第八章温度测量 机械工程测试技术
机械工程测试技术
机械工程测试技术什么是机械工程测试技术机械工程测试技术是指应用各种测试方法和设备对机械工程中的零部件、装配件和整机进行性能测试和可靠性评估的一种技术。
通过测试和评估，可以验证设计和制造的准确性，发现潜在的问题，并提供数据支持，以改进产品的质量和可靠性。
机械工程测试技术的重要性机械工程测试技术在产品研发和制造过程中起着重要作用。
它可以帮助工程师和设计师更好地了解产品的性能和可靠性，为产品的改进和优化提供有力的依据。
以下是机械工程测试技术的几个重要方面：性能测试性能测试是机械工程测试技术最基本的部分之一。
通过对机械零部件、装配件和整机性能的测试，可以评估产品在各种工作条件下的表现。
性能测试包括力学性能测试、疲劳寿命测试、耐久性测试等。
可靠性评估机械工程测试技术也包括对机械产品可靠性的评估。
通过对产品进行可靠性测试和评估，可以确定其在设计寿命内的可靠性水平，并验证是否满足使用要求。
可靠性评估通常包括可靠性试验、加速寿命试验等。
故障分析当机械产品发生故障时，机械工程测试技术可以帮助确定故障原因。
通过对故障产品的测试和分析，可以找到故障的根本原因，进而进行改进和修复，提高产品的可靠性和性能。
质量控制机械工程测试技术在产品的制造过程中也起到重要的作用。
通过对原材料、加工工艺和成品的测试，可以保证产品的质量符合设计要求。
质量控制包括原材料的测试、加工工艺的控制和成品的检验等。
机械工程测试技术的应用领域机械工程测试技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：汽车工程机械工程测试技术在汽车工程领域有着广泛的应用。
通过对汽车零部件和整车性能的测试，可以评估汽车的安全性、操控性和舒适性，并提供数据支持，以改进汽车的设计和制造质量。
航空航天工程在航空航天工程中，机械工程测试技术用于对航空器和航天器的性能进行测试和评估。
通过对各种航空航天器的测试，可以确保其在各种极端条件下的可靠性和安全性。
动力机械机械工程测试技术也广泛应用于动力机械领域，如发动机、液压系统和传动系统等。
机械工程测试技术_课后习题及答案
机械工程测试技术课后习题及答案第一章传感器及检测系统的基本概念1、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用2、怎样选择仪表的量程大小？3、测量误差可以分为哪几类？引起各类误差的原因是什么？4、传感器按照被测物理量来分，可以分为哪几种？5、某电路中的电流为10A，用甲乙两块电流表同时测量，甲表读数为10.8A，乙表读数为9.5A，请计算两次测量的绝对误差和相对误差。
6、用1.0级量限100V的电压表甲，0.5级量限250V的电压表乙分别测量某电压，读数皆为80V，试比较两次测量结果的准确度。
7、有三台测温仪表，量程均为0～800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？解答：1、一个完整的工程检测系统包括：传感器、信号调理电路、信号处理电路和显示记录部分。
各部分作用：传感器——感受被测量，并将其转换为电信号；信号调理电路——将传感器输出信号进行放大和转换；信号处理电路——对电信号进行计算和分析；显示记录部分——显示记录测试结果。
2、应根据被测量的大小，兼顾仪表的准确度等级和量程，使其工作在不小于满度值2/3以上的区域。
3、测量误差可以分为：系统误差、随机误差和疏失误差三类。
引起的原因如下:系统误差——仪器误差、零位误差、理论误差、环境误差和观察者误差等随机误差——温度、磁场，零件摩擦、间隙，气压和湿度的变化，测量人员分辨本领的限制等疏失误差——操作、读数、记录和计算等方面的人为误差等4、传感器按被测物理量可以分为：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
5、绝对误差：△I= I﹣I=10.8-10=+0.8A；△I= I﹣I=9.5-10=﹣0.5A相对误差：γ甲=△I甲/ I0=+0.8/10=8%；γ乙=△I乙/ I0=﹣0.5/10=﹣5%6、最大绝对误差：△V m甲=±K%·V m甲=±1.0%×100=±1.0V；△V m乙=±K%·V m乙=±0.5%×250=±1.25V最大相对误差：γm甲=△V m甲/ V=±1.0/80=±1.25%；γm乙=△V m乙/ V=±1.25/80=±1.56%故：甲表测量结果的准确度高于乙表。
机械工程测试技术课件整理版
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汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 机 械 工 程 测 试 系 统
组成
05 机 械 工 程 测 试 技 术 实例分析
02 机 械 工 程 测 试 技 术 概述
04 机 械 工 程 测 试 技 术 原理
06 机 械 工 程 测 试 技 术 发展趋势与展望
压力测试原理
压力测试的定义：通过施加压力来 检测机械设备的性能和稳定性
压力测试的方法：包括静态压力测 试和动态压力测试
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压力测试的目的：确保机械设备在 正常工作条件下能够承受压力避免 故障和损坏
压力域
流量测试原理
传感器是机械工程测试系统 的重要组成部分
传感器的种类繁多包括温度 传感器、压力传感器、流量
传感器等
传感器的性能直接影响测试 系统的精度和稳定性
信号处理装置
功能：对采集到的信号进行处理和分析 组成：包括信号放大器、滤波器、/D转换器等 工作原理：将模拟信号转换为数字信号并进行滤波、放大等处理 应用：广泛应用于各种机械工程测试系统中如振动测试、噪声测试等
新型传感器技术发展与应用
传感器技术发展 趋势：智能化、 微型化、集成化
新型传感器技术 应用领域：汽车 电子、医疗电子、 工业自动化等
新型传感器技术 特点：高精度、 高灵敏度、高可 靠性
新型传感器技术发 展趋势：无线传感 器网络、物联网、 大数据分析等
虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用与展望
虚拟仪器技术：利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能 应用领域：机械工程测试、控制系统设计、数据分析等 发展趋势：智能化、网络化、集成化 展望：未来将更加广泛应用于机械工程测试提高测试效率和准确性
《机械工程测试技术》教学讲义教案
《机械工程测试技术》教学讲义教案一、教学目标通过本课程的学习，学生应能够：1.了解机械工程测试技术的基本概念和原理；2.掌握机械工程测试技术的常用方法和工具；3.了解机械产品测试的流程和要点；4.培养学生的实践操作能力和解决问题的能力。
二、教学内容1.机械工程测试技术的概述1.1机械工程测试技术的概念和作用1.2机械工程测试技术的发展历程1.3机械工程测试技术的分类和应用领域2.机械工程测试技术的基本原理2.1测试的基本概念和原理2.2测试的基本要素和方法2.3测试的误差与准确度分析3.机械工程测试技术的常用方法和工具3.1机械参数测试方法和工具3.2机械性能测试方法和工具3.3机械可靠性测试方法和工具4.机械产品测试的流程和要点4.1测试计划的编制和执行4.2测试样品的准备和标定4.3测试数据的采集和处理4.4测试结果的分析和评价5.机械工程测试技术的应用案例5.1机械工程测试技术在制造业中的应用5.2机械工程测试技术在科研和开发中的应用5.3机械工程测试技术在质量控制中的应用三、教学方法1.理论讲授与实践结合的教学方法，通过课堂讲解、案例分析和实验操作，使学生能够深入理解机械工程测试技术的基本原理和方法，提高学生的实践操作能力；2.讨论与交流的教学方法，通过学生的互动参与，提高学生的问题解决能力，培养学生的团队合作意识和创新思维。
四、教学过程1.引入（5分钟）通过引述一个机械产品测试中的实际案例，激发学生对机械工程测试技术的兴趣，并介绍本课程的教学目标和内容。
2.讲解机械工程测试技术的概述（20分钟）讲解机械工程测试技术的定义、作用和分类，并介绍机械工程测试技术的发展历程和应用领域。
3.介绍机械工程测试技术的基本原理（30分钟）讲解测试的基本概念和原理，介绍测试的基本要素和方法，并分析测试的误差与准确度。
4.介绍机械工程测试技术的常用方法和工具（40分钟）详细介绍机械参数测试的方法和常用工具，机械性能测试的方法和常用工具，以及机械可靠性测试的方法和常用工具。
机械工程测试技术
机械工程测试技术机械工程测试技术是机械工程领域中至关重要的一部分。
它涵盖了一系列测试方法和技术，用于评估机械设备和系统的性能、可靠性以及对各种工况的适应能力。
这些测试技术可以帮助工程师们了解机械设备的运行状态，评估其是否符合设计要求，并为改进设计提供数据支持。
机械工程测试技术是一门复杂而广泛的学科，涵盖了许多不同的测试方法和技术。
其中一种常见的测试技术是静态和动态测试。
静态测试用于评估机械设备在静止状态下的性能指标，比如强度、刚度和耐久性等。
而动态测试则是通过对机械设备进行振动测试，评估其在运动或振动条件下的性能指标。
除了静态和动态测试，机械工程测试技术还包括温度测试、压力测试、流量测试等。
温度测试用于评估机械设备在不同温度条件下的工作性能，以及其是否能够在极端温度环境下正常运行。
压力测试则是用来评估机械设备在不同压力条件下的工作性能和安全性。
流量测试则是用来评估机械设备在不同流量条件下的工作性能和效率。
机械工程测试技术还可以应用于机械设备的寿命测试。
寿命测试是通过对机械设备进行长时间的运行测试，以模拟其在实际使用条件下的寿命。
通过寿命测试，可以评估机械设备的可靠性和耐久性，并为改善设计和延长设备寿命提供参考。
在机械工程测试技术中，数据记录和分析也是非常重要的一环。
通过合适的数据记录和分析方法，可以对测试结果进行定量分析，获取更准确、可靠的数据。
这些数据可以帮助工程师们深入了解机械设备的性能特点，找出潜在的问题，并提出改进方案。
除了上述提到的测试技术，还有一些新兴的测试技术在机械工程领域得到了广泛应用。
例如，红外热像仪技术可以用于检测机械设备的热量分布情况，帮助工程师们了解机械设备的热量传递机制和热量损失情况。
声发射检测技术可以用于监测机械设备中的微小裂纹和缺陷，帮助工程师们及时修复并避免潜在故障。
总的来说，机械工程测试技术对于保障机械设备的性能、可靠性和安全性具有重要意义。
通过合理使用不同的测试方法和技术，可以全面评估机械设备的性能指标，提供数据支持和理论依据，为工程师们改进设计、提高机械设备的生产效率和降低故障风险提供重要参考。
《机械工程测试技术》课件 8
第一节 THSRZ-1型传感器系统综合实验台简介
第
8.1.1 THSRZ-1型传感器系统综合实验台组成
八
章
1．实验台部分
2．三源板部分
机
械 工
这部分设有
程
1～10 kHz音频信
测
号发生器，1～30
热源：0～220 V交流电源加热，温度 可控制在室温～120℃，控制精度±1℃。
大电路对电桥输出的放大倍数使电路输出电压值为重量的对应值， 电压量纲（V）改为重量量纲（g），即成一台比较原始的电子秤。
实验原理
第五节 直流全桥的应用——电子秤实验
第
实验内容与步骤
八
章
机 械
1
按实验8.4全桥性能实验的步骤①、②、
③接好线并将差动放大器调零。
工
程
测
试
2
将10只砝码置于传感器的托盘上，调节
械
工
程
测 试
5
将砝码依次放到托盘上并读取相应的数
技
显表值，直到200 g砝码加完，记下实验结果。
术
实
验 6
去除砝码，托盘上加一个未知的重物
（不要超过1 kg），记录电压表的读数。根
据实验数据，求出重物的重量。
第六节 差动变压器性能实验
第 八 章
了解差动变压器的工作原理和特性。
机
械
实验目的
工
程
测
差动变压器模块、测微头、通信接口（含上位机软件）、
试
Hz低频信号发生器，
技
4组直流稳压电源：
术 实 验
±15V、+5V、 ±2～±10V、2～ 24V可调，数字式
第八章温度测量_机械工程测试技术解读
1、温度测量基础 常用温度计 C K 273.16
测量 50℃温 度可用 什么温 度计？
摄氏度
1、温度测量基础
常用温度计 C K 273.16
方式测温 接触式
非接触式
传感器 热电偶
热 金属热电阻 电 阻 半导体热敏电阻
辐 光学高温计 射 比色高温计 式 红外光电温度计
测温范围（℃） 主要特点 －200～1700 种类多，结构简单，价廉，感温 部小，广泛应用于电测 －260～600 种类多，精度高，感温部较大， 广泛应用于电测 －260～350 体积小，响应快，灵敏度高，广 泛应用于电测 －20～3500 不干扰被测温度场，可对运动体 测温，响应较快。测温计结构复 杂，价高，需定标修正测量值
长度 (length)
米(meter)
质量 (mass)
千克(公斤)(kilogram)
时间 (time)
秒 (second)
电流 (electric current)
安培 (ampere)
热力学温度 开尔文(kelvin)
(thermodynamic temperature)
物质的量 (amount of substance) 摩尔(mole)
2、热电偶测温
热电效应：将温度信号转换成热电势
当不同材料的两导体Ａ和Ｂ的两个结
低温端t0
点处温度不同时，则回路中产生热电势
eABt,t0 eABt eB t,t0 eABt0 eAt,t0
热电偶：两导体Ａ和Ｂ组成 接触电势：接触点电子密度不相同而形
A B
A tn tn B
A to t
B
to
结论：
电势与温度间转换：无论热电偶的工作温度为多少，都可以用一具有相同 参考温度的分度表来确定其电势温度函数关系
机械工程测试技术概述
机械工程测试技术概述1. 测试技术基本原理测试技术是通过对各种物理量进行测量、转换和显示，以实现对机械系统或设备性能和状态的评估和监控。
测试技术的基本原理包括：(1) 测量原理：通过传感器将待测物理量转换为电信号或光信号，以便进行测量和分析。
(2) 转换原理：利用各种转换器将电信号或光信号转换为便于处理的信号形式，如电压、电流、频率等。
(3) 显示原理：通过各种显示设备将测量结果以图形、数字或图表的形式展示出来，以便进行观察和分析。
2. 传感器与测试系统传感器是测试技术中的核心部件，用于将待测物理量转换为电信号或光信号。
常见的传感器有压力传感器、温度传感器、位移传感器、速度传感器等。
测试系统是将传感器与其他辅助设备（如放大器、滤波器、模数转换器等）组合在一起，以实现对各种物理量的测量和记录。
3. 信号处理与分析在测试过程中，需要对测量得到的信号进行处理和分析，以提取有用的信息。
信号处理技术包括滤波、放大、采样、数字化等，而信号分析技术则包括时域分析、频域分析、波形分析等。
这些处理和分析技术有助于提高测量的准确性和可靠性。
4. 测试数据处理与显示测量得到的数据需要进行处理和显示，以便进行观察和分析。
数据处理技术包括数据清洗、数据变换、数据拟合等，而数据显示技术则包括图表显示、数字显示、曲线显示等。
这些技术和设备有助于提高测量的直观性和便利性。
5. 典型机械量测试机械工程中需要测量的典型机械量包括压力、温度、位移、速度、加速度等。
对于这些量的测量，需要使用相应的传感器和测试系统，并采用适当的信号处理和分析技术。
例如，对于压力测试，需要使用压力传感器和相应的测试系统，测量液体或气体在单位面积上所受垂直作用力的大小的物理量程力；对于温度测试，需要使用温度传感器和相应的测试系统，测量物体的冷热程度；对于位移测试，需要使用位移传感器和相应的测试系统，测量机械部件的移动距离；对于速度和加速度测试，需要使用相应的传感器和测试系统，测量机械部件的运动速度和加速度。
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? 温度的单值函数——物理参数变化只与温度有关，与其它因素无 关或关系不大
? 函数关系必须简单、稳定——参数与温度之间的函数关系简单， 且变化是连续的
? 温度的跟踪性要好——能够迅速与被测介质达到热平衡
1、温度测量基础
? 测温方法
? 利用物体的热胀冷缩现象测量温度 ? 利用物体的热电效应随温度变化的现象测量温度 ? 利用物体的导电率随温度变化的现象测量温度 ? 利用物体的热辐射强度随温度变化的现象测量温度 ? 利用物体的磁化率随温度变化现象制造的磁温度计 ? 利用物体的正向电压随温度变化现象制造的温度计
物质的量 (amount of substance) 摩尔(mole)
发光强度 (luminous intensity) 坎德拉(candela)
单位符号 (Symbol)
m kg s A
K
mol cd
? 测量领域——动力、机械、化工、冶金、制冷、航天、电子、 …
1、温度测量基础
? 温度的概念
? 物体热平衡状态下冷热程度的物理量
? 热电偶分度表是以冷端温度为 0℃为基础而制成的
2、热电偶测温
? 均匀导体定律
在用同一种均质材料组成的 回路中，不 论材料的截面积是否一致以及各处的温度分 布如何，该回路中的总 热电势等于零
t
A
t0
eA(t, t0)＝0
? 若要回路中产生热电势，必须采用两种不同性质的材料
? 由同一种材料组成的闭合回路存在温差时，若回路中产生 热电势便说明该材料是不均匀的
1、温度测量基础
? 测温方式
? 接触测温法
? 除高温区以外的温度测量大多采用此法 ? 主要有：热电阻、热电偶、膨胀式、二极管等
? 非接触测温法
? 在高温范围（由于感温物质的材料特性的限制），利用物体的 辐 射特性来测量物体的温度
? 主要有：光学高温计、辐射高温计、光电高温计等
? 分度表
? 用一张表格将感温元件（热电偶）的 电阻值（热电势）与温度的 对应关系表示出来称为分度表
导 体 A
eA
?t, t0 ? eB ?t,
t0
导
?体B
成的电位差 ? 温差电势：金属导体两端温度不同而可
eAB ?t ?
产生的热电势——等温时为零
高温端t
eAB（t,t0）——金属A和温度t分别表示热电偶的正极和测量 端,后面的金属B和温度t0分别表示热电偶的负极和参考端
2、热电偶测温
? 中间导体定律
2、热电偶测温
? 热电效应：将温度信号转换成热电势
当不同材料的两导体Ａ和Ｂ的两个结
低温端t 0
点处温度不同时，则回路中产生热电势
? eAB t,t0?? eAB?t?? eB?t,t0?? ? eAB t0?? eA?t,t0?
? 热电偶：两导体Ａ和Ｂ组成 ? 接触电势：接触点电子密度不相同而形
eAB ?t0 ?
A
C
A
t
to t
to t
——建C 立通用（相对B标准电极）分度B 表
to
2、热电偶测温
? 热电偶连接
? 接入仪表
参考端 t 0
工作端 t
参考端 t 0
工作端 t
? 开路热电偶
只要A 、B 电极接入处温度一致
——任意焊接、任意连接
金属壁面
参考端 t 0
工作端 t
液态金属
在热电偶回路中加入第三种导体C，只要其两
端温度相同，热电偶产生的热电势保持不变 ——不
受第三金属接入的影响
? 可以在热电偶回路中接入仪表以便检测热
eCA(t0) t0 C t0 eBC(t0)
电势的大小从而测出温度 ? 相对另一种金属C（标准电极）的热电势为
已知的金属A 和B ，它们组成的热电偶，其
? 微观上——温度是物体内部分子热运动激烈程度的标志，是 度量分子热运动平均动能大小的指标
? 宏观上——温度是决定系统热平衡的宏观性质。当两个系统 处于平衡状态时，它们拥有的 共同性质
TA ?C < TB ?C < TC ?C
TA?C 热流
A
B
C
热流 TB?C
1、温度测量基础
? 温度的概念
? 单位
AB
热电势为它们对金属C热电势的代数和：
eA(t, t 0)
eB(t, t 0)
t
eAB(t)
eABC ?t, t0 ?? eAB ?t, t0 ?
e AB ?t , t0 ? ? e AC ?t , t0 ?? eCB ?t , t0 ?
e AB ?t , t0 ? ? e AC ?t , t0 ?? e BC ?t , t0 ?
第八章
机械工程测试技术—— 温度测量（2 ）
内容
1 、温度测量基础 2 、热电偶测温技术 3 、电阻法测温技术 4 、温度仪表的标定 5 、其它
重点： 掌握热电偶与热电阻两种测温方法的原理、特点及应用场合
1、温度测量基础
? 温度测量背景
? 国际单位制七个基本的物理量
量的名称 (Quantity)
摄氏温标（℃） 华氏温标（oF ）
国际温标（K ）
C ? K ? 273 .16C源自?5 9(?F
? 32 )
? 常用摄氏温度
1、温度测量基础
? 基本原理
? 测温原理
? 温度本身是一个抽象的物理量，不能直接与标准量比较而测出 ? 通过测量某些随温度而变化的物体的性质， 间接地测量物体温度 ? 传感器：测量某些材料随温度单值变化的 物理参数，间接评估
单位名称 (Name)
长度 (length) 质量 (mass)
米(meter) 千克(公斤)(kilogram)
时间 (time)
秒 (second)
电流 (electric current)
安培 (ampere)
热力学温度 开尔文(kelvin)
(thermodynamic temperature)
测温范围（℃） 主要特点 －200～1700 种类多，结构简单，价廉，感温 部小，广泛应用于电测 －260～600 种类多，精度高，感温部较大， 广泛应用于电测 －260～350 体积小，响应快，灵敏度高，广 泛应用于电测 －20～3500 不干扰被测温度场，可对运动体 测温，响应较快。测温计结构复 杂，价高，需定标修正测量值
1、温度测量基础 ? 常用温度计 C ? K ? 273 .16
测量 50℃温 度可用 什么温 度计？
摄氏度
1、温度测量基础
? 常用温度计 C ? K ? 273 .16
方式测温 接触式
非接触式
传感器 热电偶
热 金属热电阻 电 阻 半导体热敏电阻
辐 光学高温计 射 比色高温计 式 红外光电温度计