机械工程测试技术
机械工程测试技术基础知识点总结
机械工程测试技术基础知识点总结一、引言机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分，它主要涉及到对机械产品进行各种测试和评估的技术方法和手段。
本文将从以下几个方面对机械工程测试技术的基础知识点进行总结。
二、测试目的与方法1. 测试目的：机械工程测试的目的是为了评估机械产品的性能、可靠性和安全性，以确保其符合设计要求和使用需求。
2. 测试方法：机械工程测试可以采用静态测试、动态测试、功能测试、环境测试等多种方法。
其中静态测试主要用于评估机械产品的结构强度和刚度，动态测试用于评估机械产品的振动、噪声和动力性能，功能测试用于评估机械产品的功能是否正常，环境测试用于评估机械产品在不同环境条件下的性能。
三、测试设备与工具1. 测试设备：机械工程测试需要使用各种测试设备，如力传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器等。
这些设备用于测量机械产品在测试过程中产生的各种物理量。
2. 测试工具：机械工程测试还需要使用各种测试工具，如测量仪器、测试仪器、数据采集仪等。
这些工具用于对测试设备进行校准、数据采集和分析。
四、测试流程与方法1. 测试准备：机械工程测试前需要进行测试准备工作，包括制定测试计划、选择测试方法和设备、清洁测试环境等。
2. 测试执行：根据测试计划，进行具体的测试操作，包括设置测试参数、采集测试数据、记录测试结果等。
3. 测试分析：对测试数据进行分析和处理，评估机械产品的性能指标是否符合要求，找出可能存在的问题和改进方向。
4. 测试报告：根据测试结果，编制测试报告，包括测试目的、测试方法、测试数据、测试结论等内容，供相关人员参考和决策。
五、常见测试指标与评估方法1. 结构强度：通过静态测试和有限元分析等方法，评估机械产品的结构是否能承受设计载荷，并满足安全要求。
2. 动力性能：通过动态测试和数学模型仿真等方法，评估机械产品的加速度、速度、位移等动力性能指标是否符合设计要求。
3. 噪声与振动：通过振动测试和噪声测试等方法，评估机械产品在运行过程中产生的噪声和振动是否超过限制值，是否对人体健康造成影响。
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。
机械工程测试技术基础试题及答案
1、什么是测试装置的静态特性？常用哪几个特性参数来描述？答：测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置及理想定常线性系统的接近程度。
常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。
2、实现不失真测试的条件是什么？分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。
答：测试装置实现不失真测试的条件是A（ω）=A0=常数φ（ω）=-t0ω为满足上述条件，对于一阶装置，时间常数τ原则上越小越好，对于二阶装置一般选取ξ=0.6~0.8，ω=0~0.58ωn.3、调制波有哪几种？分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。
答：调制波有调幅波、调频波和调相波三种。
载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波；载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波；载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波；常用的调制波有调幅波和调频波两种。
4、选用传感器时应考虑到哪些原则？答： 选用传感器时应考虑到以下原则：（1）灵敏度 （2）响应特性 （3）线性范围 （4）可靠性（5）精确度 （6）测量方法 （7）稳定性及其他5、电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？ 答：包括电阻式、电感式、电容式三种。
电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化的一种装置；电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置。
一、计算题1、求图中周期性三角波的傅里叶级数。
解：在x(t)的一个周期中可表示为x(t)={A +2A T 0t − T 02≤t ≤0 A −2A T 0t 0≤ t ≤T 02常值分量a 0=1T 0∫x (t )dt T 02−T 02 = 2T 0∫(A −2A T 0t )dt T020 = A 2 余弦分量的幅值a n =2T 0∫x (t )cosnω0tdt T 02−T 02 = 4T 0∫(A −2A T 0t )cosnω0tdt T020=4An2π2sin2nπ2= {4An2π2n=1,3,5,0n=2,4,6,正弦分量的幅值b n = 2T0∫x(t)sinnω0tdtT02−T02= 02、求传递函数为H（s）=51+0.001S的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t)。
机械工程测试技术基础教学PPT
#2022
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测量的基础知识
基本量和导出量 基本量： 长度、质量、时间、温度、电流、发 光强度、物质的量 导出量：由基本量按一定函数关系来定义的
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测量的基础知识
3、基准与标准
基准：用来保存、复现计量单位的计量器具，是最高准确度的计量器具。 国家基准、副基准和工作基准 计量标准：用于检定工作计量器具的计量器具 工作计量器具是指用于现场测量而不用检定工作的计量器具。
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
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四、测试技术的内容
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
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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。
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教材、参考书与课时安排 教材 机械工程测试技术基础(第3版) 熊诗波 黄长艺编著 机械工业出版社 测试技术与信号处理 郭迎福，焦锋，李曼主编 中国矿业大学出版社 课时安排 授课 ：36学时 实验 ：4学时
教材、参考书与课时安排
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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。
领域：工业、农业、航天、军事等
机械工程测试技术教案
机械工程测试技术教案1. 引言本教案旨在为机械工程专业的学生提供机械工程测试技术的相关知识和实践技巧。
通过本课程的学习，学生将能够掌握机械工程测试的基本原理和方法，并能够独立进行机械工程测试项目的规划、实施和分析。
2. 教学目标本课程的教学目标如下：•理解机械工程测试的基本原理和方法；•掌握常见机械工程测试仪器的操作和使用技巧；•能够独立规划机械工程测试项目，并进行实施和结果分析；•培养学生的实验设计和数据处理能力；•提高学生的团队协作和沟通能力。
3. 教学内容3.1 机械工程测试的基本原理•概述机械工程测试的定义、分类和应用领域；•熟悉机械工程测试的基本原理和方法；•了解机械工程测试中常见的测量误差来源及其对测试结果的影响。
3.2 常见机械工程测试方法•学习力学测试方法，包括静力学测试和动力学测试；•掌握热力学测试方法，包括温度、压力和流量的测量；•熟悉振动测试方法，包括振动信号的采集与分析。
3.3 机械工程测试仪器的操作和使用技巧•了解各类常见机械工程测试仪器的基本原理和使用方法；•学习如何正确操作机械工程测试仪器，进行测试数据的采集和处理。
3.4 机械工程测试项目的规划和实施•学习机械工程测试项目的规划和设计方法；•掌握实验的基本流程，包括实验前准备、实验方案设计、实验设备选择和实验数据采集；•学习实验结果的分析和报告撰写。
4. 教学方法本课程将采用以下教学方法：•授课：通过理论讲解，向学生传授机械工程测试的相关知识；•实验：通过实际操作，让学生掌握机械工程测试仪器的使用技巧，并进行实验项目的实施；•小组讨论：组织学生进行小组讨论，提高学生的团队协作和沟通能力；•课堂练习：通过课堂练习，帮助学生巩固所学内容。
5. 教学评价方法为了评价学生对本课程的学习情况，我们将采用以下评价方法：•平时成绩：根据学生的课堂参与情况、课堂作业和小组讨论表现评定；•实验报告：根据学生的实验设计、实验结果分析和报告撰写情况评定；•期末考试：通过笔试形式考察学生对机械工程测试知识的掌握情况。
机械工程测试技术基础
全性测试等。
测试技术的应用： 广泛应用于汽车、 航空、航天、机 械制造等领域。
古代：手工测量经验判断 近代：仪器测量数据记录 现代：计算机辅助测试自动化测试 未来：智能化测试远程测试大数据分析
传感器：用于采集 被测对象的物理量
数据采集系统：用 于将传感器采集到 的信号转换为数字 信号
温度传感器：通过热敏电阻或热电 偶等元件测量温度变化广泛应用于 工业、医疗等领域。
流量传感器：通过电磁感应或超声 波等原理测量流体流量广泛应用于 供水、供气等领域。
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压力传感器：通过压敏电阻或压电 晶体等元件测量压力变化广泛应用 于液压、气动等领域。
加速度传感器：通过压电晶体或电容 式等元件测量加速度变化广泛应用于 汽车安全、航空航天等领域。
数据处理系统：用 于对采集到的数据 进行处理和分析
显示系统：用于显 示测试结果和图表
信号及其描述
信号的定义：信号是信息的载体是物理量随时 间变化的过程
信号的分类：根据信号的性质和特点可以分为 连续信号和离散信号
连续信号：信号的取值是连续的如正弦波、三 角波等
离散信号：信号的取值是离散的如数字信号、 脉冲信号等
实时化：测试技 术将更加实时化 能够实时监测和 预警设备状态
绿色化：测试技 术将更加绿色化 减少对环境的影 响提高能源利用 效率
智能化：测试技术将更加智能化能够自动识别和诊断机械故障 集成化：测试技术与其他技术如物联网、大数据等更加紧密地集成提高测试效率和准确性 实时化：测试技术将更加实时化能够实时监测和预警机械设备的运行状态 绿色化：测试技术将更加注重环保和节能降低机械设备的能耗和污染排放
测试技术在机械工程中的运用
汽车避撞系统
• 避撞系统设有激光雷达、速度传感器、横向加速度传感器。其 中激光雷达用来检测自到目旳车辆距离以及相对速度，速度传 感器用来检测自车速度，横向加速度用来检测自车横向加速度。 这些被检测到旳物理量传播到控制单元，弹出安全气囊，防止 驾驶人受伤。详细流程如下图
汽车防抱死系统
• 根据每个车轮速度传感器传来旳速度信号，可迅速判断处车轮旳 抱死状态，关闭开始抱死车轮上面旳常开输入电磁阀，让制动力 不变，假如车轮继续抱死，则打开常闭输出电磁阀，这个车轮上 旳制动压力因为出现直通制动液贮油箱旳管路而迅速下移，预防 了因制动力过大而将车轮完全抱死。在此同步，主控制阀通电开 启，动态压力旳制动液可进入制动阀，动态压力旳制动液从动态 助力管路经过主控制阀、制动总泵密封垫外缘到达前轮输入管路 如此反复地工作（工作频率3－12次/秒），让制动状态一直处于 最佳点（滑移率S为20%），制动效果到达最佳，行车最安全。
谢谢欣赏
声音传感器及声音信号旳辨认
• 声音传感器用来接受声音信号，相于麦克风旳作用。 • 原理：内置一种对声音敏感旳电容式驻极体话筒。声波使话
筒内旳驻极体薄膜振动，造成电容旳变化，而产生与之相应变 化旳微小电压。这一电压随即被转化成0-5V旳电压，经过A/D 转换被数据采集器接受，并传送给计算机。
声音信号辨认需要一片专业旳语音芯片，下面是一种新 型旳语音辨认集成芯片流程图，内含麦克风放大器、A/D 转换器、语音处理器和I/O接口，
无损检测
无损检测
射线检测 超声检测 磁粉检测
x射线检测
X射线法又称x射线摄影法，是使用电磁波对金属工件 进行检测，射线经过工件到达底片，假如没有损伤，则感 光均匀，若有损伤，则损伤处会显示出暗影!若射线旳原始 强度为Io,工件吸收系数为u，厚度为t,则衰减后旳强度 I=Io*e^(-u*t)。根据x射线受到不同强度旳吸收，显影后能 够显示工件厚度变化和内部损伤。
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。
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1.1.1 信号的分类
随机信号具有随机特性，每次观测的结果 都不相同，无法用精确的数学关系式或图表 来描述，更不能由此准确预测未来的结果， 而只能用概率统计的方法来描述它的规律。
３、分类
按概率统计特征可分为：
平稳随机信号、非平稳随机信号
按信号波形的形态分：
连续随机信号、离散随机信号。
从不同角度观察信号，可分为： 1 从信号描述上
--确定性信号与非确定性信号；
2 从信号的幅值和能量上 --能量信号与功率信号；
3 从分析域上 --时域与频域；
第一章 信号及其描述 4 从连续性上
--连续时间信号与离散时间信号；
5 从可实现性上 --物理可实现信号与物理不可实现信号。
1.1.1 号的分类
●准周期信号： 准周期信号是由一些不同频率的简谐信号合
成的，组成它的简谐分量的频率之比不全为 有理数。
x ( t) A 0 c(o 0 t s 0 ) A 1 c(o 3 0 t s 1 )
x(t)
t 0
1.1.1 信号的分类
●瞬变信号
瞬变信号 ：除准周期信号之外的其他非周 期信号。
瞬变信号与周期信号相比：周期为无穷大
一、 确定性信号与非确定性信号
（一） 确定性信号 1、定义：确定性信号是能用确定的数学关系
式（曲线、图表等）描述的信号 。 例：单自由度质量弹簧系统作无阻尼自由 振动时的位移：
m
k x(t)x0co( sm kt0)
1.1.1 信号的分类
2、特点： 给定一个时间值就可得到一个确定的函数
值。 3、分类：
0
1.2 周期信号与离散频谱
周期信号是按一定的时间间隔T不断重复的量，
xtxtnT
（n = 1、2、… ）
1.2 周期信号与离散频谱
1.2.1 分析方法 1）借助于傅里叶级数 2）狄里赫利（Dirichlet）条件
根据傅里叶级数理论，在有限区间上，任 何可展开成傅里叶级数的周期函数必须满足 狄里赫利条件，即 ①函数x(t)在周期T区间上连续或只有有限个 第一类间断点；
机械工程测试技术基础
第一章 信号及其描述
本章学习要求：
1.了解信号分类方法 2.掌握信号强度表示方法 3.掌握周期信号频谱分析方法及其特点 4.掌握瞬变信号频谱分析方法及其特点 5.掌握随机信号的主要特征参数
第一章 信号及其描述
1.1 信号的分类与描述
1.1.1 信号的分类 信号的分类主要是依据信号波形特征来划分
1、物理可实现信号：又称为单边信号，满足条件： t＜0时，x(t) = 0，
即在时刻小于零的一侧全为零。
1.1.1 信号的分类
2、 物理不可实现信号：在事件发生前(t<0)就预 先知道的信号。
1.1.2 信号的描述 １、时域描述 定义：
以时间作为独立变量，信号幅值为时间的 函数。 特点：容易理解、直观
工程中常用实验方法来判断：即在一定误差 范围内，可重复出现的信号为确定性信号。
1.1.1 信号的分类
噪声信号(平稳)
噪声信号(非平稳) 统计特性变异
信号分类关系图
各态历经信号
非各态历经信号
1.1.1 信号的分类
二、 能量信号与功率信号
1、能量信号 在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限
值的信号称为能量信号，满足条件：
三角脉冲信号
2、 频域有限信号
在 频 率 区 间 (f1， f2 )内 有 定 义， 其 外 恒 等 于
零．
正弦波幅值谱
1.1.1 信号的分类 四、 连续时间信号与离散时间信号 1、 连续时间信号:在所有时间点上有定义
2、离散时间信号:在若干时间点上有定义
采样信号
1.1.1 信号的分类
五、 物理可实现信号与物理不可实现信号
只能反映信号幅值随时间的变化特征，不 能揭示信号的频率组成。
不同频率的信号对人、设备的影响是不同的， 尤其是对测试装置的要求不一样。
1.1.2 信号的描述
２、频域描述
定义：
以频率作为独立变量，信号幅值相位为频 率的函数。
x（f）
φ（f）
０
f
f
（幅频图）
（相频图）
特点：揭示了信号的频率组成及其幅值、相角之 大小。它常用频谱图（幅频图和相频图）表示。
②函数x(t)只有有限个极值点；
成的周期信号。
x ( t ) A 0 s(i 0 t n 0 ) A 1 s( n i0 t n 1 )
x(t)
0
t
1.1.1 信号的分类
波形对比
简单周期信号
复杂周期信号
1.1.1 信号的分类
2）非周期信号 特点：没有重复周期（或周期趋于无穷
大）。 分类：
准周期信号
瞬变信号
1.1.1 信号的分类
x（t） １
x（t）
x（t）
t
t
t
（瞬变量例１）（瞬变量例２）（瞬变量例３）
1.1.1 信号的分类
（二） 不确定信号（随机信号）
1、定义 不能用精确的数学关系式来表达，也无法
确切地预测未来任何瞬间精确值的信号，也可 以称之为随机信号。
例如：环境噪声、温度、股市行情
２、统计特点
对于随机信号同样可以用某一量纲（dB、 温度℃、股市指数）来表示某一时刻的大小， 也可建立某些数学模型进行分析和预测，但只 能是在概率统计意义上的近似描述，这种数学
根据信号的波形是否重复再现可分为： ●周期信号 ●非周期信号
1.1.1 信号的分类
1）周期信号（定义）
●按一定周期重复的信号。
周期T：重复间隔时间。
频率（f=1/T ）、圆频率（ 2）f 2
分类：
T
简单周期信号： x(t)A 0si( n t0)
1.1.1 信号的分类
复杂周期信号： 由若干频率之比为有理数的简谐信号组合而
的，在介绍信号分类前，先建立信号波形的概念。 信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程 称为信号的波形。
波形
1.1.1 信号的分类
A
0
t
信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标， 用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变 化的曲线。
第一章 信号及其描述 为深入了解信号的物理实质，将其进行分门别类，
x2(t)dt
一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。
1.1.1 信号的分类
2、功率信号 在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限
值．而信号的平均功率是有限的。
lim1 T x2(t)dt
T2T T
一般持续时间无限的信号都属于功率信号:
1.1.1 信号的分类
三、 时限与频限信号 1、 时域有限信号 在时间段 (t1，t2)内有定义，其外恒等于零．