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1、1 机械工程测试技术 谢里阳 孙红春 林贵瑜 主编 2 主 讲 李 沈 第第1 1章章 绪论绪论 学习导航 1.1 测试的基本概念（Measurement Basic Concept） 1.2 测试技术的内容和任务（Measurement Content and Task） 1.3 测试系统的组成（Component of Measurement System） 1.4 测试技术的发展动向（Measurement Trend） 1.5 课程的学习要求（Demand of Course） 5 1.1 测试技术的基本概念 自动控制技术 信息技术 计算机技术 测试技术测试技术 通信技术 定位 测试技
2、术 是科学研究和技术评价的基本方法之一， 是具有试验性质的测量技术，是测量和试验的综合。 测量 是确定被测对象属性量值的过程， 是将被测量与一个预定的标准尺度的量值比较。 试验 是对研究对象或系统进行实验性研究的过程。 6 1.2 测试技术的内容 测量原理 实现测量所依据的物理、化学、生物等现象【规律】 及有关定律的总体。 例如： 加速度传感器的压电效应； 电涡流位移传感器的电磁效应； 热电偶的热电效应； 应变片的应变效应 等。 测量方法 直接测量法 或 间接测量法、 电测法 或 非电测法、 模拟量测量法 或 数字量测量法、 等精度 或 不等精度测量法 等。 7 测量系统 具有 静态特性、动态
3、特性， 应有针对性 设计 或 选用。 数据处理 从实际测试数据中提取状态信息。【降噪、统计特征提取等】 测量参数 运动参数：位移、速度、加速度、流量、流速等 力 参 数：应力、应变、力、扭矩、流体压力等 振动参数：固有频率、阻尼比、振型、相位等 其他参数：温度、噪声 等与状态相关的参数 提高 信噪比 8 （1.2） 测试技术的任务（5方面） 设计中， 对新旧产品的模型试验或现场实测， 为产品质量和性能提供客观的评价， 为技术参数的优化和效率的提高提供基础数据； 设备改造中， 为提高设备的潜力，产量和质量， 实测设备或零件的载荷、应力、工艺参数和电机参数， 为强度校验和提高承载能力，提供依据；
4、产品 设计 优化 9 科学规律的发现， 发现规律， 验证理论研究结果， 实验与理论可以相互促进，共同发展； 环境的净化及监测中， 测量振动和噪声的强度及频谱， 找出振源，减振、 指定防噪措施， 改善劳动条件、工作环境、身心健康； 工业自动化生产中， 对工艺参数的测试和数据采集， 实现对产品质量控制， 实现对设备的状态监测、故障诊断。 工程 应用 科学 研究 （1.2） 测试技术的任务（5方面） 10 1.3 测试系统的组成 测试系统是指 由相关的器件、仪器和测试装置有机组合而成的 具有获取某种信息之功能的整体， 如图0.1所示。 图0.1 测试系统的组成 11 传感器是对被测量敏感、并能将其转
5、换成电信号的器件，包括敏感器和转换 器两部分。 信号的调理环节把传感器的输出信号转换成适合于进一步传输和处理的形式 。 信号处理环节是对来自信号调理环节的信号进行各种运算、滤波和分析。 模/数（A/D）转换和数/模（D/A）转换环节是在采用计算机、PLC等测试、 控制系统时，进行模拟信号与数字信号相互转换的环节。 信号显示、记录环节是将来自信号处理环节的信号测试的结果以易于观 察的形式显示或存贮。 【说明】 12 测试与反馈控制系统 13 或者 也可以是 14 测试系统中传感器为加速度计， 它负责将机床轴承振动信号转换为电信号； 带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低频干扰信号 和对信号进
6、行放大； A/D信号采集卡用于对放大后的测量信号进行采样， 将其转换为数字量； FFT分析软件则对转换后的数字信号进行FFT变换， 计算出信号的频谱； 最后由计算机显示器对频谱进行显示。 例如：机床轴承故障监测系统 15 1.4 测试技术的发展动向 机械科学与技术的发展对测试技术提出的新要求： 多传感器融合技术。 柔性测试系统。 虚拟仪器。 智能结构。 视觉测试技术。 大型设备测试。 微观系统测试。 无损检测。 16 柔性测试系统 以测试测量系统的功能及性能为关注对象，对满 足测试测量系统需求的方法及手段进行研究及开发的 技术。 柔性测试技术的优势在于它更趋近于测试测量的 最终解决方案。其结果
7、不是一个简单的产品，也不是 简单的系统集成，而是专业、成熟的应用系统。 17 传感器方面 朝新型、微型、智能型方向发展 （新型光纤温度传感器） 18 测试仪器方面 朝高精度、多功能、集成化、智能化、小型化、低价格 方向发展。 各种仪器 19 信号分析技术方面 朝数字化信号分析仪器方向发展 虚拟仪器 20 1.5 课程的学习要求 学科性质测试技术是一门综合性技术； 测试系统往往是集机电于一体， 软硬件相结合的自动化、智能化系统 。 相关学科涉及传感技术、微电子技术、控制技术、计算机技 术、信号处理技术、精密机械设计理论等领域。 相关知识要求测试工作者具有深厚的多学科知识背景， 如力学、机械学、电学、信号处理、自动控制、 机械振动、计算机、数学等。 学科侧重测试技术也是实验科学的分支， 必须把理论学习与实验密切结合，参加必要的实验， 以便得到基本实验技能的训练。 21 通过本课程的学习，要求做到： 掌握测试技术的基本理论， 包括信号的时域和频域的描述方法、 频谱分析和相关分析的原理及应用、 信号调理和信号处理基本概念和方法； 熟练掌握常用传感器、记录仪器的基本原理及其适用范围； 掌握常用机械参量的测量原理和方法， 具有测试系统机、电、计算机方面的总体设计能力； 具有实验数据处理和误差分析能力。
