工程測試技術(shù)基礎(chǔ)教學課件概論緒論Ppt

1、主講：王正家主講：王正家 2011-032011-03 緒論緒論 1 緒論緒論 :(1):(1)測試技術(shù)及應(yīng)用測試技術(shù)及應(yīng)用 introductionintroduction outlineoutline 1. 1. 測試技術(shù)的概念及研究內(nèi)容測試技術(shù)的概念及研究內(nèi)容 2. 2. 測試技術(shù)的應(yīng)用情況測試技術(shù)的應(yīng)用情況 3. 3. 測試技術(shù)的發(fā)展動態(tài)測試技術(shù)的發(fā)展動態(tài) 4. 4. 介紹主要測試儀器生產(chǎn)廠商介紹主要測試儀器生產(chǎn)廠商 第第1 1講講 緒論緒論 2 緒論緒論 1.1 1.1 測試技術(shù)的基本概念測試技術(shù)的基本概念 測試技術(shù)是實驗科學的一部分，主要研究各種測試技術(shù)是實驗科學的一部分，主要研究

2、各種 物理量的測量原理物理量的測量原理和和測量信號分析處理測量信號分析處理方法。方法。 測試技術(shù)是進行各種科學實驗研究和生產(chǎn)過程測試技術(shù)是進行各種科學實驗研究和生產(chǎn)過程 參數(shù)測量必不可少的手段，起著人的感官的作用。參數(shù)測量必不可少的手段，起著人的感官的作用。 簡單的測試系統(tǒng)可簡單的測試系統(tǒng)可 以只有一個模塊，以只有一個模塊， 如玻璃管溫度計。如玻璃管溫度計。 它直接將被溫度變它直接將被溫度變 化轉(zhuǎn)化液面示值?；D(zhuǎn)化液面示值。 沒有電量轉(zhuǎn)換和分沒有電量轉(zhuǎn)換和分 析電路，很簡單，析電路，很簡單， 但精度底，無法實但精度底，無法實 現(xiàn)測量自動化。現(xiàn)測量自動化。 為提高測量精度和為提高測量精度和 自動

3、化程度，以便自動化程度，以便 于和其它環(huán)節(jié)一起于和其它環(huán)節(jié)一起 構(gòu)成自動化裝置，構(gòu)成自動化裝置， 通常先將被測物理通常先將被測物理 量轉(zhuǎn)換為電量，再量轉(zhuǎn)換為電量，再 對電信號進行處理對電信號進行處理 和輸出。如圖所示和輸出。如圖所示 的聲級計。的聲級計。 3 1.1 1.1 測試技術(shù)的基本概念測試技術(shù)的基本概念 測試是認識世界客觀事物的方法 測試是從客觀事物中提取信息的認識過程 測試包含測量和試驗 測試科學屬于信息科學范疇 工程測試是測試工作的一種形式 機械工程測試是工程測試工作的一種形式 4 一般說來，測試系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置一般說來，測試系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置 和顯示記錄裝置三部

4、分組成。和顯示記錄裝置三部分組成。 傳感器傳感器將被測物理量將被測物理量( (如噪聲如噪聲, ,溫度溫度) ) 檢出并轉(zhuǎn)換檢出并轉(zhuǎn)換 為電量，中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電為電量，中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電 路進行分析處理或經(jīng)路進行分析處理或經(jīng)a/da/d變換后用軟件進行變換后用軟件進行信號分信號分 析析，顯示記錄裝置則測量結(jié)果顯示出來，提供給觀，顯示記錄裝置則測量結(jié)果顯示出來，提供給觀 察者或其它自動控制裝置。察者或其它自動控制裝置。 1.1 1.1 測試技術(shù)的基本概念測試技術(shù)的基本概念 信息轉(zhuǎn)換信息轉(zhuǎn)換信息提取信息提取 演示 5 典型微機檢測系統(tǒng) 微微 機機 顯示器顯示器

5、a/da/d 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 測測 量量 電電 路路 傳傳 感感 器器 控制器控制器 記錄器記錄器 非非 電電 量量 1.1 1.1 測試技術(shù)的基本概念測試技術(shù)的基本概念 演示ni 演示錄音 6 物物 理理 信信 號號 對象對象 傳傳 感感 器器 電電 信信 號號 放放 大大 調(diào)調(diào) 制制 a/da/d 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 數(shù)數(shù) 字字 信信 號號 低低 通通 濾濾 波波 顯示器顯示器 單片機單片機 計算機計算機 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) d/ad/a 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 電信號電信號 . 低低 通通 濾濾 波波 放放 大大對象對象 測試儀 測試系統(tǒng) 測控系統(tǒng) 1.1 1.1 測試技術(shù)的基本概念測試技術(shù)的基本概念 7 緒論緒論 1.2

6、1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 在工程領(lǐng)域，科學實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)在工程領(lǐng)域，科學實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn) 監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術(shù)。測試技監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術(shù)。測試技 術(shù)應(yīng)用涉及到航天、機械、電力、石化和海洋運術(shù)應(yīng)用涉及到航天、機械、電力、石化和海洋運 輸?shù)让恳粋€工程領(lǐng)域。輸?shù)让恳粋€工程領(lǐng)域。 8 （1 1）工業(yè)自動化中的應(yīng)用）工業(yè)自動化中的應(yīng)用 (a)(a)機械手、機器人中的傳感器機械手、機器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動/ /移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近 距離傳感器、觸覺傳感器、熱

7、覺傳感器、嗅覺傳感器。距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 在各種自動控制系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成在各種自動控制系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成 部分。部分。 密歇根大學的機械手裝配模型密歇根大學的機械手裝配模型 廣州中鳴數(shù)碼的機器狗廣州中鳴數(shù)碼的機器狗 9 (b) agv(b) agv自動送貨車自動送貨車 超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感 器運動軌跡和器運動軌跡和agvagv小車位置識別；條形碼傳感器

8、，貨品識別。小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 香港理工香港理工agvagv模型模型 10 (c) (c) 生產(chǎn)加工過程監(jiān)測生產(chǎn)加工過程監(jiān)測 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 切削力傳感器，加工噪切削力傳感器，加工噪 聲傳感器，超聲波測距聲傳感器，超聲波測距 傳感器、紅外接近開關(guān)傳感器、紅外接近開關(guān) 傳感器等。傳感器等。 密歇根大學數(shù)字化工廠密歇根大學數(shù)字化工廠 11 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 (2)(2)流程工業(yè)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控流程工業(yè)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)

9、中，生產(chǎn)線上設(shè)備運行狀態(tài)關(guān)系在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運行狀態(tài)關(guān)系 到整個生產(chǎn)線流程。通常建立到整個生產(chǎn)線流程。通常建立2424小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸石化企業(yè)輸 油管道、儲油管道、儲 油罐等壓力油罐等壓力 容器的破損容器的破損 和泄露檢測。和泄露檢測。 12 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 (3)(3)產(chǎn)品質(zhì)量測量產(chǎn)品質(zhì)量測量 在汽車、機床等設(shè)備，電機、發(fā)動機等零部件出廠時，必須對其性能質(zhì)在汽車、機床等設(shè)備，電機、發(fā)動機等零部件出廠時，必須對其性能質(zhì) 量進行測量和出廠檢驗。量進行測量和出廠檢驗。 圖示為汽車出廠檢驗原理框圖

10、，測量參數(shù)圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù) 包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力 及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試， 工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。 汽車扭距測量汽車扭距測量 機床加工精度測量機床加工精度測量 13 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 (4)(4)樓宇控制與安全防護樓宇控制與安全防護 為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證 系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測試

11、技術(shù)，如闖入監(jiān)系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測試技術(shù)，如闖入監(jiān) 測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。 圖示為某公司樓宇自動化系圖示為某公司樓宇自動化系 統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、 安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào) 控制、停車管理、水控制、停車管理、水/ /廢水管廢水管 理和電梯監(jiān)控。理和電梯監(jiān)控。 煙霧傳感器 亮度傳感器紅外人體探測器 14 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 (5)(5)家庭與辦公自動化家庭與辦公自動化 在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設(shè)計中，人們大量的應(yīng)用了傳感

12、器和測試技在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設(shè)計中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測試技 術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。 全自動洗衣機中的傳感器：全自動洗衣機中的傳感器： 衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳 感器，水溫傳感器，水質(zhì)感器，水溫傳感器，水質(zhì) 傳感器，透光率光傳感器傳感器，透光率光傳感器 ( (洗凈度洗凈度) ) 液位傳感器，電液位傳感器，電 阻傳感器阻傳感器( (衣物烘干檢測衣物烘干檢測) )。 指紋傳感器指紋傳感器透光率傳感器透光率傳感器 溫濕度傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器溫度傳感器 15 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 (6)(6)其他應(yīng)用其

13、他應(yīng)用 航天航天農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè) 交通交通醫(yī)學醫(yī)學 16 核電站主蒸汽、主給水管道貫穿件超聲波檢測照片 17 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 鼠標鼠標: :光電位移傳感器光電位移傳感器攝象頭攝象頭:ccd:ccd傳感器傳感器 聲位筆聲位筆: :超聲波傳感器超聲波傳感器 麥克風麥克風: :電容傳聲器電容傳聲器聲卡聲卡:a/d:a/d和和 d/ad/a轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換軟驅(qū)軟驅(qū): :激光讀頭激光讀頭 (7)pc(7)pc機中的測試技術(shù)應(yīng)用機中的測試技術(shù)應(yīng)用 18 1.31.3測試信號分析與信號處理測試信號分析與信號處理 信息轉(zhuǎn)換信息轉(zhuǎn)換 信息提取信息提取 數(shù)據(jù)變換數(shù)據(jù)變換 （數(shù)據(jù)采集）（數(shù)據(jù)采

14、集） 分析分析 處理處理 signal processing digital filtering statistics array operations graphical user interface hardcopy output file i/o plug-in daq boards ieee 488 (gpib) rs-232 19 通常把研究信號的構(gòu)成和特征量稱為通常把研究信號的構(gòu)成和特征量稱為信號分析信號分析， 而把信號經(jīng)過必要的變換以獲得所需的信息稱為而把信號經(jīng)過必要的變換以獲得所需的信息稱為 信號處理信號處理。 正常心電圖 竇性心律 心率：70次/分 pr間期：0.16秒 qt

15、間期：0.33秒 p avr qrs時間：0.10秒 st-t無異常偏移 房性期前收縮（房早） 心電圖特征 1、提前出現(xiàn)的pqrs-t波群 2、房性的異位p波與竇性p波不同 3、pr間期0.12s 4、包括早搏在內(nèi)的兩個竇性波間 期短于竇性pr間期的兩倍，稱為 不完全代償間歇 1.31.3測試信號分析與信號處理測試信號分析與信號處理 20 1.4 1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 緒論緒論 (1)(1)傳感器方面?zhèn)鞲衅鞣矫?(a)(a)利用新發(fā)現(xiàn)的材料和新發(fā)現(xiàn)的生物、物理、化學效應(yīng)開發(fā)出的新型利用新發(fā)現(xiàn)的材料和新發(fā)現(xiàn)的生物、物理、化學效應(yīng)開發(fā)出的新型 傳感器傳感器 光纖流速傳感器光

16、纖流速傳感器 熒光材熒光材 料制作料制作 的電子的電子 鼻傳感鼻傳感 器器 生物酶血樣分析傳感器生物酶血樣分析傳感器 熱熱/ /光光電量電量 21 1.4 1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 (b)(b)傳感器傳感器+ +嵌入式計算機嵌入式計算機 智能傳感器智能傳感器 振動網(wǎng)絡(luò)傳感器振動網(wǎng)絡(luò)傳感器 嵌入式計算機嵌入式計算機 智能壓力網(wǎng)絡(luò)智能壓力網(wǎng)絡(luò) 傳感器傳感器 智能智能傾角傾角rs232rs232 傳感器傳感器 icic總線數(shù)字溫度總線數(shù)字溫度 傳感器傳感器 22 1.4 1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 (3)(3)信號傳輸技術(shù)的發(fā)展信號傳輸技術(shù)的發(fā)展 很久以來，人們

17、尋求各種方法，實現(xiàn)信號的傳輸。 古代的烽火、信鴿、旗語、驛站 1837年f.b.morse 莫爾斯電報 1876年a.g.bell 貝爾電話 19世紀末，h.herz赫茲，a.g.iioiiob波波夫， g.marconi馬可尼，研究無線電傳輸 gps（global positioning system） isdn（integrated services digital network） internet 23 1.4 1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 (4)(4)儀器技術(shù)的發(fā)展儀器技術(shù)的發(fā)展 指針式 手持式 模擬數(shù)顯式 數(shù)字式 智能儀器 個人儀器 網(wǎng)絡(luò)儀器 虛擬儀器 信號分析與處

18、理隨計算機技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，信 號分析的理論也在發(fā)展。 24 1.4 1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 (6)(6)測量信號處理測量信號處理_計算機虛擬儀器技術(shù)計算機虛擬儀器技術(shù) 用用pcpc機儀器板卡機儀器板卡 代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器 用計算機軟件用計算機軟件 代替硬件分析電路代替硬件分析電路 優(yōu)優(yōu) 點點 25 緒論緒論 1.51.5主要傳感器和測試儀器生產(chǎn)廠商主要傳感器和測試儀器生產(chǎn)廠商 (2)(2)振動振動/ /噪聲傳感器噪聲傳感器 丹麥丹麥b&kb&k（振動測量、聲學測量領(lǐng)域最富盛名振動測量、聲學測量領(lǐng)域最富盛名） http:/ (1)(1)工業(yè)自動化類傳感器工業(yè)自動化類傳感器 美國美國霍尼威爾霍尼威爾公司