2010工程測試技術(shù) 緒論

工程測試技術(shù)主講教師：武新軍、徐江

聯(lián)系電話：87559332電子信箱：xinjunwu@聯(lián)系地址：東一樓317#實(shí)驗(yàn)老師：黃濤，87557415工程測試技術(shù)主講教師武新軍、徐江康宜華、徐江何嶺松、唐立新史鐵林、軒建平劉世元、廖光蘭…….1課題組情況簡介研究方向：無損檢測與評估-漏磁檢測動手能力強(qiáng)，基本功扎實(shí)，具有協(xié)作精神。目前在讀博士研究生7人，碩士研究生18人。2課題組情況簡介研究方向：無損檢測與評估-機(jī)電系統(tǒng)動手能力強(qiáng)，基本功扎實(shí)，具有協(xié)作精神。目前在讀博士研究生7人，碩士研究生18人。3課題組情況簡介研究方向：無損檢測與評估-超聲導(dǎo)波動手能力強(qiáng)，基本功扎實(shí)，具有協(xié)作精神。目前在讀博士研究生7人，碩士研究生18人。4課題組情況簡介動手能力強(qiáng)，基本功扎實(shí)，具有協(xié)作精神。目前在讀博士研究生7人，碩士研究生18人。研究方向：無損檢測與評估-脈沖渦流5課題組情況簡介動手能力強(qiáng)，基本功扎實(shí)，具有協(xié)作精神。目前在讀博士研究生7人，碩士研究生18人。研究方向：無損檢測與評估-涉及行業(yè)6課程內(nèi)容：

本課程主要介紹工業(yè)自動化,環(huán)境監(jiān)測,樓宇控制,交通等領(lǐng)域中常見物理量(壓力、應(yīng)變、位移、加速度、溫度等）的傳感器測量原理、測量電路原理和信號分析方法。緒論信號分析基礎(chǔ)傳感器原理模擬信號處理數(shù)字信號處理虛擬儀器技術(shù)工程應(yīng)用內(nèi)容如下工程測試技術(shù)7學(xué)習(xí)方法：

本課程是一門培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程測量問題的能力的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。

學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)充分利用課程所開設(shè)實(shí)驗(yàn)和提供的仿真課件。只有通過足夠的實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)操作，才能得到應(yīng)有的能力培養(yǎng)，才能更好的掌握書本知識和具備解決實(shí)際測量問題的能力。

工程測試技術(shù)理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐學(xué)習(xí)和研究學(xué)習(xí)三元并重.8第一章、緒論考試

平時(shí)作業(yè)和考勤：30分。期終考試（開卷）占：70分。

9課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源：

1.可重構(gòu)測量裝備組-http:///download/index.html2.DRVI可重構(gòu)虛擬儀器實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺-0/drvi3.國家精品課程-8/jpkc/gccsjs/index.htm4.項(xiàng)目組網(wǎng)址-http://工程測試技術(shù)10第一章、緒論本章學(xué)習(xí)要求：1.掌握測試技術(shù)的概念及研究內(nèi)容2.了解測試技術(shù)的應(yīng)用情況3.了解測試技術(shù)的發(fā)展動態(tài)4.了解主要測試儀器生產(chǎn)廠商工程測試技術(shù)11第一章、緒論1.1測試技術(shù)的基本概念

測試技術(shù)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分，主要研究各種物理量的測量原理和測量信號分析處理方法。

測試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)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。簡單的測試系統(tǒng)可以只有一個(gè)模塊，如玻璃管溫度計(jì)。它直接將被測對象溫度變化轉(zhuǎn)化液面示值。沒有電量轉(zhuǎn)換和分析處理電路，很簡單，但測量精度底，無法實(shí)現(xiàn)測量自動化。

為提高測量精度和自動化程度，以便于和其它環(huán)節(jié)一起構(gòu)成自動化裝置，通常先將被測物理量轉(zhuǎn)換為電量，再對電信號進(jìn)行處理和輸出。如圖所示的聲級計(jì)。

121.1.1測試技術(shù)定義（1）測試技術(shù)涵義研究客觀事物變化規(guī)律的方法（手段），是從客觀事物中攝取有關(guān)信息的認(rèn)識過程。運(yùn)用專門的設(shè)備，通過合適的實(shí)驗(yàn)方法和必要的數(shù)據(jù)處理，求得所研究的有關(guān)信息的量值。為確定被測對象量值(Value)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程對未知事物的探索性認(rèn)識過程(Process)，是一個(gè)動態(tài)過程而非靜止Measurement&Test（2）測試定義：是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測量。1.1測試技術(shù)的基本概念

13（3）測試的意義測試是人類認(rèn)識自然、掌握自然規(guī)律的實(shí)踐途徑之一，是科學(xué)研究中獲得感性材料、接受自然信息的途徑，是形成、發(fā)展和檢驗(yàn)科學(xué)理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。測試屬于信息科學(xué)范疇，因而被稱為信息探測工程學(xué)。1.1測試技術(shù)的基本概念

141.1.2信息(Information)較為典型和著名的幾個(gè)定義：（1）美國科學(xué)家維納(N.Wiener)在1948年出版的奠基性著作《控制論-動物和機(jī)器中的通信與控制問題》一書中指出：“信息就是信息，不是物質(zhì)，也不是能量。”1.1測試技術(shù)的基本概念

（2）美國科學(xué)家山農(nóng)(C.E.Shanon)在1948年“通信的數(shù)學(xué)理論”一文中定義為：“能夠用來消除不定性的東西。”（3）意大利學(xué)者郎格(G.Longer)在1975年出版的《信息論：新趨勢和未決問題》一書中定義為：“事物之間的差異，而不是事物本身?！?5廣義的廣義的相對穩(wěn)定運(yùn)動變化事物運(yùn)動的兩個(gè)基本側(cè)面注意：信息本身不是物質(zhì)，不具有能量。“不是東西”信息——信息的定義從純客觀的角度，信息定義為：事物

運(yùn)動的狀態(tài)和方式。1.1測試技術(shù)的基本概念

16(a)信息是一種資源例1隔離某人；例2唐山地震；例3地下工作者；例4聽課。(b)物質(zhì)、能量、信息是物質(zhì)世界的三大支柱。信息能量物質(zhì)信息能量物質(zhì)物質(zhì)信息農(nóng)業(yè)社會工業(yè)社會信息社會能量信息的地位和作用1.1測試技術(shù)的基本概念

17（1）可識別；（2）可轉(zhuǎn)換；（3）可存儲；（4）可傳輸；信息的傳輸依靠物質(zhì)能量，一般來說，傳輸信息的載體稱為信號(Signal)。信息

信號如：古代的烽火；防空警笛；門鈴；啞語。信息的基本性質(zhì)1.1測試技術(shù)的基本概念

18信號是事物運(yùn)動狀態(tài)和方式的表現(xiàn)。信號是物理性的，是物質(zhì)，具有能量，它以各種形式存在。1.1.3信號1.1測試技術(shù)的基本概念

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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分組成。

傳感器將被測物理量(如噪聲,溫度)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路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行信號分析，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。

1.1測試技術(shù)的基本概念

信息轉(zhuǎn)換信息提取

1.1.4測試系統(tǒng)的構(gòu)成20第一章、緒論1.2測試技術(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。

211.2.1工業(yè)自動化中的應(yīng)用

a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器

轉(zhuǎn)動/移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。

1.2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)起著感官的作用，是其重要組成部分。22b)AGV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；紅外線色彩傳感器運(yùn)動軌跡和AGV小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。1.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

23c)生產(chǎn)加工過程監(jiān)測1.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、紅外接近開關(guān)傳感器等。241.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

1.2.2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)在線監(jiān)測系統(tǒng)。石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。揚(yáng)子石化50MW熱電機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)陽邏電廠300MW汽輪機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)荊門電廠200MW機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)青山熱電廠生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)沙角電廠生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)寶鋼30KW以上風(fēng)機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)寶鋼精軋F(tuán)2軋機(jī)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測系統(tǒng)寶鋼冷軋帶鋼振動紋監(jiān)測系統(tǒng)武鋼風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)251.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

1.2.3產(chǎn)品質(zhì)量測量在汽車、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動機(jī)等零部件出廠時(shí)，必須對其性能質(zhì)量進(jìn)行測量和出廠檢驗(yàn)。

圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機(jī)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。汽車扭距測量機(jī)床加工精度測量261.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

1.2.4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(yùn)行狀況。

圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測器271.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

1.2.5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(jì)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。全自動洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度)液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測)。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器281.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

1.2.6其他應(yīng)用航天農(nóng)業(yè)交通醫(yī)學(xué)291.2測試技術(shù)的工程應(yīng)用

6、PC機(jī)中的測試技術(shù)應(yīng)用鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器聲位筆:超聲波傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡+D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服1.2.7PC機(jī)中的測試技術(shù)應(yīng)用301.2.6PC機(jī)中的測試技術(shù)應(yīng)用測控實(shí)驗(yàn)DIY1.鼠標(biāo)測位移實(shí)驗(yàn)2.麥克風(fēng)測聲音2.聲卡采樣頻率信號分析頻率合成與分解3.簡易聲級計(jì)制作4.CCD圖象分析……..

311.3測試技術(shù)的發(fā)展趨勢第一章、緒論1.3.1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)效應(yīng)開發(fā)出的新型傳感器光纖流速傳感器熒光材料制作的電子鼻傳感器生物酶血樣分析傳感器32第一章、緒論b)傳感器+嵌入式計(jì)算機(jī)

智能傳感器振動網(wǎng)絡(luò)傳感器嵌入式計(jì)算機(jī)智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器智能傾角RS232傳感器IC總線數(shù)字溫度傳感器331.3測試技術(shù)的發(fā)展趨勢1.3.2測量信號處理方面計(jì)算機(jī)虛擬儀器技術(shù)用PC機(jī)＋儀器板卡代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器用計(jì)算機(jī)軟件代替硬件分析電路優(yōu)點(diǎn)34第一章、緒論1.4主要傳感器和測試儀器生產(chǎn)廠商1.4.2振動/噪聲傳感器丹麥B&K（振動測量、聲學(xué)測量領(lǐng)域最富盛名）http:///1.4.1工業(yè)自動化類傳感器美國霍尼威爾公司