人们从客观事物中提取所需信息， 借以认识客观事物，并掌握其客观规律的 一种科学方法。 • 测试工作的基本任务是借助专门的仪器和 设备，获得研究对象有关信息的客观、准 确的描述，使人们对其有一个恰当的、全 面的认识，并达到进一步改造和控制研究 对象的目的。
由引例可见， 测试工作的任务就是从被测对象中获取有 用信息。 测试技术是用于检测和处理各种信息的一门综合性技术， 是信息技术的三大支柱（即测试控制技术、计算技术和通信 技术）之一。 它在科学技术、工业生产、医疗卫生 、文化教育等各个 领域中都起着十分重要的作用。 定义：从测试的含义来讲，它包含着测量和试验两个内容。 测量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；试验则是通过某种人为的方 法，把被测系统用专门的装置激发起来，以便对有用信息进 行测量。
笔式记录仪 光线示波器 磁带记录仪 电子示波器 半导体存储器 显示器 磁卡 信号显示 及记录装 置
数据处理器 频谱分析仪 FFT 实时信号分析仪 电子计算机
被测对象
传感器
信号处理 分析装置
激发装置
典型测试系统框图
试验激发装置是人为地模拟某种条件把被测系统中的某种信息 激发出来，以便检测。如激振器、振动试验台等。 传感器是一种能把被检测的物理量变换为可测信号（通常为电 信号）的装置，适 性的指标之 一：坐椅处
获取信息 分析处理信息 利用信息
绪论 测试技术基础知识 信号的描述与分析 测试系统的基本特性 常用传感器和敏感元件 模拟信号的调理与转换 机械工程领域常见物理量的测量
绪论
1、测试技术的基本概念
2、测试技术的内容和作用
3、测试系统的组成
4、测试系统的发展
1、测试技术的基本概念
• 测试是人们从客观事物中提取所需信息， 借以认识客观事物，并掌握其客观规律的 一种科学方法。 • 测试工作的基本任务是借助专门的仪器和 设备，获得研究对象有关信息的客观、准 确的描述，使人们对其有一个恰当的、全 面的认识，并达到进一步改造和控制研究 对象的目的。
由引例可见， 测试工作的任务就是从被测对象中获取有 用信息。 测试技术是用于检测和处理各种信息的一门综合性技术， 是信息技术的三大支柱（即测试控制技术、计算技术和通信 技术）之一。 它在科学技术、工业生产、医疗卫生 、文化教育等各个 领域中都起着十分重要的作用。 定义：从测试的含义来讲，它包含着测量和试验两个内容。 测量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；试验则是通过某种人为的方 法，把被测系统用专门的装置激发起来，以便对有用信息进 行测量。
笔式记录仪 光线示波器 磁带记录仪 电子示波器 半导体存储器 显示器 磁卡 信号显示 及记录装 置
数据处理器 频谱分析仪 FFT 实时信号分析仪 电子计算机
被测对象
传感器
信号处理 分析装置
激发装置
典型测试系统框图
试验激发装置是人为地模拟某种条件把被测系统中的某种信息 激发出来，以便检测。如激振器、振动试验台等。 传感器是一种能把被检测的物理量变换为可测信号（通常为电 信号）的装置，适 性的指标之 一：坐椅处
获取信息 分析处理信息 利用信息
《工程测试技术》教学大纲.doc
3.8.6感应同步器
3.8.7旋转变压器
2
3.11其他类型传感
器：
3.11.1热电偶
3.11.3光纤传感器
3.11.4 IP传感器
3.12.1传感器的特性指标：
1.静态特性
2.动态特性
1.5
3.12.2传感器的选用
3.12.3传感器的新发 展
第4章 模拟信 号处理
4hours
模拟信号处理的系统构成
4
6.8.1虚拟仪器的概念；
6.8.2虚拟仪器的构成；
6.8.3虚拟仪器典型
单元模块；
6.8.4常用的虚拟仪 器开发系统介绍。
2
6.2轴心轨迹测量
2
6.7气体温度测量
成绩总分分配:
平时实验成绩：
期终考试成绩：
实验指导教师：
黄铁工程师
地址：东三楼
电话：87557415(O),62574427(M)
(1)正余弦信号的
FT：
⑵一般周期信号的
FTo
1
卷积定理及应用
帕什瓦尔理
2.4.5采样信号的FT和采样 定理
采样周期；采样频率：
奈奎斯特率；奈奎斯
特间隔
1
2.4.6离散傅里叶变换及 其快速算法：
1.离散傅里叶变换(DFT)的推导
3.快速傅里叶变换
FFT；
FFT分析、时间序列 分析、小波分析
(何)
第3章 传感器 原理及 应用
10hours
3.1.1传感器的定义和组成
3.1.2传感器的分类
0.5
3.2电阻式传感器：
3.2.1变阻器式传感器基 本原理及应用；
322应变式传感器。
325热电阻式传感器
3.8.7旋转变压器
2
3.11其他类型传感
器：
3.11.1热电偶
3.11.3光纤传感器
3.11.4 IP传感器
3.12.1传感器的特性指标：
1.静态特性
2.动态特性
1.5
3.12.2传感器的选用
3.12.3传感器的新发 展
第4章 模拟信 号处理
4hours
模拟信号处理的系统构成
4
6.8.1虚拟仪器的概念；
6.8.2虚拟仪器的构成；
6.8.3虚拟仪器典型
单元模块；
6.8.4常用的虚拟仪 器开发系统介绍。
2
6.2轴心轨迹测量
2
6.7气体温度测量
成绩总分分配:
平时实验成绩：
期终考试成绩：
实验指导教师：
黄铁工程师
地址：东三楼
电话：87557415(O),62574427(M)
(1)正余弦信号的
FT：
⑵一般周期信号的
FTo
1
卷积定理及应用
帕什瓦尔理
2.4.5采样信号的FT和采样 定理
采样周期；采样频率：
奈奎斯特率；奈奎斯
特间隔
1
2.4.6离散傅里叶变换及 其快速算法：
1.离散傅里叶变换(DFT)的推导
3.快速傅里叶变换
FFT；
FFT分析、时间序列 分析、小波分析
(何)
第3章 传感器 原理及 应用
10hours
3.1.1传感器的定义和组成
3.1.2传感器的分类
0.5
3.2电阻式传感器：
3.2.1变阻器式传感器基 本原理及应用；
322应变式传感器。
325热电阻式传感器
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工程测试技术
教材及参考书
教材：《工程测试技术》(第2版) 冯凯昉 主编 西北工业大学出版社 参考书 ：《机械工程测试技术》(第二版) 黄长艺、严普强 主编 机械工业出版社 参考书 ：《非电量电测技术》 沈阳机电学院严钟豪及浙江大学谭祖根 主编 机械工业出版社
绪论
一、 测试技术简介
测试的基本任务是获取有用的信息。首 先是检测出被测量对象的有关信息，然后加 以处理，最后将其结果提供给观察者或输入 其他信息处理装置、控制系统。 测试技术的发展与生产的发展、科技的 发展有着密切的联系。在工业发达的国家里， 测试技术的水平及其装置必定是相当先进的， 测试技术的应用领域也十分广泛。
被 测 对 象
传 感 器
显示记录 运用
若该测试系统就是某一 控制系统的一个环节， 激励源 激励控制 处理结果将直接被运用
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
传 输
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
三、测试技术的分类
1. 按被测物理量（信号）随时 间变化的关系分类
五、本课程的主要内容
测试工作的目的： • 根据一定的目的和要求，限于获得有限的、 观察者感兴趣的某些特定的信息。 • 从复杂的信号中提取有用的信息。
• 为了保存、传输、读取或反馈有用信息， 还需将信号作必要变换。
本课程主要内容：
测试装置的基本特性 常用传感器 振动的测试 位移的测量 温度的测量
1. 2. 3. 4. 5.
几种转换方式
机械参数 机械测试法 位移 光学测试法 光电移动 （明暗条纹的变化） 气液测试法 气液的压力变化 电阻、电容、电感 电压、电流 电阻的变化 电测法
应变片
F
x
客 观 物 理 量
机
转换 械
力 光学参数 力
换 光学转 气液转 换
F
反光镜
电气
气液参数
F P F
转换
力 电参数 力
2. 各种测试法的优缺点
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
将中间变换的输出信 号作进一步处理、分 析并提取被测对象的 信 有用信息 传 号 传 感 预 输 器 处 理 显示记录
被 测 对 象
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 将处理结果显示或记录下 来，供测试者作进一步分 信 析 信 号 传 号 预 输 处 处 理 理
3．机械故障诊断
4. 检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的 组成部分 5．检测技术的完善和发展推动现代科学技术的 进步
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
传 输
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 信 向被测对象输入能量， 号 传 号 激发出能充分表征有 预 输 处 关信息又便于检测的 处 信号装置 理 理
1、测试技术
信息技术三大支柱：测试控制技术、计算 技术和通信技术。 测试技术 测量技术和试验技术的总称。 • 测量 把被测系统中的某种信息检测出来， 并加以度量。 • 试验 将被测系统中某种信息用专门的装 置人为地把它激发出来，以便测量。 测试 以实验为手段，借助于合适的专门的仪 器设备，对我们所研究对象的一些具体现象和 规律性在质和量的方面认识的全过程。
2、测试技术的应用
失事的麦道客机
德国汽车装“黑匣子” “事故数据记录仪”
2、测试李检查仪
2、测试技术的应用
火焰检测器
烟雾报警器
2、测试技术的应用
首都机场：防非典三秒测体温
非接触式测温计
2、测试技术的应用
高温箱式电阻炉
红外测温仪
2、测试技术的应用
1．产品开发和性能试验 2．质量控制与生产监督
• 静态测试 被测物理量不随时间变化， 包括缓慢变化。 • 动态测试 被测物理量随时间快速变 化。
2、按其最基本的转换原理分类
1.
客 观 物 理 量
物理量的几种转换方式
几何量—长度、角度、表面几何形状
机械量—振动（速度、加速度、位移）、力、
压力、力矩、扭矩、功率、质量、硬度 热工量—温度、温度场、湿度、流量 光学量—照度、光学参数（焦距、透光率） 电磁量—电压、电流、电势、磁场强度
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 能感受规定的被测量并按一定 规律转换成同一种或另一种输 出信号的器件 信 信 号 传 号 预 显示记录 输 处 处 理 理 运用
被 测 对 象
传 感 器
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 将传感器输出的信号转换 成便于传输和处理的规范 信 信号 传 号 显示记录 输 处 理 运用
• 机械测试法： 惯性大，摩擦大，不便记录，不能测过程， 只能测静态。 • 光学测试法: 精度最高，但对环境要求苛刻，需在实验 室中作标准或高精度测量。 • 气液测试法： 要求有合适的动力源，气体的压缩性、液 体的阻尼跟不上快速的变化，一般只能用于准 静态测量。
电测法的优点
• 电测法:
1) 精度高； 2) 灵敏度高，在很大范围内可进行方便调整，测 试范围很广； 3) 电惯性小，反应快，能够进行快速变化的量的 测量，频域范围很广； 4) 便于远距离传输和控制，可遥测、遥控； 5) 便于仪器的通用化和专业化生产； 6) 动力源普遍，有一定抗干扰能力 适合现 场使用。
二次变换
一次变换
二次变换
被测量 光测、气液测 电测量
一般非电量电测法测试系统的组成及 各部分的作用
被测 对象
传感器
中间电路 控制系统
显示记录
观察 者
人为 驱动信号 驱动装置
标准 信号
标定装置
非电量电测法测试系统的组成
非电量电测法测试系统的各部 分的作用
1. 传感器 感受被测物理量并把它变换为便于 传输处理的电信号。 它是整个测试系统实现测试和自动控制的首 要的、关键的环节。 2. 中间电路 将传感器输出的微弱电信号进行 再次变换、放大、衰减、滤波、调制和解调等， 使它们成为便于显示、记录或进行数据处理的信 号。 3. 显示与记录器 将中间变换与测量电路送来 的电压或电流信号不失真地显示和记录出来。
非电量电测法测试系统的各部 分的作用
4. 驱动装置 产生人为驱动信号，使 被测对象处于人为的工作状态下，把内 部特性表现得更明显。 5. 标定装置 产生标准输入以便用实 验的方法来得到被测量与显示记录之间 准确的量的关系。
四、测试技术在机械工程中的 应用
1. 检定产品的质量 2. 在实际工作中为老产品的合理改进和新 产品的开发提供客观的依据 3. 科研中为科学工作者验证老理论和发展 新理论提供有力的手段 4. 监视或控制生产过程的运行条件，保证 设备的正常运行，是自动化生产、控制 的基础。
教材及参考书
教材：《工程测试技术》(第2版) 冯凯昉 主编 西北工业大学出版社 参考书 ：《机械工程测试技术》(第二版) 黄长艺、严普强 主编 机械工业出版社 参考书 ：《非电量电测技术》 沈阳机电学院严钟豪及浙江大学谭祖根 主编 机械工业出版社
绪论
一、 测试技术简介
测试的基本任务是获取有用的信息。首 先是检测出被测量对象的有关信息，然后加 以处理，最后将其结果提供给观察者或输入 其他信息处理装置、控制系统。 测试技术的发展与生产的发展、科技的 发展有着密切的联系。在工业发达的国家里， 测试技术的水平及其装置必定是相当先进的， 测试技术的应用领域也十分广泛。
被 测 对 象
传 感 器
显示记录 运用
若该测试系统就是某一 控制系统的一个环节， 激励源 激励控制 处理结果将直接被运用
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
传 输
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
三、测试技术的分类
1. 按被测物理量（信号）随时 间变化的关系分类
五、本课程的主要内容
测试工作的目的： • 根据一定的目的和要求，限于获得有限的、 观察者感兴趣的某些特定的信息。 • 从复杂的信号中提取有用的信息。
• 为了保存、传输、读取或反馈有用信息， 还需将信号作必要变换。
本课程主要内容：
测试装置的基本特性 常用传感器 振动的测试 位移的测量 温度的测量
1. 2. 3. 4. 5.
几种转换方式
机械参数 机械测试法 位移 光学测试法 光电移动 （明暗条纹的变化） 气液测试法 气液的压力变化 电阻、电容、电感 电压、电流 电阻的变化 电测法
应变片
F
x
客 观 物 理 量
机
转换 械
力 光学参数 力
换 光学转 气液转 换
F
反光镜
电气
气液参数
F P F
转换
力 电参数 力
2. 各种测试法的优缺点
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
将中间变换的输出信 号作进一步处理、分 析并提取被测对象的 信 有用信息 传 号 传 感 预 输 器 处 理 显示记录
被 测 对 象
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 将处理结果显示或记录下 来，供测试者作进一步分 信 析 信 号 传 号 预 输 处 处 理 理
3．机械故障诊断
4. 检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的 组成部分 5．检测技术的完善和发展推动现代科学技术的 进步
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 号 预 处 理
传 输
信 号 处 理
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录
被 测 对 象
传 感 器
信 信 向被测对象输入能量， 号 传 号 激发出能充分表征有 预 输 处 关信息又便于检测的 处 信号装置 理 理
1、测试技术
信息技术三大支柱：测试控制技术、计算 技术和通信技术。 测试技术 测量技术和试验技术的总称。 • 测量 把被测系统中的某种信息检测出来， 并加以度量。 • 试验 将被测系统中某种信息用专门的装 置人为地把它激发出来，以便测量。 测试 以实验为手段，借助于合适的专门的仪 器设备，对我们所研究对象的一些具体现象和 规律性在质和量的方面认识的全过程。
2、测试技术的应用
失事的麦道客机
德国汽车装“黑匣子” “事故数据记录仪”
2、测试李检查仪
2、测试技术的应用
火焰检测器
烟雾报警器
2、测试技术的应用
首都机场：防非典三秒测体温
非接触式测温计
2、测试技术的应用
高温箱式电阻炉
红外测温仪
2、测试技术的应用
1．产品开发和性能试验 2．质量控制与生产监督
• 静态测试 被测物理量不随时间变化， 包括缓慢变化。 • 动态测试 被测物理量随时间快速变 化。
2、按其最基本的转换原理分类
1.
客 观 物 理 量
物理量的几种转换方式
几何量—长度、角度、表面几何形状
机械量—振动（速度、加速度、位移）、力、
压力、力矩、扭矩、功率、质量、硬度 热工量—温度、温度场、湿度、流量 光学量—照度、光学参数（焦距、透光率） 电磁量—电压、电流、电势、磁场强度
显示记录 运用
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 能感受规定的被测量并按一定 规律转换成同一种或另一种输 出信号的器件 信 信 号 传 号 预 显示记录 输 处 处 理 理 运用
被 测 对 象
传 感 器
激励源
激励控制
二、 测试系统的组成
显示记录 将传感器输出的信号转换 成便于传输和处理的规范 信 信号 传 号 显示记录 输 处 理 运用
• 机械测试法： 惯性大，摩擦大，不便记录，不能测过程， 只能测静态。 • 光学测试法: 精度最高，但对环境要求苛刻，需在实验 室中作标准或高精度测量。 • 气液测试法： 要求有合适的动力源，气体的压缩性、液 体的阻尼跟不上快速的变化，一般只能用于准 静态测量。
电测法的优点
• 电测法:
1) 精度高； 2) 灵敏度高，在很大范围内可进行方便调整，测 试范围很广； 3) 电惯性小，反应快，能够进行快速变化的量的 测量，频域范围很广； 4) 便于远距离传输和控制，可遥测、遥控； 5) 便于仪器的通用化和专业化生产； 6) 动力源普遍，有一定抗干扰能力 适合现 场使用。
二次变换
一次变换
二次变换
被测量 光测、气液测 电测量
一般非电量电测法测试系统的组成及 各部分的作用
被测 对象
传感器
中间电路 控制系统
显示记录
观察 者
人为 驱动信号 驱动装置
标准 信号
标定装置
非电量电测法测试系统的组成
非电量电测法测试系统的各部 分的作用
1. 传感器 感受被测物理量并把它变换为便于 传输处理的电信号。 它是整个测试系统实现测试和自动控制的首 要的、关键的环节。 2. 中间电路 将传感器输出的微弱电信号进行 再次变换、放大、衰减、滤波、调制和解调等， 使它们成为便于显示、记录或进行数据处理的信 号。 3. 显示与记录器 将中间变换与测量电路送来 的电压或电流信号不失真地显示和记录出来。
非电量电测法测试系统的各部 分的作用
4. 驱动装置 产生人为驱动信号，使 被测对象处于人为的工作状态下，把内 部特性表现得更明显。 5. 标定装置 产生标准输入以便用实 验的方法来得到被测量与显示记录之间 准确的量的关系。
四、测试技术在机械工程中的 应用
1. 检定产品的质量 2. 在实际工作中为老产品的合理改进和新 产品的开发提供客观的依据 3. 科研中为科学工作者验证老理论和发展 新理论提供有力的手段 4. 监视或控制生产过程的运行条件，保证 设备的正常运行，是自动化生产、控制 的基础。