工程测试技术基础教学课件概论绪论Ppt

1、主讲：王正家主讲：王正家 2011-032011-03 绪论绪论 1 绪论绪论 :(1):(1)测试技术及应用测试技术及应用 introductionintroduction outlineoutline 1. 1. 测试技术的概念及研究内容测试技术的概念及研究内容 2. 2. 测试技术的应用情况测试技术的应用情况 3. 3. 测试技术的发展动态测试技术的发展动态 4. 4. 介绍主要测试仪器生产厂商介绍主要测试仪器生产厂商 第第1 1讲讲 绪论绪论 2 绪论绪论 1.1 1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种测试技术是实验科学的一部分，主要研究

2、各种 物理量的测量原理物理量的测量原理和和测量信号分析处理测量信号分析处理方法。方法。 测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程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。参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。 简单的测试系统可简单的测试系统可 以只有一个模块，以只有一个模块， 如玻璃管温度计。如玻璃管温度计。 它直接将被温度变它直接将被温度变 化转化液面示值。化转化液面示值。 没有电量转换和分没有电量转换和分 析电路，很简单，析电路，很简单， 但精度底，无法实但精度底，无法实 现测量自动化。现测量自动化。 为提高测量精度和为提高测量精度和 自动

3、化程度，以便自动化程度，以便 于和其它环节一起于和其它环节一起 构成自动化装置，构成自动化装置， 通常先将被测物理通常先将被测物理 量转换为电量，再量转换为电量，再 对电信号进行处理对电信号进行处理 和输出。如图所示和输出。如图所示 的声级计。的声级计。 3 1.1 1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 测试是认识世界客观事物的方法 测试是从客观事物中提取信息的认识过程 测试包含测量和试验 测试科学属于信息科学范畴 工程测试是测试工作的一种形式 机械工程测试是工程测试工作的一种形式 4 一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置 和显示记录装置三部

4、分组成。和显示记录装置三部分组成。 传感器传感器将被测物理量将被测物理量( (如噪声如噪声, ,温度温度) ) 检出并转换检出并转换 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路进行分析处理或经a/da/d变换后用软件进行变换后用软件进行信号分信号分 析析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观，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。察者或其它自动控制装置。 1.1 1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 信息转换信息转换信息提取信息提取 演示 5 典型微机检测系统 微微 机机 显示器显示器

5、a/da/d 转转 换换 测测 量量 电电 路路 传传 感感 器器 控制器控制器 记录器记录器 非非 电电 量量 1.1 1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 演示ni 演示录音 6 物物 理理 信信 号号 对象对象 传传 感感 器器 电电 信信 号号 放放 大大 调调 制制 a/da/d 转换转换 数数 字字 信信 号号 低低 通通 滤滤 波波 显示器显示器 单片机单片机 计算机计算机 网络网络 d/ad/a 转换转换 电信号电信号 . 低低 通通 滤滤 波波 放放 大大对象对象 测试仪 测试系统 测控系统 1.1 1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 7 绪论绪论 1.2

6、1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 在工程领域，科学实验、产品开发、生产在工程领域，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。输等每一个工程领域。 8 （1 1）工业自动化中的应用）工业自动化中的应用 (a)(a)机械手、机器人中的传感器机械手、机器人中的传感器 转动转动/ /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

7、觉传感器、嗅觉传感器。距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。 1.2 1.2 测试技术的工程应用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。部分。 密歇根大学的机械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型 广州中鸣数码的机器狗广州中鸣数码的机器狗 9 (b) agv(b) agv自动送货车自动送货车 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 器运动轨迹和器运动轨迹和agvagv小车位置识别；条形码传感器

8、，货品识别。小车位置识别；条形码传感器，货品识别。 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 香港理工香港理工agvagv模型模型 10 (c) (c) 生产加工过程监测生产加工过程监测 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 切削力传感器，加工噪切削力传感器，加工噪 声传感器，超声波测距声传感器，超声波测距 传感器、红外接近开关传感器、红外接近开关 传感器等。传感器等。 密歇根大学数字化工厂密歇根大学数字化工厂 11 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 (2)(2)流程工业设备运行状态监控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

9、中，生产线上设备运行状态关系在电力、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。通常建立到整个生产线流程。通常建立2424小时在线监测系统。小时在线监测系统。 石化企业输石化企业输 油管道、储油管道、储 油罐等压力油罐等压力 容器的破损容器的破损 和泄露检测。和泄露检测。 12 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 (3)(3)产品质量测量产品质量测量 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。量进行测量和出厂检验。 图示为汽车出厂检验原理框图

10、，测量参数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，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。工程师可以了解产品质量。 汽车扭距测量汽车扭距测量 机床加工精度测量机床加工精度测量 13 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 (4)(4)楼宇控制与安全防护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

11、技术，如闯入监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。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图示为某公司楼宇自动化系 统。该系统分为：电源管理、统。该系统分为：电源管理、 安全监测、照明控制、空调安全监测、照明控制、空调 控制、停车管理、水控制、停车管理、水/ /废水管废水管 理和电梯监控。理和电梯监控。 烟雾传感器 亮度传感器红外人体探测器 14 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 (5)(5)家庭与办公自动化家庭与办公自动化 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

12、器和测试技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。术来提高产品性能和质量。 全自动洗衣机中的传感器：全自动洗衣机中的传感器： 衣物重量传感器，衣质传衣物重量传感器，衣质传 感器，水温传感器，水质感器，水温传感器，水质 传感器，透光率光传感器传感器，透光率光传感器 ( (洗净度洗净度) ) 液位传感器，电液位传感器，电 阻传感器阻传感器( (衣物烘干检测衣物烘干检测) )。 指纹传感器指纹传感器透光率传感器透光率传感器 温湿度传感器温湿度传感器温度传感器温度传感器 15 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 (6)(6)其他应用其

13、他应用 航天航天农业农业 交通交通医学医学 16 核电站主蒸汽、主给水管道贯穿件超声波检测照片 17 1.2 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 鼠标鼠标: :光电位移传感器光电位移传感器摄象头摄象头:ccd:ccd传感器传感器 声位笔声位笔: :超声波传感器超声波传感器 麦克风麦克风: :电容传声器电容传声器声卡声卡:a/d:a/d和和 d/ad/a转换转换软驱软驱: :激光读头激光读头 (7)pc(7)pc机中的测试技术应用机中的测试技术应用 18 1.31.3测试信号分析与信号处理测试信号分析与信号处理 信息转换信息转换 信息提取信息提取 数据变换数据变换 （数据采集）（数据采

14、集） 分析分析 处理处理 signal processing digital filtering statistics array operations graphical user interface hardcopy output file i/o plug-in daq boards ieee 488 (gpib) rs-232 19 通常把研究信号的构成和特征量称为通常把研究信号的构成和特征量称为信号分析信号分析， 而把信号经过必要的变换以获得所需的信息称为而把信号经过必要的变换以获得所需的信息称为 信号处理信号处理。 正常心电图 窦性心律 心率：70次/分 pr间期：0.16秒 qt

15、间期：0.33秒 p avr qrs时间：0.10秒 st-t无异常偏移 房性期前收缩（房早） 心电图特征 1、提前出现的pqrs-t波群 2、房性的异位p波与窦性p波不同 3、pr间期0.12s 4、包括早搏在内的两个窦性波间 期短于窦性pr间期的两倍，称为 不完全代偿间歇 1.31.3测试信号分析与信号处理测试信号分析与信号处理 20 1.4 1.4 测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势 绪论绪论 (1)(1)传感器方面传感器方面 (a)(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 传感器传感器 光纤流速传感器光

16、纤流速传感器 荧光材荧光材 料制作料制作 的电子的电子 鼻传感鼻传感 器器 生物酶血样分析传感器生物酶血样分析传感器 热热/ /光光电量电量 21 1.4 1.4 测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势 (b)(b)传感器传感器+ +嵌入式计算机嵌入式计算机 智能传感器智能传感器 振动网络传感器振动网络传感器 嵌入式计算机嵌入式计算机 智能压力网络智能压力网络 传感器传感器 智能智能倾角倾角rs232rs232 传感器传感器 icic总线数字温度总线数字温度 传感器传感器 22 1.4 1.4 测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势 (3)(3)信号传输技术的发展信号传输技术的发展 很久以来，人们

17、寻求各种方法，实现信号的传输。 古代的烽火、信鸽、旗语、驿站 1837年f.b.morse 莫尔斯电报 1876年a.g.bell 贝尔电话 19世纪末，h.herz赫兹，a.g.iioiiob波波夫， g.marconi马可尼，研究无线电传输 gps（global positioning system） isdn（integrated services digital network） internet 23 1.4 1.4 测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势 (4)(4)仪器技术的发展仪器技术的发展 指针式 手持式 模拟数显式 数字式 智能仪器 个人仪器 网络仪器 虚拟仪器 信号分析与处

18、理随计算机技术的发展而发展，信 号分析的理论也在发展。 24 1.4 1.4 测试技术的发展趋势测试技术的发展趋势 (6)(6)测量信号处理测量信号处理_计算机虚拟仪器技术计算机虚拟仪器技术 用用pcpc机仪器板卡机仪器板卡 代替传统仪器代替传统仪器 用计算机软件用计算机软件 代替硬件分析电路代替硬件分析电路 优优 点点 25 绪论绪论 1.51.5主要传感器和测试仪器生产厂商主要传感器和测试仪器生产厂商 (2)(2)振动振动/ /噪声传感器噪声传感器 丹麦丹麦b&kb&k（振动测量、声学测量领域最富盛名振动测量、声学测量领域最富盛名） http:/ (1)(1)工业自动化类传感器工业自动化类传感器 美国美国霍尼威尔霍尼威尔公司