测试技术0绪论.pptx

在在环环境境的的净净化化及及监监测测中中，测测量量振振动动和和噪噪声声的的强强度度及及频频谱谱，找找出出振振源源，采采取取相相应应的的减减振振、防防噪措施，改善劳动条件与工作环境噪措施，改善劳动条件与工作环境；发发现现科科学学规规律律，验验证证理理论论研研究究结结果果，使使实实验验与理论相互促进，共同发展；与理论相互促进，共同发展；在在工工业业自自动动化化生生产产中中，通通过过工工艺艺参参数数的的测测试试和和数数据据采采集集，实实现现设设备备的的状状态态监监测测、质质量量控控制制和故障诊断和故障诊断。1.2 测试技术的内容测试技术的内容 测测量量原原理理 实实现现测测量量所所依依据据的的物物理理、化化学学、生生物物等等现现象象及及有有关关定定律律的的总总体体。例例如如，应应变变效效应应，压电效应，电磁效应，热电效应等等。压电效应，电磁效应，热电效应等等。测测量量方方法法 直直接接测测量量法法或或间间接接测测量量法法、电电测测法法或非电测法、模拟量测量法或数字量测量法。或非电测法、模拟量测量法或数字量测量法。测测量量系系统统 静静态态特特性性、动动态态特特性性，测测试试系系统统的的设计或选用。设计或选用。数据处理数据处理 从实测试数据提取状态信息。从实测试数据提取状态信息。2 测试系统的组成测试系统的组成测试系统的组成非电量电测法测试的基本方法是电测法。被测非电量被转换成测试的基本方法是电测法。被测非电量被转换成电量，特指为信号。测试系统由转换环节组成。电量，特指为信号。测试系统由转换环节组成。(1)传感器传感器 传传感感器器是是将将被被测测量量转转换换成成某某种种电电信信号号的的装装置置，包包括括敏敏感器和转换器。感器和转换器。敏敏感感器器把把温温度度、压压力力、位位移移、振振动动、噪噪声声和和流流量量等等被被测量转换成容易变换成电量的物理量。测量转换成容易变换成电量的物理量。转转换换器器把把这这些些物物理理量量转转换换成成某某种种容容易易检检测测的的电电量量，例例如电阻、电容、电感的变化。如电阻、电容、电感的变化。变变送送器器，包包括括变变换换电电路路，可可输输出出标标准准范范围围的的电电压压或或电电流信号（例如流信号（例如420mA）。）。(2)信号调理信号调理 把传感器的输出信号转换成适合于进一步传输和处理的把传感器的输出信号转换成适合于进一步传输和处理的形式。形式。这种信号转换多数是这种信号转换多数是电信号之间的转换电信号之间的转换，例阻抗变化，例阻抗变化转换成电压变化，滤波、幅值放大幅值变化转换成频率转换成电压变化，滤波、幅值放大幅值变化转换成频率变化等。变化等。将将信信号号处处理理环环节节的的输输出出即即测测试试的的结结果果以以易易于于观观察察的的形形式显示或存贮。式显示或存贮。(3)信号处理信号处理对信号调理环节的输出，进行各种对信号调理环节的输出，进行各种运算和分析运算和分析。(4)信号的显示、记录信号的显示、记录(5)反馈、控制反馈、控制主要用于闭环控制系统中的测试系统，或者有目的地控制主要用于闭环控制系统中的测试系统，或者有目的地控制其它受控设备。其它受控设备。(6)模数模数(A/D)转换和数模转换和数模(D/A)转换转换采用计算机、采用计算机、PLC等测试、控制系统时进行模拟信号与数等测试、控制系统时进行模拟信号与数字信号相互转换的环节。字信号相互转换的环节。(7)输入、输出、传输特性输入、输出、传输特性任任何何测测量量结结果果都都存存在在误误差差，必必须须把把误误差差限限制制在在允许范围内。允许范围内。测测试试系系统统中中每每个个环环节节的的输输出出量量与与输输入入量量之之间间必必须须具具有有对对应应关关系系，要要求求输输出出的的变变化化在在给给定定的的误误差差范范围围内内反反映映其其输输入入的的变变化化，即即实实现现不不失失真真的的测试。测试。系系统统的的传传输输特特性性确确定定了了输输出出与与输输入入之之间间的的关关系系，工工程程测测试试问问题题都都可可以以归归结结为为输输入入、输输出出和和系系统统传输特性之间的关系问题。传输特性之间的关系问题。3 测试技术的发展动向测试技术的发展动向3.1 测试系统的发展动向测试系统的发展动向 传感器传感器新型、微型、智能化新型、微型、智能化；测测试试仪仪器器高高精精度度、多多功功能能、小小型型化化、在在线线监测、性能标准化和低价格监测、性能标准化和低价格；参参数数测测量量与与数数据据处处理理以以计计算算机机为为核核心心，测测量量、分分析析、处处理理、打打印印、绘绘图图、状状态态显显示示及及故故障预报障预报自动化自动化。3.2 机械量测试技术的发展动向机械量测试技术的发展动向 多多传传感感器器融融合合技技术术在在制制造造现现场场中中应应用用 由由于于多多传传感感器器是是以以不不同同的的方方法法或或从从不不同同的的角角度度获获取取信信息息的的，因因此此可可以以通通过过信信息息融融合合去去伪伪存存真真，提提高测量信息的准确性和测量精度。高测量信息的准确性和测量精度。柔柔性性测测试试系系统统 采采用用积积木木式式、组组合合式式测测量量方方法，实现不同层次不同目标测试的目的。法，实现不同层次不同目标测试的目的。虚虚拟拟仪仪器器技技术术 将将多多种种数数字字化化的的测测试试仪仪器器虚虚拟拟成成一一台台以以计计算算机机为为硬硬件件支支撑撑的的数数字字式式的的智智能能化化测测试试仪仪器器；研研究究虚虚拟拟制制造造中中的的虚虚拟拟测测量量，如如虚拟量块、虚拟坐标测量机等。虚拟量块、虚拟坐标测量机等。智智能能结结构构 用用于于结结构构检检测测与与故故障障诊诊断断，融融合合智智能能技技术术、传传感感技技术术、信信息息技技术术、仿仿生生技技术术、材材料料科科学学等等的的交交叉叉学学科科，使使监监测测的的概概念念过过渡渡到到在线、动态、主动的实时监测与控制。在线、动态、主动的实时监测与控制。视视觉觉测测试试技技术术 建建立立在在计计算算机机视视觉觉研研究究基基础础上上。重重点点研研究究物物体体的的几几何何尺尺寸寸及及位位置置测测量量，例例如如三三维维面面形形的的快快速速测测量量、大大型型工工件件同同轴轴度度测测量量、共共面面性性测测量量等等。广广泛泛应应用用于于在在线线测测量量、逆逆向向工工程等主动、实时测量过程。程等主动、实时测量过程。大大型型设设备备的的测测试试 大大尺尺寸寸测测量量，例例如如飞飞机机外外形形、大大型型设设备备关关键键部部件件、高高层层建建筑筑电电梯梯导导轨轨的的校校准准、油油罐罐车车的的现现场场校校准准。为为此此开开发发便便携携式式测测量量仪仪器器，例例如如便便携携式式光光纤纤干干涉涉测测量量仪仪、便便携携式式大量程三维测量系统等。大量程三维测量系统等。微微观观系系统统的的测测试试 另另一一个个极极端端是是对对微微机机械械的的测测试试。微微电电子子技技术术、生生物物技技术术的的快快速速发发展展对对探探索索物物质质微微观观世世界界提提出出了了迫迫切切的的要要求求，为为了了提提高高测量精度，要求进行微米、纳米级的测试。测量精度，要求进行微米、纳米级的测试。4 课程的学习要求课程的学习要求 掌掌握握测测试试技技术术的的基基本本理理论论，包包括括信信号号的的时时域域和和频频域域的的描描述述方方法法、频频谱谱分分析析和和相相关关分分析析的的原原理理和和方方法法、信信号号调调理理和和信信号号处处理理的的基基本本概概念念和和方法；方法；熟熟练练掌掌握握各各类类典典型型传传感感器器、记记录录仪仪器器的的基基本本原理和适用范围原理和适用范围；具具有有测测试试系系统统的的机机、电电、计计算算机机方方面面的的总总体体设计能力设计能力；具有具有实验数据处理和误差分析实验数据处理和误差分析能力。能力。2024/8/26 周一测试技术的应用测试技术的应用l测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。海洋运输等每一个工程领域。l在工程技术领域，工程研究、产品开发、生产监在工程技术领域，工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能实验等，都离不开测试技术。督、质量控制和性能实验等，都离不开测试技术。特别是近代自动控制技术已越来越多地运用测试特别是近代自动控制技术已越来越多地运用测试技术，测试装置已成为控制系统的重要组成部分。技术，测试装置已成为控制系统的重要组成部分。l在日常生活中，随处可见测试技术的应用例子。在日常生活中，随处可见测试技术的应用例子。例如，空调、电冰箱中的温度测量和压缩机起例如，空调、电冰箱中的温度测量和压缩机起/停控制装置，洗衣机中的液位测量和洗衣电机起停控制装置，洗衣机中的液位测量和洗衣电机起/停控制装置。停控制装置。2024/8/26 周一1、工业自动化中的应用、工业自动化中的应用 在各种自动控制系统中，测试环节起着在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官系统感官的作的作用，是其重要组成部分。用，是其重要组成部分。a)机械手、机器人中的传感器机械手、机器人中的传感器 转动转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉移动位置传感器、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、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。嗅觉传感器。密歇根大学的机械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型广州中鸣数码的机器狗广州中鸣数码的机器狗2024/8/26 周一b)AGV自动送货车自动送货车l超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置；红超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器、运动轨迹和外线色彩传感器、运动轨迹和AGV小车位置识别；条形小车位置识别；条形码传感器，货品识别。码传感器，货品识别。2024/8/26 周一c)生产加工过程监测生产加工过程监测l切削力传感器，加工切削力传感器，加工噪声传感器，超声波噪声传感器，超声波测距传感器、红外接测距传感器、红外接近开关传感器等。近开关传感器等。2024/8/26 周一2、产品质量测量、产品质量测量 在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂在汽车、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。时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。图示为汽车出厂检验原理框图，测量参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。的测试，工程师可以了解产品质量。汽车扭距测量汽车扭距测量机床加工精度测量机床加工精度测量2024/8/26 周一3、楼宇控制与安全防护、楼宇控制与安全防护l为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作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、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。温度监测、电梯运行状况。图示为某公司楼宇自动化系图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水控制、停车管理、水/废水废水管理和电梯监控。管理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器2024/8/26 周一4、家庭与办公自动化、家庭与办公自动化l在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用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。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：衣全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透水温传感器，水质传感器，透光率光传感器光率光传感器(洗净度洗净度)液位传液位传感器，电阻传感器感器，电阻传感器(衣物烘干检衣物烘干检测测)。指纹传感器指纹传感器透光率传感器透光率传感器温湿度传感器温湿度传感器温度传感器温度传感器2024/8/26 周一5、其他应用、其他应用航天航天交通交通农业农业医学医学2024/8/26 周一6、PC机中的测试技术应用机中的测试技术应用鼠标鼠标:光电位移传感器光电位移传感器麦克风麦克风:电容传声器电容传声器摄象头摄象头:CCD传感器传感器声卡声卡:A/D卡卡+D/A卡卡声位笔声位笔:超声波传感器超声波传感器软驱软驱:速度速度,位置伺服位置伺服