机电测试技术第1章_测试技术概述
测试技术的基本知识
E AB (T , T0 ) E ABC (T , T0 )
E ABC (T (T ,T ,0 T) ) E E (( T T)) E EB ( (T , T0 ) E EBC (( T T ))EE (T (T, T ,T ) ) EC E (T(T ) ) E AE (T (,T T0 ) ,T ) 0 AB AB B BC 00 CC 0 0 0 0 AC A 0 0 A0 证明： E ABC
第 2 章 测量误差和数据处理
重点掌握：测量误差产生的原因及分类，测量误差的特点。 学习难点及要点 2.1 测量误差与测量精度 1．测量误差：测量值与被测量真值之差。 表示方法： 绝对误差：
x x A
相对误差： A
x A
100%
示值相对误差： x
x x
100%
二、固体膨胀式温度计
（一）类型及工作原理 利用固体受热膨胀原理制成的温度计 1. 杆式温度计 利用固体（一般采用膨胀系数较大的金属）材料构成。 2 双金属温度计 它的感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固地结合在一起制成。
三、压力式温度计
（一）工作原理与结构形式 1 原理 压力式温度计是利用密封系统中测温物质的压力随温度变化来测温。 2 分类 按所充物质相态分充气式、冲液式、蒸发式，按功能分：指示式、记录式、 报警式和温度调节式等。 3 组成 温包、毛细管、感压元件（弹簧管、波纹管等） （二）使用方法与特点 对毛细管采取保护措施，防止损坏；注意安装方式与位置对精度的影响。 特点：结构简单，价格便宜，刻度清晰，防爆。精度差，示值滞后时间长，
C 5 9 ( F 32)
3.热力学温标 选用水的三相点温度为 273.16，定义水的三相点温度的 1/273.16 为 1 度，单 位为 K，这样就建立了热力学温标。只要确定一个基准点，则整个温标就确定了。 4.国际温标 ITS-90 指导思想: 应尽量与热力学温标接近，温度的复现性要好。 内容： （1）定义了固定点，共有 17 个； （2）规定不同区域内的基准仪器； （3） 建立基准仪器示值与国际温标之间的插补公式。 国际实用温标指出， 热力学温度为基本物理量， 规定水的三相点温度为 273.16， 单位为 K，1K 的大小为水的三相点热力学温度的 1/273.16，由于摄氏温标将冰点 定义为 0 ℃，而冰点比水的三相点低 0.01k ，那么冰点温度为 273.15K ，即
机电检测技术教学大纲
《机电检测技术》课程大纲一、课程的性质与作用机电检测技术是一门技术应用课程的性质，选修课；学时22学时，考查课。
课程的随着市场的变化和技术的发展，以前的传感器技术无法满足学生特别是机电专业学生在检测方面的需求。
检测技术是现代科学技术与现代化生产中重要的技术手段之一，是信息技术的重要组成部分。
检测技术是一个涉及数学、物理学、电工电子学、材料学、光学、机械、计算机技术等多门学科的综合技术领域。
对于高等学校的学生来说，具备一定的检测技术知识和技能是十分必要的。
二、课程目标知识目标本课程的教学目标是使学生对机电工程技术有一个全面、系统的认识，为学习有关专业课程并直接从事工程实践打下必要坚实的基础。
通过本课程的学习，学生应了解机电设备在工农业生产中的应用，掌握机电设备的电-液-气控制及基本控制原理,熟悉机电设备的综合应用技术，使学生的综合素质得到提高，培养继续学习的能力和严谨认真的工作态度。
能力目标从应用的角度出发，以检测系统整体结构为主线，深入浅出地对检测技术所涉及的各方面做了介绍，理论结合实际，通俗易懂。
另外，本书在详细讲解机电检测知识的基础上，尽可能多地与实训项目相联系，尽量采用通俗易懂的语言讲解专业知识。
本教材力求浅显易懂、结构科学合理，符合高职学生学习的特点，知识结构由基础到提高，再到综合应用，切实锻炼学生的实际工作能力。
职业素养目标掌握成人教育学生的心理特征，有针对性的引导学生端正学习态度，明确学习目的，以培养学生的创造能力，分析解决实际问题的能力及动手能力。
三、课程基本内容与要求第1章机电一体化概述1.1 机电一体化的基本概念1.2 机电一体化产品1.3 机电一体化的现状与发展第2章检测技术基础2.1 检测技术的概念2.2 检测技术的一般方法2.3 信号及其描述2.4 误差分析及数据处理2.5 检测装置的基本特性第3章检测技术与检测元件3.1 机械式检测元件3.2 电阻式检测元件3.3 电容式检测元件3.4 变磁阻式检测元件3.5 压电式检测元件3.6 热电式检测元件3.7 光电式检测元件3.8 霍尔检测元件第4章信号调理电路4.1 变送器4.2 阻抗匹配4.3 测量电桥4.4 信号放大电路4.5 滤波器第5章信号显示记录装置5.1 无纸记录仪5.2 数字存储示波器5.3 触摸屏技术第6章检测仪表6.1 检测仪表的构成和设计方法6.2 机械量测量仪表6.3 压力检测仪表6.4 流量检测仪表6.5 物位检测仪表6.6 温度检测仪表四、教学方法与手段主要采用理论教学与实践教学相结合，让学生系统的学习检测知识。
第一章 测试技术概论
dy(t) a1 + a0 y(t) = b0 x(t) dt
+ y(t) =
(2-34)
视为一阶测量系统的微分方程的通式,可改写 为 b a dy(t)
1 0
a0 dt
a0
x(t)
式中 a1 a 0 ——具有时间的量纲,称为系统的时间 常数,一般记为 τ ;
b0 a 0——系统的灵敏度s,具有输出/输入的
An
● ● ● ● ● ●
0
ω0(f0) ω2(f2)
ω(f)
相位谱图(Phase Spectrum) 以圆频率 ω(或频率f)为横坐标,纵坐标 0 为幅值的图
φ(n)
● ● ● ●
ω1 ω2 ω3
ω(f)
● ●
说明: ● ■幅值谱图和相位谱图均由一系列谱线 组成,每一个谱线组成对应周期量的一个 谐波.
当
ω0 = ω → dω T0 → ∞,时,有nω0 → ω 求和运算变成积分运算
X (ω ) = ∞ x(t ) e jωt dt ∫∞ 有 ∞ j ωt 1 x(t ) = 2π ∫ X (ω ) e dω ∞
二.傅立叶变换的主要性质 1.线性叠加性
ax(t ) + by (t ) aX ( f ) + bY ( f )
(2)微分性质 若X (t)→ y (t),则
即,系统对输入微分的响应,等同于对原输入 响应的微分.
(3)积分性质 若x(t)→y(t), 即,当初始条件为零时,系统对输入积分的 响应等同于对原输入响应的积分. (4)频率不变性 若输入为正弦信号: x (t)=Asinωt 则输出函数必为 : y(t)=Bsin(ωt±) 上式表明,在稳态时线性系统的输出,其 频率恒等于原输入的频率,但其幅值与相角均 有变化.
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件 第1章 绪论
1.1 测试技术概况
工程测量可分为静态测量和动态测量。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量， 例如机械制造中通过被加工零件的尺寸测量， 试图得到制成品的尺寸和形位误差。动态测 量是指随时间变化的物理量的测量。
图１-２中被测物理量（或信号）作为测 量系统的输入，它经传感器变成可做进一步 处理的电量，经信号调理（放大、滤波、调 制解调等）后，可以通过模数转换变成数字 信号，从而得到数字化的测量值，将其送入 计算机（或仪器控制系统）进行分析与存储， 用于各种用途。
1.1 测试技术概况
1.1.2测试技术发展概况
现代生产的发展和工程科学研究对测试及其相关技术的需求极大地推动 了测试技术的发展，而现代物理学、信息科学、计算机科学、电子与微机械 电子科学与技术的迅速发展又为测试技术的发展提供了知识和技术支持，从 而促使测试技术在近３０年来得到极大的发展和广泛应用。例如工程创新设 计，特别是动态设计对振动分析的需求促使振动测量方法、传感器和动态分 析技术与软件的迅速发展；对汽车性能和安全性要求的不断提高，使得“汽 车电子”技术得到迅速发展，这种发展是以基于总线技术的传感器网络的发 展为基础的。现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以下方面：
图1-1
1.1 测试技术概况
在产品开发或其他目的的试验中，一般要在被测对象运行过程中或试验激励 下，测量或记录各种随时间变化的物理量，通过随后的进一步处理或分析，得到 所要求的定量的试验结果。在运行监测或控制系统中，实时测量的各种时间变量 则用于过程参数监视、故障诊断或者作为控制系统的控制、反馈变量。不同的用 途对测量过程和结果的要求也不同，例如在反馈控制系统中，可能要求测量系统 的输出以很小的滞后（理想的情况是没有滞后）不失真地跟踪以一定速率变化的 被测物理量。如果只要求不失真地测量和显示物理量的变化过程，则对滞后就没 有要求。因此，用途和要求不同，测量系统的组成环节及其构成方式也不同。
机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集
机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集第一章测试与测量基础知识1. 概述机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分。
它涉及到测量、测试和控制等方面的知识，为机械设计和制造提供了重要的支撑。
本章将介绍测试与测量的基础知识，为后续章节的学习打下基础。
2. 测试与测量的概念测试是指根据一定的方法和程序对被测对象进行实验或观察，并获取数据以评价其性能、特性或状态的过程。
测量是指采用设备、仪器或传感器等工具对被测对象进行定量或定性分析的过程。
3. 测试与测量的分类测试与测量可按照被测量的对象、被测量的量理性质、测试方法等进行分类。
按照被测量的对象可分为机械测试、电气测试、化学测试等。
按照被测量的量理性质可分为温度、压力、力量、速度等。
按照测试方法可分为直接测量和间接测量等。
4. 测量数据的误差与精度在测量过程中，会存在着各种误差，如系统误差、随机误差和人为误差等。
误差的存在会影响到测量结果的准确性和可靠性。
精度是指测量结果与被测量真实值之间的接近程度，可以通过误差精度限制来描述。
5. 测量数据的处理在实际测试过程中，我们往往需要对测量数据进行处理和分析。
常用的方法包括平均值、标准差、方差、相关系数等。
这些方法可以帮助我们更好地理解和利用测量数据。
第二章机械测试技术基础知识1. 概述机械测试技术是机械工程中的一个重要分支，它主要涉及到各种机械性能的测试和测量。
本章将介绍机械测试技术的基础知识，包括机械测试的目的、方法和步骤等。
2. 机械测试的目的机械测试主要是为了评价机械产品的性能和质量，以指导机械设计和制造的改进。
通过对机械产品进行测试，可以了解其强度、刚度、疲劳寿命、噪声等性能指标，为产品的改进提供依据。
3. 机械测试的方法机械测试的方法包括静态测试和动态测试两种。
静态测试是指在静止状态下对机械产品进行测试，如材料的拉伸试验、硬度测试等。
动态测试是指在运动状态下对机械产品进行测试，如振动测试、冲击试验等。
机电测试技术第0章_前言
课程的学习方法建议
■ 本课程是一门实践性很强的课程，许多测试理论和 测试技术都需要通过实验来加深理解，以获得关于测试 技术的完整概念，培养解决实际测试问题的工作能力。 ■ 学习过程中，要借助思考题和习题加深对相关知识 的掌握。 ■ 注意有关内容与其他课程内容的联系和综合应用。 ■ 课后还要在有关课程设计、专业训练等实践环节进 一步强化测试技术方面的训练。
前言
课程的主要教学内容及教学安排
第1章 测试技术概述 第2章 测试基础知识 第3章 常用传感器 第4章 现代新型传感器 第5章 信号调理电路 第6章 显示记录装置 第7章 典型工程参数的测试 第8章 计算机辅助测试技术 第9章 测试系统的抗干扰技术
1课时 7课时 6课时 2课时 6课时 2课时 4课时 4课时 2课时
前言
前言
机械工业出版社
前言
CHINA MACHINE PRESS
课程的性质与学习目标
■ 《机电测试技术》是高等学校机电类专业学生的一门 技术基础课。 ■ 《机电测试技术》是数学、工程数学、物理学、电工 电子学、自动控制工程、信号与系统、计算机技术以及 其他相关机电专业知识的综合应用。 ■ 通过本课程的学习，建立测试技术的基本概念；了解 常用测试装置的工作原理；能根据不同的测试对象及测 试要求正确地选用、设计测试装置，进行测试信号的分 析与处理；了解常用工程参数的一般测试方法。
实验课 10课时 复习课 4课时
总计 48课时
考试课
前言
教材及主要参考书
教材 赵树忠. 机电测试技术. 机械工业出版社， 2005
主要参考书 1. 刘培基，王安敏. 机械工程测试技术. 机械工业出出版社 3. 陈瑞阳，毛智勇. 机械工程检测技术. 高等教育出版社 4. 卢文祥，杜润生. 工程测试与信息处理. 华中理工大学 出版社 5. 张国雄，金篆芷. 测控电路. 机械工业出版社 6. 强锡富. 传感器. 机械工业出版社
机电测试技术复习题
《机电测试技术》复习题（1—5章）(一)1.测试是测量和试验的概括，是人们借助于一定的装置，获取被测对象有关信息的过程。
2.测试包括了两个方面的含义，一是测量，二是试验。
3.基本的测试系统由传感器、信号调理电路、显示记录装置三个部分组成。
(二)4.信息时事物运动状和运动方式的反映。
信息的载体称为信号。
信号中除了有用信息之外的部分称为干扰。
5.按照信号的幅值是否随时间变化可分为静态信号和动态信号。
按照信号对时间的变化规律可分为确定性信号和非确定性信号。
确定性信号又可分为周期信号和非周期信号。
非周期信号分为瞬变信号和准周期信号两类。
6.对测试装置特性的研究一般是从静态特性和动态特性两个方面进行。
7.测试装置的输入也叫做激励，测试装置的输出也叫做响应。
8.对于稳定的系统来说，y(t)导数的最高阶次n不小于x(t)导数的最高阶次m，即n≥m。
9.测试装置的静态特性指标主要有以下三个：静态灵敏度、线性度、回程误差。
10.做归一化处理（设S=1）后，一阶系统（惯性环节）的频响函数为H（jw）=1/（jwt+1）；二阶系统（震荡环节）的传递函数为H（s）=Wn2/( s2+2ξWns+Wn2)。
11.二阶系统的工作状态有无阻尼、过阻尼、欠阻尼、临界阻尼等几种。
12.当输入信号的频率接近于Wr=Wn(1-2ξ2)1/2时，会使输出信号的幅值很大，这种现象称为共振。
对应的频率称为共振频率。
13.一阶装置的动态特性主要取决于时间常数，二阶装置的动态特性主要取决于固有频率和阻尼比。
不失真测试的实现取决于信号的工作频带和测试装置的频率响应特性两个因素。
(三)14.通常传感器由敏感元件和转换原件组成.15.变阻器式传感器一般接入分压式测量电路中.16.应变效应是指材料在承受应变时,其几何尺寸发生变化而导致电阻发生变化(由1+2u项引起);压阻效应则是指材料在承受应变时,其电阻率发生变化而导致电阻发生变化(由λE项引起).17.对于金属导体材料制成的金属应变片来说,电阻变化由应变效应引起,而半导体应变片的电阻变化则是由压阻效应引起.18.半导体应变片主要有体型,薄膜型,扩散型三种类型.19.电感式传感器可分为自感式,互感式和涡流式三种.20.涡流效应:把一个扁平线圈置于一金属板附近,当线圈中通以高频交变电流I时,线圈中变产生交变磁通φm1,此交变磁通通临近的金属板,金属板上便会感应出电流Ie,所感应出的电流在金属内呈体分布且是环状闭合的,故称为涡流或者涡电流.根据楞次定律,所感应出的涡流也产生一磁通φm2,其方向总是与φm1相反,即抵抗原磁通φm1的变化,这种现象称为涡流效应.21.电容传感器可制作成为为极距变化型,面积变化型,介质变化型三种类型.22.实际应用的极距变化型传感器也常做成是差动式.左右两个极板为固定极板,中间极板为活动极板,当被测量使活动极板移动一个Δδ时,由活动极板与两个固定极板所形成的两个平板电容器的极距一个减小,一个增大,因此它们的电容量也发生变化.采用差动式原理后,电容传感器的灵敏度了一倍,非线性得到了很大的改善,某些因素(如环境温度变化、电源电压波动等)对测量精度的影响也得到了一定的补偿.23.电容式传感器后接常用转换电路主要有交流电桥,调频电路,运算式电路三种.24.压电效应:某些物质,如石英等,当受到外力作用时,不仅其几何尺寸发生了变化,而且其内部还会出现极化现象,某些表面上出现电荷,形成电场,当外力去掉时,又回到原来的状态,物质的这种性质称为压电效应.25.晶体的压电效应有以下几种情况.沿X轴方向加力-纵向压电效应;沿Y轴方向加力-横向压电效应;沿Y-Z平面或X-Z平面施加剪力-切向压电效应.26.压电传感器有两种灵敏度:电荷灵敏度Sq和电压灵敏度Se.27.压电传感器的后接转换电路主要应满足的要求:(1).阻抗匹配:提供足够大的输入阻抗,足够小的输出阻抗;(2)对传感器的输出进行转换放大.28.霍尔效应:将一金属或半导体薄片置于磁场B中,并在相对的两个控制电极之间通入电流I 时,由于运动的电子在磁场中受到洛伦兹力的作用而在另两个电极的位置产生电子堆积,从而在这两个电极上形成电动势V H,称为霍尔电势,这种现象称为霍尔效应.29.热电偶所产生的热电动势包括两部分:温差电动势和接触电动势.30.热电偶定律有:中间导体定律,中间温度定律,参考电极定律.31.光电效应有内光电效应,外光电效应和光生伏特效应.(四)32.光栅传感器由照明系统,光栅副和光电接收元件所组成.33.莫尔条纹的特点:对应关系,放大作用,平均作用.34.频率低于20HZ的声波称为次声波,频率超过20000HZ的叫做超声波.35.压电式超声波发生器利用了压电晶体的电致伸缩效应(逆压电效应).36.红外探测器分为热敏探测器和光电探测器两种.(五)37.直流电桥的平衡条件为:R1R3=R2R438.根据电桥工作时的工作桥臂数量,电桥有半桥单臂,半桥双臂,全桥三种接桥方法.39.交流电桥的平衡条件为:Z1ZX3=Z2Z4;(Z01Z03=Z02Z04;φ1+φ3=φ2+φ4)即交流电桥的平衡必须同时满足两个条件:相对桥臂阻抗的模的乘积相等,称为模平衡条件,相对桥臂阻抗的阻抗角之和相等,称为相位平衡条件.40. 理想运算放大器具有两个输入端和一个输出端，输入端中以“+”号标注的称为同相输入端，以“—”号标注的称为反相输入端。
测试技术课程设计
测试技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握测试技术的基本概念，理解测试的目的、意义和分类；2. 帮助学生了解各种测试方法的特点及应用场景，如黑盒测试、白盒测试、灰盒测试等；3. 引导学生掌握测试用例设计的原理和方法，提高测试用例的编写能力；4. 使学生了解软件测试的生命周期，以及各阶段的主要任务和目标。
技能目标：1. 培养学生运用测试方法对软件进行系统分析、设计测试用例的能力；2. 提高学生运用测试工具进行软件测试的实践操作能力；3. 培养学生团队合作意识，提高沟通协调能力，为后续项目实践打下基础。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对测试技术学科的兴趣和热情，激发学生主动学习的动力；2. 培养学生严谨、细致、负责任的职业素养，树立正确的软件质量观念；3. 引导学生树立团队合作意识，认识到团队协作的重要性，培养学生的团队精神。
课程性质分析：本课程为信息技术学科，旨在让学生掌握测试技术的基本知识，提高软件测试能力。
课程注重理论与实践相结合，强调动手实践和团队合作。
学生特点分析：学生处于高年级阶段，已具备一定的编程基础和软件工程知识。
他们对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力，但需要教师在实践操作和团队协作方面给予指导。
教学要求：1. 教师应注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 教师应关注学生的个体差异，因材施教，激发学生的学习兴趣；3. 教师应注重培养学生的团队协作能力，提高学生的沟通表达能力。
二、教学内容1. 测试技术基本概念：介绍测试的定义、目的、意义和分类，使学生建立测试技术的基本框架。
教材章节：第一章 测试技术概述2. 测试方法：讲解黑盒测试、白盒测试、灰盒测试等测试方法的原理、特点和应用场景。
教材章节：第二章 测试方法3. 测试用例设计：分析测试用例设计的原则、方法，引导学生掌握测试用例的编写技巧。
教材章节：第三章 测试用例设计4. 软件测试生命周期：阐述软件测试生命周期的各阶段，如测试计划、测试设计、测试执行、测试评估等，以及各阶段的主要任务和目标。
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第1章 测试技术概述
本章小结
测试是测量与试验的概括。许多场合下，测试的目的 不仅仅是获取被测对象的量值，更重要的是从测试信号中 提取其他一些有用信息，作为工况分析、故障诊断、实时 监控的技术依据。测试系统一般由传感器、信号调理电路 及显示记录装置三个基本部分组成。传感器的作用是感受 被测量并将其转换成对应的电量或电参数；信号调理电路 的作用是对传感器转换输出的电信号做放大、调制与解调、 滤波、非线性校正等进一步的处理，使之能适应后续显示 记录装置或计算机系统的输入要求；显示记录装置的作用 是对测试信号进行显示、记录、分析。
1.2.1 测试技术的发展历史 ■ 秦始皇统一度量衡 ■ 伽利略主张通过观测描述自然现象的运动规律 ■ 现代工业、军事、航空、航天等领域的测试 ■ 日常生活中所涉及的测试
第1章 测试技术概述
1.2.2 测试技术的发展趋势 ■ 现代新型传感器的出现 ■ 电路设计的迅速改进
■ 多参量传感器的出现 ■ 信息技术在测试领域中的广泛应用
第1章 测试技术概述
学习目标
掌握测试的基本概念及测试的主要工作内容，重点 掌握测试系统的基本组成及各组成部分的功用。对于生 产、生活及科学技术领域中所遇到的一般测试系统，能 正确地分析其组成，对其有概貌性的认识。此外，对测 试技术的发展历史、现状及发展趋势要有一定的了解。
学习重点
1. 测试的概念。 2. 测试系统的组成及各组成部分的功用。
被被
被被被被被 被被被被被被被被
被被被
测试系统的基本组成
第1章 测试技术概述
被被 被被
被被被
被被被 被被被
被被被
被被被
被被被
被被被
计算机测试系统的组成
第1章 测试技术概述
被被 被被
被被被
被被被 被被被
被被被 被被被
被被被被
被被被被
—
被被被
闭环测控系统的基本组成
第1章 测试技术概述
1.2 测试技术的发展
第1章 测试技术概述
1.1 测试的概念
1.1.1 测试（Measurement and Test）
测试测Βιβλιοθήκη 试验以获取被测量的量值为目的
在获取被测量量值的基础上，借助于 人、计算机或一些数据分析与处理系 统，从被测量中提取出被测对象的有 关信息
测试是测量与试验的概括，是人们借助于一定的装 置，获取被测对象有关信息的过程。
第1章 测试技术概述
1.1.2 测试技术的主要工作内容 ■ 产品的验收检测 ■ 工程实验分析 ■ 工艺过程的工况监测 ■ 作为闭环自动化测控系统的核心
第1章 测试技术概述
1.1.3 测试系统的组成
被被 被被
被被被
被被被 被被被
被被被 被被被
被被被被被被 被被被被被被被被
被
被被被被被被 被被被被被被被被