《机械工程测试技术整理版课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程测试技术整理版课件（456页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械工程测试技术机械工程测试技术基础基础绪论了解测试的基本概念理解测试的基本内容与任务掌握信号和信息的关系理解测试系统的组成及各环节功能了解测试信息处理技术的发展方向第一节第一节测试技术概况测试技术概况1测试的基本概念测试的基本概念测量测量：是指确定被测对象属性量值为目的是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作。的全部操作。试验：试验：对未知事物探索性的认识过程对未知事物探索性的认识过程测试测试：是具有试验性质的测量，或者可以是具有试验性质的测量，或者可以理解为测量和试验的综合。理解为测量和试验的综合。2、测试技术的内容和任务测试技术的内容和任务测试技术研究的主要内容为：被测量的测测试技术研究
2、的主要内容为：被测量的测量原理、测量方法、量原理、测量方法、测量系统以及数据处测量系统以及数据处理理四个方面。四个方面。测试技术的基本任务测试技术的基本任务（1 1）设计时为产品质量和性能提供评价）设计时为产品质量和性能提供评价（2 2）设备改造时为提高质量和产量提供依据）设备改造时为提高质量和产量提供依据（3 3）振动和噪声测量）振动和噪声测量（4 4）故障诊断）故障诊断（5 5）设备监控、质量控制）设备监控、质量控制3、测试系统的组成测试系统的组成测试系统是指由相关的器件、仪器和测试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装置有机组合而成的具有获取某种信息之
3、功能的整体。功能的整体。测试系统框图测试系统框图传感器：直接用于被测量，并能按一定规律将被测传感器：直接用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出。这种输出通常是电量转换成同种或别种量值输出。这种输出通常是电信号。信号。信号调理：把来自传感器的信号转换成更适合于传信号调理：把来自传感器的信号转换成更适合于传输和处理的形式。如幅值放大、阻抗的变化转换成输和处理的形式。如幅值放大、阻抗的变化转换成电压的变化、或阻抗的变化转换成频率的变化。电压的变化、或阻抗的变化转换成频率的变化。信号处理：接受来自条理的信号，并进行各种运算、信号处理：接受来自条理的信号，并进行各种运算、滤波、分析，
4、将结果输至显示记录或控制系统。滤波、分析，将结果输至显示记录或控制系统。信号显示、记录：以观察者易于识别的形式来显示信号显示、记录：以观察者易于识别的形式来显示测量的结果，或将结果进行存储，供必要时使用。测量的结果，或将结果进行存储，供必要时使用。工程测试问题总是处理输入量工程测试问题总是处理输入量x(t)x(t)、装置（系统）的传输特性装置（系统）的传输特性h(t)h(t)和输和输出量出量y(t)y(t)三者之间的关系。如图：三者之间的关系。如图：信息信息信号信号信息的定义：事物运动的状态和方式信息的定义：事物运动的状态和方式 信息的基本性质信息的基本性质 1 1可识别可识别 通过各种探测与
5、检测手段识别通过各种探测与检测手段识别2 2可以转换可以转换 可从一种形态转换成另一种形态可从一种形态转换成另一种形态 如：语言、文字、图象、图表，电信号，电压电流如：语言、文字、图象、图表，电信号，电压电流 3 3可以存贮可以存贮 如：计算机，内外存贮器，磁盘，光盘，录音带如：计算机，内外存贮器，磁盘，光盘，录音带4 4可以传输可以传输 如：电视，电话，手机如：电视，电话，手机信号：传输信息的载体信号：传输信息的载体 信息蕴含于信号之中信息蕴含于信号之中4测试技术的发展动向测试技术的发展动向1）测量方式的多样化测量方式的多样化2）视觉测试技术视觉测试技术3)尺寸继续向尺寸继续向两个极端发展两
6、个极端发展智能化智能化集成化集成化1.1.测量方式多样化测量方式多样化1.1.测量方式多样化测量方式多样化 包括：包括：（1 1）动态测量）动态测量 （2 2）虚拟仪器）虚拟仪器 （3 3）便携式测量仪器）便携式测量仪器 （4 4）组合式测量方）组合式测量方 （5 5）多传感器融合技术在制造过程中的）多传感器融合技术在制造过程中的 应用应用2视觉测试技术视觉测试技术视觉测试技术是建立在计算机视觉研究视觉测试技术是建立在计算机视觉研究基础上的一门新兴测试技术。与计算机视基础上的一门新兴测试技术。与计算机视觉研究的视觉模式识别、视觉理解等内容觉研究的视觉模式识别、视觉理解等内容不同，视觉测试技术重
7、点研究物体的几何不同，视觉测试技术重点研究物体的几何尺寸及物体的位置测量，如三维面形的快尺寸及物体的位置测量，如三维面形的快速测量、大型工件同轴度测量、共面性测速测量、大型工件同轴度测量、共面性测量等。它可以广泛应用于在线测量、逆向量等。它可以广泛应用于在线测量、逆向工程等主动、实时测量过程。工程等主动、实时测量过程。3两个极端发展两个极端发展两个极端就是指相对于现在测量尺寸的大尺寸和小尺寸。两个极端就是指相对于现在测量尺寸的大尺寸和小尺寸。通常尺寸的测量已被广为注意，也开发了多种多样的测试通常尺寸的测量已被广为注意，也开发了多种多样的测试方法。近年来，由于国民经济的快速发展和迫切需要，使方法
8、。近年来，由于国民经济的快速发展和迫切需要，使得很多方面的生产和工程中测试的要求超过了我们所能测得很多方面的生产和工程中测试的要求超过了我们所能测试的范围，如飞机外形的测量、大型机械关键部件测量、试的范围，如飞机外形的测量、大型机械关键部件测量、高层建筑电梯导轨的准直测量、油罐车的现场校准等都要高层建筑电梯导轨的准直测量、油罐车的现场校准等都要求能进行大尺寸测量；微电子技术、生物技术的快速发展，求能进行大尺寸测量；微电子技术、生物技术的快速发展，探索物质微观世界的需求，测量精度的不断提高，又要求探索物质微观世界的需求，测量精度的不断提高，又要求进行微米、纳米测试。纳米测量也多种多样，有光干涉测
9、进行微米、纳米测试。纳米测量也多种多样，有光干涉测量仪、量子干涉仪、电容测微仪、量仪、量子干涉仪、电容测微仪、X射线干涉仪、频率跟射线干涉仪、频率跟踪式法珀标准量具、扫描电子显微镜踪式法珀标准量具、扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显、扫描隧道显微镜微镜(STM)、原子力显微镜、原子力显微镜(AFM)、分子测量机、分子测量机M3(molecularmeasuringmachine)等。等。课程的学习要求课程的学习要求掌握信号的分类及其在时域和频域内的描述方法，掌握信号的分类及其在时域和频域内的描述方法，建立明确的信号频谱的概念。建立明确的信号频谱的概念。掌握测试装置的静、动态特性。掌握测试装置
10、的静、动态特性。掌握常用传感器的工作原理、基本特性、使用掌握常用传感器的工作原理、基本特性、使用范围和传感器的选用原则。范围和传感器的选用原则。了解了解机电工程中常见参量的测试方法。机电工程中常见参量的测试方法。第二节第二节测量的基础知识测量的基础知识一、测量误差的基本概念一、测量误差的基本概念1真值：客观存在的量值。真值：客观存在的量值。测量的目的得到真值测量的目的得到真值2测量误差：测量误差：测量误差测量误差=测量值测量值-真值真值二、测量误差产生的原因二、测量误差产生的原因1测量方法引起的误差测量方法引起的误差基准误差（基准不统一）方法误差，物理量转换基准误差（基准不统一）方法误差，物理
11、量转换为电量转换误差，安装操作误差。为电量转换误差，安装操作误差。2设备引起的误差设备引起的误差测量器件的误差，如标准法码，量规，刻度尺，测量器件的误差，如标准法码，量规，刻度尺，电器电阻误差等。电器电阻误差等。如设计误差，零件误差，安装误差，系统老化等如设计误差，零件误差，安装误差，系统老化等3环境条件引起的误差环境条件引起的误差如：温度、湿度、气压、光照、电磁场，振动等。如：温度、湿度、气压、光照、电磁场，振动等。4测量人员引起的误差测量人员引起的误差三、测量误差的分类三、测量误差的分类系统误差系统误差测量系统本身所有的误差测量系统本身所有的误差随机误差随机误差不可预知变化的误差不可预知变
12、化的误差粗大误差粗大误差由读数，操作，记录，计算机失由读数，操作，记录，计算机失误引起，或设备突然故障，粗大误处理方误引起，或设备突然故障，粗大误处理方法易除。法易除。精度、精密度、精度、精密度、及及准确度准确度1.精密度：表示示值的分散程度，表现为示值在平均值精密度：表示示值的分散程度，表现为示值在平均值左右波动，反应了随机误差的大小和程度，精密度高则随机左右波动，反应了随机误差的大小和程度，精密度高则随机误差小。误差小。2.准确度：表示示值均值的准确程度，表现为均值与真准确度：表示示值均值的准确程度，表现为均值与真值的相差程度，反映了系统误差的大小和程度。准确度愈低值的相差程度，反映了系统
13、误差的大小和程度。准确度愈低则系统误差愈大。则系统误差愈大。3.精确度（精度）：表示精密度和准确度的综合程度。精确度（精度）：表示精密度和准确度的综合程度。反映了随机误差和系统误差合成的大小和程度。反映了随机误差和系统误差合成的大小和程度。a）精密度）精密度b）正确度）正确度c）准确度）准确度.不确定度不确定度：意味着对测量结果可信性、有效意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度，是定量说明测性的怀疑程度或不肯定程度，是定量说明测量结果的质量的一个参数。量结果的质量的一个参数。测量不确定度就是说明被测量之值分散性测量不确定度就是说明被测量之值分散性的参数，它不说明测量结果是否接近真
14、值。的参数，它不说明测量结果是否接近真值。测量不确定度用标准测量不确定度用标准偏偏差表示，差表示，这时称其这时称其为标准不确定度。为标准不确定度。第一章第一章信号及其描述信号及其描述了解信号的分类了解信号的分类掌握对周期性信号及非周期信号的描述掌握对周期性信号及非周期信号的描述了解随机信号了解随机信号第一节第一节信号的分类与描述信号的分类与描述一一信号的分类信号的分类1确定性信号确定性信号和和非确定性信号非确定性信号（随机信号）确定性信号确定性信号能用明确的数学关系式或图象表能用明确的数学关系式或图象表达的信号称为确定性信号。达的信号称为确定性信号。非确定性信号非确定性信号(随机信号随机信号)
15、是无法用明确的数学是无法用明确的数学关系式表达的信号。关系式表达的信号。分类图周周期期信信号号是是按按一一定定时时间间间间隔隔周周而而复复始始出出现现，无无始始无终的信号。无终的信号。x(t)=x(t+nT)式中，式中，n任意整数（任意整数（n=1.2）T周期周期非周期信号非周期信号是确定性信号中不具有周期重复性的是确定性信号中不具有周期重复性的信号。信号。T2连续信号和离散信号连续信号和离散信号连续信号连续信号是其数学表示式中的独立变量取值是连续的信号。离散信号离散信号是其数学表示式中的独立变量取值是离散的信号。能量信号当x(t)满足时，则信号的能量有限，称为能量有限信号，简称能量信号。满足
16、能量有限条件，实际上就满足了绝对可积条件。功率信号若x(t)在区间(-,+)的能量无限，不满足上式条件，但在有限区间(-T/2,T/2)满足平均功率有限的条件则称为功率信号。二二信号的时域和频域描述信号的时域和频域描述时域描述时域描述以时间以时间t为独立变量的，直接观测为独立变量的，直接观测或记录到的信号。信号时域描述直观地出或记录到的信号。信号时域描述直观地出信号瞬时值随时间变化的情况信号瞬时值随时间变化的情况。频域描述频域描述信号以频率信号以频率f为独立变量的，称为为独立变量的，称为信号的。频域描述则反映信号的频率组成信号的。频域描述则反映信号的频率组成及其幅值、相角之大小。及其幅值、相角之大小。时域描述和频域描述为从不同的角度观察、时域描述和频域描述为从不同的角度观察、分析信号提供了方便。运用傅里叶级数、分析信号提供了方便。运用傅里叶级数、傅里叶变换及其反变换，可以方便地实现傅里叶变换及其反变换，可以方便地实现信号的时、频域转换。信号的时、频域转换。第二节第二节周期信号及其离散频谱周期信号及其离散频谱一一傅里叶级数的傅里叶级数的三角函数展开式三角函数展开式对于满足狄里赫勒条件：函
