现代测试技术与方法(1.2)
现代测试技术介绍
现代测试技术介绍一、元素成分分析物质都是由各种元素组成的，要知道一个样品是由哪些元素组成，最重要的分析手段就是原子光谱分析。
它是利用原子(包括离子)所发射的辐射或原子(或离子)与辐射的相互作用而进行样品分析的一类测试技术。
图33-1 光谱仪示意图A.火焰发射光谱仪B.原子吸收光谱仪C.原子荧光光谱仪原子光谱分析中应用最广泛的是原子发射光谱法(AES)、原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)和X射线荧光光谱法(XFS)。
前三种方法涉及的是原子(或离子)外层电子的能级跃迁过程中的辐射发射、吸收和荧光的产生。
图33-1为火焰发光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法最简单的工作原理示意图。
三种原子光谱法的关键都是使试样产生原子蒸气(游离态气体原子或离子)。
产生原子蒸气的手段有火焰、电孤、电热原子化器、射频等离子体以及激光等，其中火焰是最简单和广泛使用的原子蒸气源之一。
在原子发射光谱法(图33-lA)中，试样的气态原子蒸气进一步受热激发，使原子(或离子)外层电子由最低能态(称基态)激发到较高能态(称激发态)，当其返回低能态或基态时，便发射出在紫外和可见光区域内的特征辐射，这就是发射光谱。
根据原子结构理论，由于原子的电子能级高低和分布是每一种元素所特有的，因此元素都有各自的特征光谱.而谱线的强度与其元素的含量成正比。
因此原子发射光谱法可用作元素的定性分析和定量分析。
在原子吸收光谱法(图33-1B)中，辐射源辐射出待测元素的特征辐射通过样品的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收。
由辐射强度的减弱程度即可以求出待测元素的含量。
在原子荧光光谱法(图33-1C)中，当样品的原子蒸气受一次辐射源照射，待测元素基态原子吸收辐射后跃迁到较高能态(激发态)，激发态原子再以辐射跃迁形式过渡到基态。
由此而获得的辐射光谱称为原子荣光光谱。
荧光光谱的观测方向与一次辐射方向成90°角。
通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下所产生的原子荧光强度可以非常灵敏地测量元素的含量。
“现代检测技术”学习指南
“现代检测技术”学习指南一、绪论1.测试技术与传感技术是信息技术三大支柱（传感技术、通信技术和计算机技术）之一，与通信技术、计算机技术一起分别构成信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。
2.测试的基本任务：获取有用的信息，即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法与必需的信号分析及数据处理，获得与被测对象有关的信息，最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。
3.现代测试系统分为基本型、标准通用接口型、闭环控制型，各自的结构、代表性总线。
4.现代测试系统的特点与发展方向。
二、数据误差分析1.测量误差的定义、表示和分类（系统误差、随机误差、粗大误差）；2.系统误差的来源及消除方法；3.随机误差的来源及消除方法；4.随机误差的统计特征及等精度重复测量数据处理（算术平均值和标准偏差的计算）；5.粗大误差的来源及剔除准则（拉依达准则、格罗贝斯准则）。
三、测量不确定度的概念与计算分类、与误差的区别、计算过程。
四、测量系统基本特性1.静态特性和动态特性的概念。
2.静态特性参数：零点、灵敏度、分辨率、量程、迟滞、重复性、线性度的概念与计算；3.一阶、二阶系统动态特性数学模型和参数。
时间常数、阻尼比和系统无阻尼固有角频率分别表征系统的什么特性。
常见一阶系统与二阶系统的实例与数学模型，如何通过阶跃响应求一阶系统的时间常数τ。
4.一阶系统与二阶系统动态误差计算。
五、信号的感知1.传感器在测量系统中的作用；传感器的分类，选型时要考虑哪些因素。
2.应变式传感器的工作原理、可测量物理量和常见应用。
金属丝式与半导体式的区别，电桥测量电路的分类、计算、和差特性原理与应用。
应变片布置与桥接方式。
3.电感式传感器的分类，每一类的结构、工作原理与常见应用。
差动测量系统的连接方式与优点。
测量电路：交流电桥、常用调制与解调方法及其特点、互感传感器与全波差动整流电路、电涡流式传感器与谐振电路4.电容式传感器的原理、分类与常见应用，差动脉宽调制电路的输入输出关系（电路的优点）。
现代检测技术
偿电路、基准电源电路等在内的各个单元它使传感器和集成电路融为一体。
热电偶、热电阻的典型应用
金属表面温度的测量 热电偶炉温控制系统 钢水漏钢预报系统 采用集成温度传感器的数字式温度计 电动机保护器
强度随物质的厚度而变,I=I0e-μΗ，Ｉ、Ｉ０射入介质前和通过介质后的射线强度,μ为介质对 射线的吸收系数,H为介质厚度,I0、μ为常数，只要能测知穿过介质后的射线强度I，则介质的 厚度即物位的高度，可求出。放射源和接收器放置在被测容器旁，由放射源放射出的射线强 度I0 穿过设备和被测介质，由探测器接收并把探测出的射线强度I转换成电信号，经放大器放 大送入显示仪表进行显示
光电高温计
热辐射:任何物体,其温度超过绝对零度,以电磁波的形式向周围辐射能量,其中与物体本身温度有关的 传播热能那部分辐射.
辐射式温度计:把能对被测物体热辐射能量进行检测,来确定被测物体温度的仪表. 光电高温计工作原理:
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压力传感器
弹性式压力传感器：当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件就产生相应变形，根据变形的 大小，可以知道被测压力的数值。如：弹簧管式压力表。霍尔片式远传压力传感器。
声速受到介质的温度、压力影响，造价高。
探头
电容式液位计
将液位的变化转换成电容量的变化，通过测量电容量的大小，来间接测量液位高低的液位测 量仪表。
电极
绝缘套 管
在液体中插入一根带绝缘套管的电极，金属电极作为一个电极， 容器和液体可视为另一个电极，绝缘套管为中间介质，三者组 成圆筒形电容器
现代检测技术2
现代检测技术绪论1 检测技术的地位与作用为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。
“检测”是测量，“计量”也是测量，两者有什么区别？“计量”是指用精度等级更高的标准量具、器具或标准仪器，对送检量具、仪器或被测样品、样机进行考核性质的测量；“检测”通常是指在生产、实验等现场，利用某种合适的检测仪器或综合测试系统对被测对象进行在线、连续的测量。
2 现代检测系统的组成由各种传感器（变送器）将非电被测物理或化学成分参量转换成电信号，然后经信号调理（信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等），数据采集、信号处理后显示并输出（通常有4~20mA、经D/A转换和放大后的模拟电压、开关量、脉宽调制PWM、串行数字通信和并行数字输出等），由以上设备以及系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备（如拨动开关、按钮、数字拨码盘、数字键盘等）便组成了一个完整的检测（仪器）系统。
3 现代检测系统的分类⒈按被测参量分类常见的被测参量分为以下几类：（1）电工量电压、电流、电功率、电阻、电容、频率、磁场强度、磁通密度等；（2）热工量温度、热量、比热容、热流、热分布、压力、压差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面等；（3）机械量位移、形状、力、应力、力矩、重量、质量、转速、线速度、振动、加速度、噪声等；（4）物性和成分量气体成分、液体成分、固体成分、酸碱度、盐度、浓度、粘度、粒度、密度、比重等；（5）光学量光强、光通量、光照度、辐射能量等；（6）状态量颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、泄露、表面质量等。
⒉按被测参量的检测转换方法分类被测参量通常是非电物理或化学成分量，通常需用某种传感器把被测参量转换成电量，以便于处理。
被测量转换成电量的方法很多，最主要的有下列几类：（1）电磁转换电阻式、应变式、压阻式、热阻式、电感式、互感式（差动变压器）、电容式、阻抗式、（电涡流式）、磁电式、热电式、压电式、霍尔式、振频式、感应同步器、磁栅等；（2）光电转换光电式、激光式、红处式、光栅、光导纤维式等；（3）其他能/电转换声/电转换（超声波式）、辐射能/电转换（X射线式、β射线式、γ射线式）、化学能/电转换（各种电化学转换）等。
现代测试技术和应用
现代测试技术及应用作业学号 2013010106姓名刘浩峰专业核技术及应用提交作业时间 2014 12 10无损检测中的CT重建技术1无损检测1.1无损检测概述无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。
中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。
此外，冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会；部分省、自治区、直辖市和地级市成立了省（市）级、地市级无损检测学会或协会；东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。
无损检测缩写是NDT（或NDE，non-destructive examination），也叫无损探伤，是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。
利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试。
无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，无损检测的重要性已得到公认，主要有射线检验（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、液体渗透检测（PT）、涡流检测（ECT）、声发射（AE）和超声波衍射时差法（TOFD）。
1、射线照相法（RT）是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。
工作原理是射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。
现代测试技术--概述 ppt课件
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图1-1测试系统示意图
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传感器的定义
能感受规定的被测量（物理量、化学量、生
物量等），并按照一定的规律转换成输出信号
（一般为电量）的器件或装置。
从狭义上讲，传感器也可定义为把被测的输入信
号变换为电信号的装置。其输入量可分为机械量 参数、热工参数、物理参数、成份和结构参数等。 输出的电量一般为电阻、电感、电容、电荷、电 压、电流、频率、脉冲等 。
信号调节与转换电路的种类要视传感元件 的类型而定，常用的电路有电桥、放大器、 振荡器、阻抗变换器，等等。
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信号处理环节接受来自调理环节的信号，
并进行各种运算、滤波、分析，将结果输
至显示、记录或控制系统信号显示、记录
环节，以观察者易于认识的形式来显示测
量的结果，或者将测量结果存贮。
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成系统时相互之间接口十分麻烦，而且各模块不
能单独应用，缺乏灵活性。
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（2）通用接口型测试系统
通用接口型也是由模块（如台式仪器或插件 板）组合而成，不过所有模块的对外接口都是按 规定标准设计，组成系统时，如果模块是台式仪 器，用标准的无源电缆将各模块连接起来就组成 系统；如果模块为标准插板，只要将各插板插入 标准机箱即可。 GPIB系统、CAMAC系统和VXl 总线系统就 属此类系统，这类系统组建方便，但首次投资较 大。通用接口型测试系统一般具有良好的灵活性 和可扩展性。
能做专门的测试，无数据处理能力。 计算机控制型是可编程型，具有数据处理、存贮、 判断、自动校准等功能，有一定的通用性，适合 于完成复杂的综合测试和精密测试。
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现代测试技术知识与方法
可以发现黑盒测试和白盒测试都能发现的问题，提高软件的质量和可靠性。
灰盒测试
定义
单元测试是对软件中的最小可测试单元进行检查和验证，通常是对单个方法或函数的测试。
优点
可以发现代码级别的错误和问题，提高代码质量。
缺点
需要较高的技术水平和经验，对于大型复杂系统可能难以全面覆盖。
测试方法
单元测试通常采用白盒测试的方法，通过编写驱动程序来模拟外部输入并检查内部状态和输出结果。常用的单元测试框架包括JUnit、TestNG等。
单元测试
定义
集成测试是在单元测试的基础上，将多个模块或组件进行集成，检查它们之间的协调和交互是否正常。
测试方法
集成测试通常采用黑盒测试的方法，通过模拟外部输入并检查输出结果来验证多个模块或组件之间的协调和交互是否正常。常用的集成测试框架包括JUnit、TestNG等。
优点
可以发现模块或组件之间的协调和交互问题，提高系统的可靠性和稳定性。
通过现代测试技术，可以全面了解产品的性能和可靠性，及时发现和解决潜在问题，提高产品质量。
提高产品质量
降低生产成本
提升企业竞争力
现代测试技术能够快速、准确地检测产品，减少人工检测和返工成本，降低生产成本。
采用现代测试技术可以提高产品的质量和可靠性，增强企业的市场竞争力。
03
02
01
现代测试技术的重要性
03
基于风险的测试是一种将风险管理和测试相结合的测试方法。
基于风险的测试可以提高测试效率和效果，确保高风险部分得到充分关注和验证。
基于风险的测试可以根据风险评估结果来确定优先级和重点，优先对高风险部分进行深入的测试。
基于风险的测试可以通过风险识别、评估、优先级排序、实施相应的测试策略等方式进行。
现代工程测试技术
现代工程测试技术引言概述：现代工程测试技术在各个行业中起着至关重要的作用。
通过测试，我们可以评估产品的性能、可靠性和安全性，从而确保产品的质量和可持续发展。
本文将介绍现代工程测试技术的五个关键部分，包括测试计划的制定、测试环境的搭建、测试用例的设计、测试执行和结果分析。
一、测试计划的制定1.1 确定测试目标和范围：在制定测试计划之前，我们需要明确测试的目标和范围。
根据产品的特点和需求，确定测试的关键指标和重点测试项，以确保测试的有效性和高效性。
1.2 制定测试策略和方法：根据测试目标和范围，制定相应的测试策略和方法。
选择合适的测试技术和工具，确定测试的覆盖范围和深度，以及测试的时间和资源分配，以提高测试的效率和准确性。
1.3 编制测试计划：根据测试目标、范围、策略和方法，编制详细的测试计划。
测试计划应包括测试的时间安排、资源需求、测试环境准备、测试用例设计和测试执行等内容，以确保测试的有序进行和有效管理。
二、测试环境的搭建2.1 确定测试环境需求：根据测试计划，确定测试所需的硬件、软件和网络环境。
考虑到测试的真实性和可靠性，测试环境应与实际运行环境尽可能接近，以确保测试结果的准确性和可靠性。
2.2 搭建测试环境：根据测试环境需求，搭建相应的测试环境。
包括安装和配置测试所需的硬件和软件，建立网络连接和数据传输通道，以及搭建仿真环境和实验场景等，以满足测试的要求和条件。
2.3 验证测试环境：在测试环境搭建完成后，进行验证和确认。
验证测试环境是否满足测试需求，确保测试环境的可用性和稳定性，以及测试数据的准确性和完整性。
三、测试用例的设计3.1 确定测试需求和目标：根据测试计划和产品需求，确定测试的具体需求和目标。
包括功能测试、性能测试、安全性测试等，以确保测试的全面性和有效性。
3.2 设计测试用例：根据测试需求和目标，设计相应的测试用例。
测试用例应覆盖产品的各个功能和特性，包括正常情况和异常情况下的测试，以保证测试的全面性和准确性。
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现代测试技术与方法
3),测试系统不失真的条件 ),测试系统不失真的条件
x 0 ( t ) = A0 x i ( t t 0 )
A,幅值放大或缩小 B,相位超前或滞后
�
1,系统的组成
决策系统 显示 打印 信 号 采 样
被测对象
传 感 器
信号调理 信号预处理) (信号预处理)
信号分析
执行系统
现代测试技术与方法
1),被测对象 ),被测对象
选择能够表达被测对象状态的物理量
2),传感器 ),传感器
根据待测物理量及其测量要求,选择相应传感器,如压力, 根据待测物理量及其测量要求,选择相应传感器,如压力, 温度,振动量,噪声,湿度, 温度,振动量,噪声,湿度,流量等
为什么测试(Why) 2,为什么测试(Why)
研究材料和构件的状态( 研究材料和构件的状态(包括正常工作状态和故障状 态诊断),检查和测量自动化生产过程中的各种工艺参数. ),检查和测量自动化生产过程中的各种工艺参数 态诊断),检查和测量自动化生产过程中的各种工艺参数. 监视和控制生产过程的运行,鉴定产品质量, 监视和控制生产过程的运行,鉴定产品质量,为新产品改 进设计提供数据. 进设计提供数据.
现代测试技术与方法
3,系统的特性
1),静态特性 ),静态特性
定义: 定义: 当被测量不随时间变化或变化缓慢时, 当被测量不随时间变化或变化缓慢时,输出量与输入 量之间的关系成为静态特性,可以用代数方程表示. 量之间的关系成为静态特性,可以用代数方程表示.
指标: 指标: 灵敏度,线性度,回程误差,漂移, 灵敏度,线性度,回程误差,漂移,分辨率
现代测试技术与方法
怎样测试(How) 3,怎样测试(How)
制定切实可行且最为经济的测试方案
4,测试什么(Which) 测试什么(Which)
确定能够表征研究对象特性的物理量
现代测试技术与方法
5,何处测试(Where)
粉尘,温度,风力, 粉尘,温度,风力,湿度等及行业特殊要求
6,谁测试(Who)
第一讲 绪论
课程性质 为什么测试(Why) 怎样测试(How) 测试什么(Which) 何处测试(Where) 谁测试(Who) 通过学习你掌握了哪些知识(What)
现代测试技术与方法
1,课程的性质
综合性很强的技术学科,它以物理学,电子学, 综合性很强的技术学科,它以物理学,电子学,材料 学,自动控制和数字技术等为基础
3),信号调理(信号预处理) ),信号调理(信号预处理) 信号调理
把物理量信号换算成电信号,放大处理, 把物理量信号换算成电信号,放大处理,抗混滤波等
现代测试技术与方法
3),信号采样 ),信号采样 时域采样过程是将采样脉冲序列 与信号 相乘. 时域采样过程是将采样脉冲序列g(t)与信号 相乘. 过程是将采样脉冲序列 与信号x(t)相乘
现代测试技术与方法
大连大学 机械工程学院 王珍 2009年8月18日
现代测试技术与方法
主要内容
第一讲:绪论 第二讲:测试系统组成及特性 第三讲:传感器(一次仪表) 第四讲:信号变换与分析 第五讲:虚拟仪器测试技术 第六讲:典型的测试系统实例 第七讲:在线测量网络化 第八讲:先进测试手段和方法简介
现代测试技术与方法
现代测试技术与方法
2,系统的特性评价方法
衡量一个测试系统的性能,可根据其输入特性, 衡量一个测试系统的性能,可根据其输入特性, 输出特性和传递特性进行评价. 输出特性和传递特性进行评价. (1)输入特性: )输入特性: 指输入信号的性质,输入范围, 指输入信号的性质,输入范围,输入阻 抗.输入信 号是电量还是非电量;输入范围决定了输入信号的上下限; 号是电量还是非电量;输入范围决定了输入信号的上下限; 输入阻抗的大小决定了输入能量. 输入阻抗的大小决定了输入能量. (2) 输出特性: ) 输出特性: 包括输出信号的性质,输出范围和输出阻抗等. 包括输出信号的性质,输出范围和输出阻抗等. (3)传递特性: )传递特性: 系统本身的性质,稳定性,快速响应性,准确性等. 系统本身的性质,稳定性,快速响应性,准确性等.
现代测试技术与方法
2),动态特性 ),动态特性 定义: 定义: 当被测量随时间迅速变化时,输出量与输入 量之间的关系称为动态特性,可以用微分方程表 示. 线性系统性能: 线性系统性能: 叠加性,频率保持性,比例特性, 叠加性,频率保持性,比例特性, 微分特性, 微分特性,积分特性等 系统特性测试方法: 系统特性测试方法: 单位脉冲法, 单位脉冲法,谐波扫描法等
现代测试技术与方法
1 g (t ) = ∑ δ (t nTs ) G ( jf ) = Ts n∞ s
∞
x(t )i g (t ) X ( jf ) G ( jf )
1 X ( jf ) G ( jf ) = X ( jf ) Ts
n 1 ∑ δ(f T ) = T n =∞ s s
制定测试步骤, 制定测试步骤,注意事项
现代测试技术与方法
7,通过学习你掌握了哪些知识(What) 掌握测试系统的组成及其基本特 性 掌握常用传感器及其工作原理 掌握信号分析的基本方法 学会结合自己研究方向制定相应 的测试方案 了解先进的测试技术方法
现代测试技术与方法
第二讲:测试系统组成及特性
现代测试技术与方法
理想的测试装置应该 ①输出和输入成线性关系.即具有单值 的,确定的输入-输出关系. ②系统为时不变线性系统. 实际的测试装置
①只能在较小工作范围内和在一定误差允许 范围内满足线性要求. ②很多物理系统是时变的.在工程上,常可
以以足够的精确度认为系统中的参数是时 不变的常数.
∞
n ∑ X(f T ) n =∞ s
∞
现代测试技术与方法
4)频混现象
频域解释
时域解释
现代测试技术与方法
5)采样(香农)定理 采样(香农) 为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息, 为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息 , 信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的 最高频率成分的2 信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍. 这是采样的基本法则,称为采样定理. 这是采样的基本法则,称为采样定理.
fs>2fmax
工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3 工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到4倍. 在对信号进行采样时,满足了采样定理, 在对信号进行采样时,满足了采样定理,只能保证不发生频率混 只能保证对信号的频谱作逆傅立叶变换时, 叠,只能保证对信号的频谱作逆傅立叶变换时,可以完全变换为 原时域采样信号xs(t) xs(t), 原时域采样信号 xs(t) , 而不能保证此时的采样信号能真实地反 映原信号x(t) x(t). 映原信号x(t).