傳感器與測試技術(shù)課件第一章：測試的基礎知識-1

1、第一篇 工程測試技術(shù)基礎,1.掌握測試的基本概念 2.了解測量誤差的基本概念 3.了解測量數(shù)據(jù)處理的基本方法,第1章 測試的基礎知識,1.1 測試的基本概念,1.1.1測量、計量與測試,測量：以確定被測對象屬性和量值為目的的全部操作。,計量：實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。,為使在不同的地方，用不同的手段測量同一量時，所得的結(jié)果一致，就要求統(tǒng)一的單位、基準、標準和測量器具。,計量的三個特征：統(tǒng)一性、準確性和法制性。 計量內(nèi)容包括：單位的統(tǒng)一、基準和標準的建立、量值傳遞、計量監(jiān)督管理、測量方法及其手段的研究等。,測試：意義更為廣泛的測量具有試驗性質(zhì)的測量。從信息獲取角度：,信息提?。y量） 信

2、號轉(zhuǎn)換、信息識別（極為重要）,煤氣包高度測量 橋梁固頻測量 機翼模態(tài)分析 索道檢測,間接測量對與未知待測量y有確切函數(shù)關系的其他變量x(或n個變量)進行直接測量，然后再通過函數(shù) ，計算出待測量y。,1.1.2、測試方法的分類,直接測量和間接測量,直接測量用已標定的儀器，直接地測量出某一待測未知量的量值。,接觸式測量和非接觸式測量,非接觸式測量避免了對被測對象的影響。,靜態(tài)測量：對不隨時間變化的（靜止的）被測量進行的測量。,動態(tài)測量：對隨時間變化的被測量進行的測量，需確定被測量的瞬時值 及其隨時間變化的規(guī)律。,靜態(tài)測量和動態(tài)測量,非電量電測技術(shù),非電量電測：把被測的非電量，通過傳感器變換成電信號

3、再進行傳輸、處理等。,工程中大多數(shù)被測量非電量，為滿足測試的精度、速度、處理、傳輸?shù)囊?，常常將非電量轉(zhuǎn)換為電量。,1.1.3測試系統(tǒng)的組成,一般來說，測試系統(tǒng)是由傳感器、中間變換裝置（信號調(diào)理和信號分析與處理）和顯示記錄裝置組成并具有獲取某種信息之功能的整體。,信息轉(zhuǎn)換、分析,信息提取,傳感器將被測物理量(如力,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行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進行信號分析（提取特征參數(shù)、頻譜分析、相關分析等），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。,1.1.4 測試技術(shù)的工程應用,在工程領域，科學實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)

4、監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術(shù)。測試技術(shù)應用涉及到航天、機械、電力、石化和海洋運輸?shù)让恳粋€工程領域。,（1）自動化領域中的應用,a) 機器人傳感器 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。,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。,密歇根大學的機械手裝配模型,b) 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動軌跡和AGV小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。,香港理工AGV模型,c) 生產(chǎn)過程監(jiān)測,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

5、關傳感器等。,密歇根大學數(shù)字化工廠,（2）流程工業(yè)設備運行狀態(tài)監(jiān)控,在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設備運行狀態(tài)關系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立24小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。,（3）產(chǎn)品質(zhì)量測量,在汽車、機床等設備，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。,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。,汽車扭距測量,機床加工精度測量,（4）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，并能保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和管理的智能化。在樓宇中應用了許多測試技術(shù)

6、，如闖入監(jiān)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。,（5）家庭與辦公自動化,在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設計中，人們大量的應用了傳感器和測試技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。 洗衣機中的傳感器： 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)。 電腦中的傳感器： 鼠標:光電位移傳感器 攝象頭:CCD傳感器 麥克風:電容傳聲器,鼠標:光電位移傳感器,麥克風:電容傳聲器,（6）其他應用,航天,農(nóng)業(yè),交通,醫(yī)學,1.1.5 測

7、試技術(shù)的發(fā)展趨勢,（1）新型傳感器,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,b) 小型化和集成化傳感器 c) 智能傳感器和網(wǎng)絡傳感器,振動網(wǎng)絡傳感器,嵌入式計算機,智能壓力網(wǎng)絡傳感器,智能傾角RS232傳感器,數(shù)字溫度傳感器,（2）測量信號處理方面,a) 計算機虛擬儀器技術(shù) b) 基于網(wǎng)絡的遠程測試技術(shù),用PC機儀器板卡 代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器 用計算機軟件 代替硬件分析電路,優(yōu)點,1.1.6主要傳感器和測試儀器生產(chǎn)廠商,（3）測量分析儀器,1.1.7課程內(nèi)容：,本課程主要介紹一般工業(yè)領域中常見物理量(壓力、應變、位移、加速度、溫度、流量等）的測量原理、測量電路原理和信號分析方法。,測試技術(shù)是