工程測(cè)試技術(shù)自學(xué)ppt

1、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)緒論緒論課程內(nèi)容：課程內(nèi)容： 主要介紹主要介紹機(jī)械以及工業(yè)與自動(dòng)化領(lǐng)域機(jī)械以及工業(yè)與自動(dòng)化領(lǐng)域常見(jiàn)物理量常見(jiàn)物理量( (壓力、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、溫度、聲、流量壓力、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、溫度、聲、流量等等）、傳感測(cè)量原理、測(cè)量原理和信號(hào)分析方法。）、傳感測(cè)量原理、測(cè)量原理和信號(hào)分析方法。 工程測(cè)試技術(shù)是一門(mén)與材料科學(xué)、工程測(cè)試技術(shù)是一門(mén)與材料科學(xué)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)密切相關(guān)的微電子技術(shù)、信息技術(shù)密切相關(guān)的快速發(fā)展的學(xué)科。快速發(fā)展的學(xué)科。 在學(xué)習(xí)過(guò)程中請(qǐng)多使用在學(xué)習(xí)過(guò)程中請(qǐng)多使用Matlab等等軟件，有條件的同學(xué)還請(qǐng)多閱讀相軟件，有條件的同學(xué)還請(qǐng)多閱讀相關(guān)參

2、考文獻(xiàn)以及查閱最新的論文期關(guān)參考文獻(xiàn)以及查閱最新的論文期刊，獲得最新技術(shù)發(fā)展信息。刊，獲得最新技術(shù)發(fā)展信息。 學(xué)習(xí)方法：學(xué)習(xí)方法： 本課是培養(yǎng)解決實(shí)際工程測(cè)量問(wèn)題能力的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，本課是培養(yǎng)解決實(shí)際工程測(cè)量問(wèn)題能力的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)實(shí)踐性。請(qǐng)充分利用課程所開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)。具有很強(qiáng)實(shí)踐性。請(qǐng)充分利用課程所開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)。 第一章、緒論第一章、緒論本章學(xué)習(xí)要求：本章學(xué)習(xí)要求：1.掌握測(cè)試技術(shù)的概念及研究?jī)?nèi)容掌握測(cè)試技術(shù)的概念及研究?jī)?nèi)容2.了解測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用情況了解測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用情況 3.了解測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)了解測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài) 第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)試技術(shù)概況測(cè)試技術(shù)概況一、測(cè)試與測(cè)量系統(tǒng)一、測(cè)試與測(cè)量系統(tǒng)

3、 測(cè)試技術(shù)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分，主要研究各種測(cè)試技術(shù)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分，主要研究各種物理量的物理量的測(cè)量原理測(cè)量原理和和測(cè)量信號(hào)測(cè)量信號(hào)分析處理方法分析處理方法。 測(cè)試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過(guò)程測(cè)試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)測(cè)量必不可少的手段，起著人的感官的作用參數(shù)測(cè)量必不可少的手段，起著人的感官的作用 1、工程試驗(yàn)中的物理測(cè)試、工程試驗(yàn)中的物理測(cè)試 2、生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷想一想，有哪些例子？想一想，有哪些例子？ 第一節(jié)第一節(jié) 測(cè)試技術(shù)概況測(cè)試技術(shù)概況3、自動(dòng)化的關(guān)鍵手段之一、自動(dòng)化的關(guān)鍵手段之一4、設(shè)備與系統(tǒng)的反饋控制、設(shè)備與系統(tǒng)

4、的反饋控制簡(jiǎn)單的測(cè)試系統(tǒng)可簡(jiǎn)單的測(cè)試系統(tǒng)可以只有一個(gè)模塊，以只有一個(gè)模塊，如玻璃管溫度計(jì)。如玻璃管溫度計(jì)。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(méi)有電量轉(zhuǎn)換和分沒(méi)有電量轉(zhuǎn)換和分析電路，很簡(jiǎn)單，析電路，很簡(jiǎn)單，但精度底，無(wú)法實(shí)但精度底，無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化。現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化。 為提高測(cè)量精度和為提高測(cè)量精度和自動(dòng)化程度，以便自動(dòng)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(dòng)化裝置，構(gòu)成自動(dòng)化裝置，通常先將被測(cè)物理通常先將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量，再量轉(zhuǎn)換為電量，再對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理和輸出。如圖所示和輸出。如圖所示的聲級(jí)計(jì)。的聲級(jí)計(jì)。 一般說(shuō)來(lái)，測(cè)試系統(tǒng)由傳感器

5、、中間變換裝置一般說(shuō)來(lái)，測(cè)試系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置三部分組成。和顯示記錄裝置三部分組成。 傳感器傳感器將被測(cè)物理量將被測(cè)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(duì)接收到的電信號(hào)用硬件電為電量，中間變換裝置對(duì)接收到的電信號(hào)用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行變換后用軟件進(jìn)行信號(hào)分信號(hào)分析析，顯示記錄裝置則測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)，提供給觀，顯示記錄裝置則測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)，提供給觀察者或其它自動(dòng)控制裝置。察者或其它自動(dòng)控制裝置。 測(cè)試系統(tǒng)的一般構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)的一般構(gòu)成 信息轉(zhuǎn)換信息轉(zhuǎn)換信息提取信息提取兩個(gè)重要基本概念 模擬信號(hào)

6、：模擬信號(hào)：表示隨時(shí)間連續(xù)變化的物理信號(hào)，這種信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的。 數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)：表示隨時(shí)間連續(xù)變化的物理信號(hào)，但在時(shí)間與幅值上都是離散的。測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 在工程領(lǐng)域，科學(xué)實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)在工程領(lǐng)域，科學(xué)實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開(kāi)測(cè)試技術(shù)。測(cè)試技監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開(kāi)測(cè)試技術(shù)。測(cè)試技術(shù)應(yīng)用涉及到航天、機(jī)械、電力、石化和海洋運(yùn)術(shù)應(yīng)用涉及到航天、機(jī)械、電力、石化和海洋運(yùn)輸?shù)让恳粋€(gè)工程領(lǐng)域。輸?shù)让恳粋€(gè)工程領(lǐng)域。 1、工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用、工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用 a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器

7、、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、接近距離傳感器、觸覺(jué)傳感器、熱覺(jué)傳感器、覺(jué)傳感器、接近距離傳感器、觸覺(jué)傳感器、熱覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器。嗅覺(jué)傳感器。 測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。用，是其重要組成部分。機(jī)械手裝配模型機(jī)械手裝配模型機(jī)器狗機(jī)器狗b) AGV自動(dòng)送貨車(chē)自動(dòng)送貨車(chē) 超聲波測(cè)距傳感器、判斷超聲波測(cè)距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位建筑物內(nèi)人和物所在位置；置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV小車(chē)位置小車(chē)位置識(shí)別

8、；識(shí)別；條形碼傳感器，條形碼傳感器，貨品識(shí)別。貨品識(shí)別。測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 香港理工香港理工AGV模型模型c) 生產(chǎn)加工過(guò)程監(jiān)測(cè)生產(chǎn)加工過(guò)程監(jiān)測(cè) 測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 切削力傳感器，加切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超工噪聲傳感器，超聲波測(cè)距傳感器、聲波測(cè)距傳感器、紅外接近開(kāi)關(guān)傳感紅外接近開(kāi)關(guān)傳感器等。器等。密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠加工型企業(yè)生產(chǎn)中的加工型企業(yè)生產(chǎn)中的手工質(zhì)量檢測(cè)。手工質(zhì)量檢測(cè)。采用加速度傳感器采采用加速度傳感器采集振動(dòng)信號(hào)，獲取加集振動(dòng)信號(hào)，獲取加工件的質(zhì)量信息。工件的質(zhì)量信息。 測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 2、流程工

9、業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)在小時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油管道、儲(chǔ)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(cè)。和泄露檢測(cè)。測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 3、產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量、產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量 在汽車(chē)、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠時(shí)，在汽車(chē)、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠

10、檢驗(yàn)。 圖示為汽車(chē)出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)圖示為汽車(chē)出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力包括潤(rùn)滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過(guò)對(duì)抽樣汽車(chē)的測(cè)試，及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過(guò)對(duì)抽樣汽車(chē)的測(cè)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(chē)扭距測(cè)量汽車(chē)扭距測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 4、樓宇控制與安全防護(hù)、樓宇控制與安全防護(hù) 為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能

11、化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。 圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系圖示為某公司樓宇自動(dòng)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(cè)、照明控制、空調(diào)安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車(chē)管理、水控制、停車(chē)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(cè)器測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 5、家庭與辦公自動(dòng)化、家庭與辦公自動(dòng)化 在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測(cè)試

12、技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。了傳感器和測(cè)試技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：全自動(dòng)洗衣機(jī)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(cè)衣物烘干檢測(cè))。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1.2 測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 5、其他應(yīng)用、其他應(yīng)用航天航天農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)交通交通醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用 鼠標(biāo)鼠標(biāo):光電位移傳感器光電位移傳感

13、器攝象頭攝象頭: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(fēng)麥克風(fēng):電容傳聲器電容傳聲器聲卡聲卡:A/D卡卡 + D/A卡卡軟驅(qū)軟驅(qū):速度速度,位置伺服位置伺服6、PC機(jī)中的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用機(jī)中的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用Modular I/OHMI24vdc509 -BODBridge or Linking DeviceProgrammable Device Support PCBlock I/OMicroPLCDriveServoController and BridgeHMIDesktop PCwith excelLinking DeviceSensorEtherNet / IPCont

14、rolNetDeviceNet 3rd partycontrollers,servers etcSerial, OPCor fieldbus engineeringworkplace Field BusFirewall Plant Network / Intranet Field BusClient/server Network3rd party application serverapplicationserveraspectserver Workplaces(clients)Enterprise Optimization(clients)MobileOperatorconnectivity

15、server Control NetworkProgrammableLogic ControllerAC 800CRedundantAC 800Mtouch-screen測(cè)試技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)二、測(cè)試技術(shù)的發(fā)展概況二、測(cè)試技術(shù)的發(fā)展概況1、傳感器方面、傳感器方面 a)利用新發(fā)現(xiàn)的材料和新發(fā)現(xiàn)的生物、物理、化學(xué)效利用新發(fā)現(xiàn)的材料和新發(fā)現(xiàn)的生物、物理、化學(xué)效應(yīng)開(kāi)發(fā)出的新型傳感器應(yīng)開(kāi)發(fā)出的新型傳感器光纖流速傳感器光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b)傳感器傳感器+嵌入式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī) 智能傳感器智能傳

16、感器 振動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳感器振動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳感器嵌入式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)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IC總線數(shù)字溫度總線數(shù)字溫度傳感器傳感器單片機(jī)制作的溫度傳感器2、測(cè)量信號(hào)處理方面、測(cè)量信號(hào)處理方面 計(jì)算機(jī)虛擬儀器技術(shù)計(jì)算機(jī)虛擬儀器技術(shù) 用用PC機(jī)儀器板卡機(jī)儀器板卡 代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器用計(jì)算機(jī)軟件用計(jì)算機(jī)軟件 代替硬件分析電路代替硬件分析電路優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)主要傳感器和測(cè)試儀器生產(chǎn)廠商主要傳感器和測(cè)試儀器生產(chǎn)廠商2、振動(dòng)、振動(dòng)/噪聲傳感器噪聲傳感器 丹麥丹麥B&K（振動(dòng)測(cè)量、聲學(xué)測(cè)量領(lǐng)域最富盛名振動(dòng)測(cè)量、聲學(xué)測(cè)量領(lǐng)域最富盛名）http:/ 美國(guó)

17、美國(guó)霍尼威爾霍尼威爾公司（有全球最大公司（有全球最大傳感器傳感器技術(shù)研究中心）技術(shù)研究中心） http:/ 美國(guó)國(guó)家儀器公司美國(guó)國(guó)家儀器公司(全球最大的計(jì)算機(jī)虛擬儀器生產(chǎn)商全球最大的計(jì)算機(jī)虛擬儀器生產(chǎn)商)http:/ 一、量與量綱 二、法定計(jì)量單位 三、測(cè)量、計(jì)量與測(cè)試第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí) 四、基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) 基準(zhǔn)：保存、復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的計(jì)量器具 國(guó)家基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn) 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：用于檢定工作計(jì)量器具 工作計(jì)量器具：用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí) 量值的傳遞關(guān)系量值的傳遞關(guān)系 五、量值的傳遞與計(jì)量器具的檢定 六、測(cè)量方法 七、測(cè)量裝置1、傳感器2、測(cè)量變換器（變送器）3、檢測(cè)器4、測(cè)量器具的示指5、準(zhǔn)確度等級(jí)第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí) 6、標(biāo)稱(chēng)范圍7、量程8、測(cè)量范圍9、漂移 八、測(cè)量誤差 真值、測(cè)量結(jié)果 系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差 絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差、分貝誤差第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí) 精度等級(jí) 引用