《机械工程测试技术基础》绪论及第一章

工 程 测 试 技 术主 编 ： 熊 诗 波 黄 长 艺 机 械 工 业 出 版 社机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 0 绪 论本 章 学 习 要 求 ：0.1 掌 握 测 试 技 术 的 概 念 及 研 究 内 容0.2 了 解 测 试 技 术 的 应 用 情 况 0.3 了 解 测 试 技 术 的 发 展 动 态 0.4 了 解 主 要 测 试 仪 器 生 产 厂 商0.5 学 习 本 课 程 要 求思 考 题机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 绪 论0.1 测 试 技 术 的 基 本 概 念 测 试 技 术 是 实 验 科 学 的 一 部 分 ， 主 要 研 究 各 种物 理 量 的 测 量 原 理 和 测 量 信 号 分 析 处 理 方 法 。 测 试 技 术 是 进 行 各 种 科 学 实 验 研 究 和 生 产 过 程参 数 测 量 必 不 可 少 的 手 段 ， 起 着 人 的 感 官 的 作 用 。通 常 先 将 被 测 物 理量 转 换 为 电 量 ， 再对 电 信 号 进 行 处 理 和 输 出 。 如 图 所 示的 声 级 计 。 一 测 试 技 术 的 重 要 性测 试 技 术 的 基 本 任 务 ： 获 取 有 用 的 信 息测 量 ： 确 定 被 测 物 属 性 量 值 ， 如 ： 长 度 、 重 量 等测 试 ： 具 试 验 性 质 的 测 量 测 量 +试 验测 试 的 作 用 ： 认 识 客 观 世 界 检 验 科 学 理 论 和 规 律 的 正 确 性测 试 的 应 用 ： 工 、 农 、 医 、 国 防 、 交 通 、 环 保 、 生 活 安 全 等 二 、 测 试 过 程 和 测 试 系 统 的 一 般 组 成 信 息 ： 蕴 涵 在 信 号 中 ， 信 号 的 内 容 。 非 物 质 的 ， 无 能 量 。 信 号 ： 信 息 的 载 体 电 、 光 、 力 、 声 ， 物 质 的 ， 有 能 量 。 例 ： 讲 话 （ 声 ） 、 警 报 声 （ 声 ） 、 烽 火 台 （ 光 ） 。 测 试 系 统 框 图 一 般 说 来 ， 测 试 系 统 由 传 感 器 、 中 间 变 换 装 置和 显 示 记 录 装 置 三 部 分 组 成 。 传 感 器 将 被 测 物 理 量 （ 如 噪 声 ， 温 度 ） 检 出 并转 换 为 电 量 ， 中 间 变 换 装 置 对 接 收 到 的 电 信 号 用 硬件 电 路 进 行 分 析 处 理 或 经 A/D变 换 后 用 软 件 进 行 信号 分 析 ， 显 示 记 录 装 置 则 测 量 结 果 显 示 出 来 ， 提 供给 观 察 者 或 其 它 自 动 控 制 装 置 。 信 息 提 取 信 息 调 理 传 感 器 ： 被 测 试 量 转 换 为 同 种 或 别 种 量 值 输 出 电 信 号 信 号 调 理 ： 将 来 自 传 感 器 的 信 号 转 换 成 更 适 于 传 输 和 处 理 的 形 式 例 ： 调 幅 、 调 频 信 号 处 理 ： 对 信 号 运 算 ， 滤 波 ， 分 析 信 号 显 示 、 记 录 ： 测 试 技 术 的 工 程 应 用 在 工 程 领 域 ， 科 学 实 验 、 产 品 开 发 、 生 产监 督 、 质 量 控 制 等 ， 都 离 不 开 测 试 技 术 。 测 试 技术 应 用 涉 及 到 航 天 、 机 械 、 电 力 、 石 化 和 海 洋 运输 等 每 一 个 工 程 领 域 。 1、 工 业 自 动 化 中 的 应 用 a)机 械 手 、 机 器 人 中 的 传 感 器 转 动 /移 动 位 置 传 感 器 、 力 传 感 器 、 视 觉 传 感 器 、 听觉 传 感 器 、 接 近 距 离 传 感 器 、 触 觉 传 感 器 、 热 觉 传 感 器 、嗅 觉 传 感 器 。 测 试 技 术 的 工 程 应 用 在 各 种 自 动 控 制 系 统 中 ， 测 试 环 节 起 着 系 统 感 官 的 作用 ， 是 其 重 要 组 成 部 分 。 密 歇 根 大 学 的 机 械 手 装 配 模 型 广 州 中 鸣 数 码 的 机 器 狗 b) AG V自 动 送 货 车 超 声 波 测 距 传 感 器 、 判 断 建 筑 物 内 人 和 物 所 在 位置 ； 红 外 线 色 彩 传 感 器 运 动 轨 迹 和 AGV小 车 位 置 识 别 ；条 形 码 传 感 器 ， 货 品 识 别 。测 试 技 术 的 工 程 应 用 香 港 理 工 AG V模 型 c) 生 产 加 工 过 程 监 测 测 试 技 术 的 工 程 应 用 切 削 力 传 感 器 ， 加工 噪 声 传 感 器 ， 超声 波 测 距 传 感 器 、红 外 接 近 开 关 传 感器 等 。 密 歇 根 大 学 数 字 化 工 厂 测 试 技 术 的 工 程 应 用 2、 流 程 工 业 设 备 运 行 状 态 监 控 在 电 力 、 冶 金 、 石 化 、 化 工 等 流 程 工 业 中 ， 生 产 线 上设 备 运 行 状 态 关 系 到 整 个 生 产 线 流 程 。 通 常 建 立 24小 时 在线 监 测 系 统 。 石 化 企 业 输 油 管 道 、 储油 罐 等 压 力容 器 的 破 损和 泄 露 检 测 。 测 试 技 术 的 工 程 应 用 3、 产 品 质 量 测 量 在 汽 车 、 机 床 等 设 备 ， 电 机 、 发 动 机 等 零 部 件 出 厂 时 ，必 须 对 其 性 能 质 量 进 行 测 量 和 出 厂 检 验 。 图 示 为 汽 车 出 厂 检 验 原 理 框 图 ， 测 量 参 数 包 括 润 滑 油 温 度 、 冷 却 水 温 度 、 燃 油 压 力及 发 动 机 转 速 等 。 通 过 对 抽 样 汽 车 的 测 试 ，工 程 师 可 以 了 解 产 品 质 量 。 汽 车 扭 距 测 量机 床 加 工 精 度 测 量 测 试 技 术 的 工 程 应 用 4、 楼 宇 控 制 与 安 全 防 护 为 使 建 筑 物 成 为 安 全 、 健 康 、 舒 适 、 温 馨 的 生 活 、 工作 环 境 ， 并 能 保 证 系 统 运 行 的 经 济 性 和 管 理 的 智 能 化 。 在楼 宇 中 应 用 了 许 多 测 试 技 术 ， 如 闯 入 监 测 、 空 气 监 测 、 温度 监 测 、 电 梯 运 行 状 况 。 图 示 为 某 公 司 楼 宇 自 动 化 系统 。 该 系 统 分 为 ： 电 源 管 理 、安 全 监 测 、 照 明 控 制 、 空 调控 制 、 停 车 管 理 、 水 /废 水 管理 和 电 梯 监 控 。 烟 雾 传 感 器 亮 度 传 感 器 红 外 人 体 探 测 器 测 试 技 术 的 工 程 应 用 5、 家 庭 与 办 公 自 动 化 在 家 电 产 品 和 办 公 自 动 化 产 品 设 计 中 ， 人 们 大 量 的 应 用了 传 感 器 和 测 试 技 术 来 提 高 产 品 性 能 和 质 量 。全 自 动 洗 衣 机 中 的 传 感 器 ： 衣 物 重 量 传 感 器 ， 衣 质 传感 器 ， 水 温 传 感 器 ， 水 质传 感 器 ， 透 光 率 光 传 感 器(洗 净 度 ) 液 位 传 感 器 ， 电阻 传 感 器 (衣 物 烘 干 检 测 )。 指 纹 传 感 器 透 光 率 传 感 器温 湿 度 传 感 器 温 度 传 感 器 测 试 技 术 的 工 程 应 用 6、 其 他 应 用航 天 农 业交 通 医 学 测 试 技 术 的 工 程 应 用 鼠 标 :光 电 位 移 传 感 器 摄 像 头 :CCD传 感 器 声 位 笔 :超 声 波 传 感 器麦 克 风 :电 容 传 声 器 声 卡 :A/D卡 + D/A卡 软 驱 :速 度 ,位 置 伺 服7、 PC机 中 的 测 试 技 术 应 用 测 试 技 术 的 发 展 趋 势1、 传 感 器 方 面 a)利 用 新 发 现 的 材 料 和 新 发 现 的 生 物 、 物 理 、 化 学 效应 开 发 出 的 新 型 传 感 器 荧 光 材料 制 作的 电 子鼻 传 感器生 物 酶 血 样 分 析 传 感 器 热 /光 电 量 b)传 感 器 +嵌 入 式 计 算 机 智 能 传 感 器 振 动 网 络 传 感 器嵌 入 式 计 算 机智 能 压 力 网 络 传 感 器 智 能 倾 角 RS232传 感 器 IC总 线 数 字 温 度传 感 器 测 试 技 术 的 发 展 趋 势 测 试 技 术 的 发 展 趋 势2、 测 量 信 号 处 理 方 面 计 算 机 虚 拟 仪 器 技 术 用 PC机 仪 器 板 卡 代 替 传 统 仪 器用 计 算 机 软 件 代 替 硬 件 分 析 电 路 优点我 们 的 工 作 绪 论0.4主 要 传 感 器 和 测 试 仪 器 生 产 厂 商2、 振 动 /噪 声 传 感 器 丹 麦 B2.识 别 信 号 的 性 质 作 业 1-8：信 号 )sin()( 0 wtxtx在 一 个 周 期 内 观 测 tttT 221概 率 密 度 xT Txp x 0lim)( dxdtwxwtxT txp xx 22lim2lim)( 00 )sin()( 0 wtxtx dtwtwxtdx )cos()( 0 )(tx txx x it0 )(1 )(11)(sin1 1)cos(1)( 220 2020200 txxw x txwxwtwxwtwxtdxdt )(11)(1)( 220220 txxtxxwwxp 0 xx0)( xp 0 xx当 当