机械工程测试技术绪论.ppt

机械工程测试技术,教 材,机械工程测试技术基础熊诗波、黄长艺等编著 2006年出版 机械工业出版社 机械工程测试技术基础 黄长艺、严普强等编著 2003年出版 机械工业出版社,学时、考核方法 36学时 闭卷考试+课后作业+个人作品,课程内容：,本课程主要介绍信号分析基础、常用传感器、测试装置的特性、信号分析与处理方法、振动测试及相应的工程应用。,内容如下,本门课程是一门与材料科学、微电子技术、信息技术密切相关的快速发展的学科，是一门综合性理论性实验性均很强的课程。,学习方法：,第一章、绪论,本章学习要求：,1.掌握测试、信号的概念及研究内容 2.了解测试技术的应用情况及发展动态 3.了解主要测试仪器生产厂商 4. 主要的参考资料,绪 论,一、 测试和测试系统,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。按照技术规范，采用专门的测试系统，模拟使用环境和工作条件，以获得产品的性能、可靠性等。 测试技术包括测量和试验技术。试验是对产品的特性或性能进行测量、定量或分类所实施的实验。测量是确定某个物理量量值的实验过程。 测量的对象是某个物理量，而试验的对象则是特性或性能。 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。,绪 论,简单的测试系统可以只有一个模块，如玻璃管温度计。它直接将被温度变化转化液面示值。没有电量转换和分析电路，很简单，但精度低，无法实现测量自动化。,绪 论,为提高测量精度和自动化程度，以便于和其它环节一起构成自动化装置，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。,第一章 绪 论,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。,第一章绪 论,二、 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。,第一章绪 论,1、工业自动化中的应用,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。,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。,密歇根大学的机械手装配模型,第一章 绪 论,b) AGV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。,香港理工AGV模型,第一章绪 论,c) 生产加工过程监测,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,第一章绪 论,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。,第一章 绪 论,3、产品质量测量,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,第一章绪 论,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。,第一章绪 论,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,第一章绪 论,6、其他应用,航天,农业,交通,医学,第一章绪 论,三、 测试技术的发展概况,a)新原理新技术在测试技术中得到运用。,c)计算机测试系统与虚拟仪器的应用。,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,b)新型传感器的出现。,1.4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,光纤流速传感器,荧光材料制作的电子鼻传感器,生物酶血样分析传感器,传感技术,相关学科：物理、化学、数学、生物学、材料科学等等,新的检测理论、方法和技术手段,科学研究,第一章、绪论,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,3）传感器向着高精度小型化和集成化方向发展,微电子技术 - 多个同类型传感器集成在一个芯片或阵列上, 一体化：将传感器和后续的处理电路集成一体,例：电荷耦合器件（CCD）- 光敏元阵列,数码相机,多功能传感 - 不同功能的传感器集成化, 集成化：,特点：一个传感器可以同时测量不同种类的多个参数,例：测量血液中各种成分的多功能传感器,特点：减少干扰，提高灵敏度，方便使用；可实现实时数据处理（传感器和数据处理电路集成）,1.5 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,第一章绪 论,掌握信号的时域和频域的描述方法，建立明确的信号频谱结构的概念；掌握频谱分析和相关分析的基本原理和方法。,掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地运用于测试装置的分析和选择。掌握一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法。,了解常用传感器、常用信号调理电