工程測試技術-0課件

機械工程測試技術林富生

QQ:64428786〔仁者〕武漢紡織大學機械工程與自動化學院教材及參考書目1?工程測試與信號處理?第二版，蔡共宣等主編，華中科技大學出版社，20212?工程測試技術根底?，曾光奇等主編，華中科技大學出版社，20023?機械工程測試技術?,陳花玲主編,機械工業(yè)出版社，20024?測試技術——理論與應用?，黃惟一、黃鈞芳等編著,國防工業(yè)出版社，19885?機械工程測試技術根底?，李迅波編著，電子科技大學出版社，1998考勤5%＋答復以下問題10%＋平時作業(yè)10%＋實驗5%教學規(guī)那么與課程成績成績

平時成績考勤不定期點名。期末對2次未到的同學扣全部考勤分，事先請假并獲批準的除外。課堂紀律除提出問題、答復以下問題、討論問題之外，不準說話。嚴禁使用等，違者沒收。期末考試＋閉卷考試70%教學方式試圖結合當前的工程應用實際，講授較新的知識努力培養(yǎng)學生自主學習的能力

提供一些課堂演示及實驗演示鼓勵大家多思考，多提問

課堂提問多，并記錄，作為平時考核依據課程內容結構第一局部:緒論學習本課程的意義測試的根本概念測試技術的內容測試技術的任務測試方法的分類及測試系統(tǒng)的組成測試技術的開展本課程的主要內容第二局部：信號分析根底信息及信號的根底和分類周期信號、非周期信號、隨機信號特征第八局部:虛擬儀器及工程應用概述硬件開發(fā)平臺應用舉例第九局部:典型非電量參量的測量方法振動測量位移測量速度測量噪聲測量溫度測量壓力測量應力應變測量1學習本課程的意義2測試的根本概念3測試技術的內容4測試技術的任務5測試方法的分類及測試系統(tǒng)的組成主要內容：緒論例一：多信號源時域波形例二：仿真汽車振動信號和信息

據有關資料統(tǒng)計：大型發(fā)電機組需要3000只傳感器及其配套監(jiān)測儀表；大型石油化工廠將要6000只傳感器及其配套監(jiān)測儀表；鋼鐵廠需要20000只傳感器及其配套監(jiān)測儀器；電站需要5000只傳感器及其配套監(jiān)測儀器；一架飛機需要3600只傳感器及其配套隨測儀器；一輛汽車需要30～100只傳感器及其配套監(jiān)測儀器。1學習本課程的意義MATLAB演示

測試技術是信息技術三大支柱(測試控制技術、計算機技術和通信技術)之一。跟日常生活、科學研究、工程技術、現代裝備關系密切。緒論

以電廠為例以精密機械加工為例使用先進的測試技術已經成為經濟高度開展和科技現代化的重要標志之一。

測量是指確定被測對象屬性量值為目的的全部操作；

測試是具有試驗性質的測量，或者可以理解為測量和試驗的綜合。

2測試的根本概念3測試技術的內容

測試技術研究的主要內容包括四個方面，即：測量方法測量系統(tǒng)數據處理測量原理4測試技術的任務測試技術的任務主要有以下五個方面：在設備設計中，通過對新舊產品的模型試驗或現場實測的評價，為技術參數的優(yōu)化和效率的提高提供根底數據；在設備改造中，為了挖掘設備的潛力，以便提高產量和質量，經常需要實測設備或零件的載荷、應力、工藝參數和電機參數，為設備強度校驗和承載能力的提高提供依據；在工作和生活環(huán)境的凈化及監(jiān)測中，經常需要測量振動和噪聲的強度及頻譜，經過分析找出振源，并采取相應的減振、防噪措施，改善勞動條件與工作環(huán)境，保證人的身心健康；

在工業(yè)自動化生產中，通過對工藝參數的測試和數據采集，實現對設備的狀態(tài)監(jiān)測、質量控制和故障診斷。

科學規(guī)律的發(fā)現和新的定律、公式的誕生都離不開測試技術。從實驗中可以發(fā)現規(guī)律，驗證理論研究結果，實驗與理論可以相互促進，共同開展。例題1：

雷萊用不同方法制取氮，測得氮氣相對密度平均值及其標準差為

兩者差值

而標準差

雷塞姆

為了研究電阻y與溫度x之間的關系，我們可以采用最小二乘法和回歸分析方法。把數據點在坐標紙上，這種圖叫散點圖，從散點圖可以看出，電阻y與溫度x大致成線性關系。因此，我們假設x與y之間的內在關系是一條直線，這些點與直線的偏離是試驗過程中其他一些隨機因素的影響而引起的。這樣就可以假設這組測量數據有如下結構形式：

回歸分析方法例題2：

測量某導線在一定溫度x下的電阻值y得如下結果：

試找出它們之間的內在關系。

5．1測試方法的分類

5測試方法的分類及測試系統(tǒng)的組成1)按是否直接測定被測量的原那么分類按照獲得測量參數結果的方法不同，通?？砂褱y量方法分為直接測量法和間接測量法。直接測量法是指被測量直接與測量單位進行比較，或者用預先標定好的測量儀器或測試設備進行測量，而不需要對所獲取數據進行運算的測量方法。比方：用直尺測量長度、用水銀溫度計測溫、用萬用表測量電壓、電流、電阻值等。

間接測量法是指被測量的數值不能直接由測試設備上獲得。而是通過所測量到的數值同被測量間的某種函數關系經運算而獲得的被測值的測量方法。

例如：對一臺汽車發(fā)動機的輸出功率進行測量時，總是先測出發(fā)動機轉速及輸出扭矩，再由關系式算出其功率值。

2)按傳感器是否與被測物接觸分類按照傳感器是否與被測物體有機械接觸的原那么可以將測量方法分為接觸測量法與非接觸測量法。接觸測量法往往比較簡單，比方測量振動時常用帶磁鐵座的加速度計直接放在所測位置進行測量。非接觸測量法可以防止傳感器對被測對象的機械作用及對其特性的影響，也可防止傳感器受到磨損。3)按被測量是否隨時間變化分類在討論測量問題時，有時會遇到“靜態(tài)測量〞和“動態(tài)測量〞兩個術語。其“靜態(tài)〞和“動態(tài)〞是指被測量值是否隨時間而變化，而不是指被測物體是否處于機械靜止或運動。當被測量值可以認為是恒定，這種測量被稱作為靜態(tài)測量。而當被測量值是隨時間變化的，這種測量被認為是動態(tài)測量。5.2測試系統(tǒng)的組成機械工程測量系統(tǒng)的根本任務是從測量對象中獲取反映其變化規(guī)律的動態(tài)信息，因而在以下實際問題中得到廣泛應用：1)生產過程或設備運行狀態(tài)的監(jiān)測；2)生產過程或設備運行狀態(tài)的自動控制；3)工程實驗分析。在機械工程實際中，有兩類測試系統(tǒng)，即狀態(tài)檢測問題中的測試系統(tǒng)以及自動控制問題中的測試系統(tǒng)。緒論

圖2測試系統(tǒng)框圖

圖3測量系統(tǒng)在自動控制系統(tǒng)結構中的位置

5．3測試技術的開展其開展主要表現在兩個方面：一是傳感器技術自身的開展，二是計算機測試技術的開展。5．3．1傳感器技術的開展1)物性型傳感器大量涌現

傳感器正經歷著從以機構型為主轉向以物性型為主的過程。2)集成、智能化傳感器的開發(fā)

3)化學傳感器的開發(fā)電子蜘蛛演示5．3．2計算機測試技術的開展計算機測試技術的開展主要表達在測試系統(tǒng)硬件的開展以及專門用于開發(fā)實驗儀器系統(tǒng)或所謂“虛擬儀器〞的軟件環(huán)境的開展：

1)計算機測試系統(tǒng)硬件的開展計算機測試系統(tǒng)硬件經歷了根本型、閉環(huán)控制型與標準接口型三個開展階段。

圖4計算機測試系統(tǒng)的根本形式(1)根本型(2)閉環(huán)控制型

圖5生產工藝過程閉環(huán)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)演示生產工藝過程的自動控制系統(tǒng)如圖5所示。它大體上可以分為三個環(huán)節(jié)：1)實時數據采集：對過程中的有關物理量的瞬時值進行采集；

2)實時判斷決策：對采集的表征過程狀態(tài)的物理量進行運算分析、判斷決策，并按已定的原那么決定下一步過程控制的措施；3)實時控制：根據決策，按照自動控制理論實時地對各個執(zhí)行機構發(fā)出控制信號。(3)標準通用接口型

測試系統(tǒng)的結構形式可分為專用接口型和標準通用接口型。

專用接口型是將一些具有一定功能的模塊相互連接而成。

近年來隨著計算機技術和儀器控制技術的開展，特別是儀器和計算機及其他控制設備之間連接的標準化，形成了標準通用接口，標準通用接口型測試系統(tǒng)也是由模塊(如臺式儀器或插件板)組合而成。2)虛擬儀器的開發(fā)一般說來，將數據采集卡插入計算機空槽中，利用軟件在屏幕上生成某種儀器的虛擬面板。在軟件導引下進行采集、運算、分析和處理，實現儀器功能并完成測試的全過程，這就是虛擬儀器，即由數據采集卡與計算機組成儀器通用平臺，在此平臺根底上，調用測試軟件完成各種功能的測試任務，便構成該種功能的測量儀器，成為只有虛擬面板的虛擬儀器。在同一平臺上，調用不同的測試軟件就可構成不同功能的虛擬儀器，故可方便地將多種測試功能集于一體，實現多功能儀器?？偠灾簜鞲衅髡蛐滦汀⑽⑿?、智能型方向開展；

測試儀器向高精度、多功能、小型化、在線監(jiān)測、性能標準化和低價格開展；參數測量和數據處理以計算機為核心，使測量、分析、故障預報向自動化、集成化、網絡化開展。5.4本課程的研究內容

本課程所研究的對象是機械工程領域中常用物理量的測試，這是一門技術根底課。

測量、計量、測試是三個密切關連的技術術語。測量是以確定被測物屬性量值為目的的全部操作；計量的內容包括了計量理論、計量技術與計量管理，并主要表達在：計量單位與單位制、計量器具，包括復現計量單位的計量量基準、標準器具以及普通(工作)計量器具、量值傳遞、溯源與檢定測試、計量管理等等；測試那么是具有試驗性質的測量，或者可理解為測量和試驗的綜合。測試技術是指測試過程中所涉及的測試理論、測試方法、測試設備等等。本課程主要研究對象