工程测试技术基础 第一部分：绪论

工程测试技术基础主讲：何岭松教授康宜华教授武新军副教授轩建平副教授

华中科技大学机械学院课程内容：

本课程主要介绍工业自动化,环境监测,楼宇控制,交通等领域中常见物理量(压力、应变、位移、加速度、温度等）的传感器测量原理、测量电路原理和信号分析方法。绪论信号分析基础传感器原理测试系统特性模拟信号处理数字信号处理虚拟仪器技术工程应用内容如下工程测试技术基础工程测试技术基础是一门与材料科学、微电子技术、信息技术密切相关的快速发展的学科。为弥补书本教材内容滞后于学科发展的问题，在教学内容上我们采编了很多多媒体素材和案例。工程测试技术基础学习方法：

书本教材电子教材并重.工程测试技术基础本课程是培养学生解决实际工程测量问题能力的专业基础课，具有很强实践性。学习时应充分利用课程所开设实验和仿真实验。

理论学习、实践学习、研究学习三元并重.只有通过足够的实验和仿真实验操作，才能得到应有的实际动手能力培养和更好的掌握书本知识。课程网络学习资源：:8080/gccs

2.工程测试技术网络课件3.工程测试网上虚拟实验室4.DRVI个人测试实验室工程测试技术基础1.工程测试技术电子教案ProjectBasedLearning：

轨迹跟踪工程测试技术基础

培养学生在实践中对知识融会贯通，独立学习和解决问题的能力。打算：开设一门独立于课程之外的测控实验课。仓储模型机械手AGV小车以案例和实验为主线：

工程测试技术基础教学方法：

煤气包高度测量桥梁固频测量机翼模态分析索道检测解决侧重课本教学存在的问题：1.测试技术应用、发展部分空洞；2.传感器部分没有实物对象、枯燥无味；3.信号分析理论部分深奥、难懂。第一章、绪论本章学习要求：1.掌握测试技术的概念及研究内容2.了解测试技术的应用情况3.了解测试技术的发展动态4.了解主要测试仪器生产厂商工程测试技术基础第一章、绪论1.1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。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，但精度底，无法实现测量自动化。

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。

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。

1.1测试技术的基本概念

信息转换信息提取第一一章章、、绪绪论论1.2测测试试技技术术的的工工程程应应用用在工工程程领领域域，，科科学学实实验验、、产产品品开开发发、、生生产产监监督督、、质质量量控控制制等等，，都都离离不不开开测测试试技技术术。。测测试试技技术术应应用用涉涉及及到到航航天天、、机机械械、、电电力力、、石石化化和和海海洋洋运运输输等等每每一一个个工工程程领领域域。。1、、工工业业自自动动化化中中的的应应用用a)机机械械手手、、机机器器人人中中的的传传感感器器转动动/移移动动位位置置传传感感器器、、力力传传感感器器、、视视觉觉传传感感器器、、听听觉觉传传感感器器、、接接近近距距离离传传感感器器、、触触觉觉传传感感器器、、热热觉觉传传感感器器、、嗅嗅觉觉传传感感器器。。1.2测测试试技技术术的的工工程程应应用用在各各种种自自动动控控制制系系统统中中，，测测试试环环节节起起着着系系统统感感官官的的作作用用，，是是其其重重要要组组成成部部分分。。密歇根大学的机械手装配模型广州州中中鸣鸣数数码码的的机机器器狗狗b)AGV自自动动送送货货车车超声声波波测测距距传传感感器器、、判判断断建筑筑物物内内人人和和物物所所在在位位置置；；红外外线线色色彩彩传传感感器器运运动动轨轨迹迹和和AGV小小车车位位置置识别别；；条条形形码码传传感感器器，，货品品识识别别。。1.2测测试试技技术术的的工工程程应应用用香港理工AGV模型c)生生产产加加工工过过程程监监测测1.2测测试试技技术术的的工工程程应应用用切削削力力传传感感器器，，加加工工噪噪声声传传感感器器，，超超声声波波测测距距传传感感器器、、红红外外接接近近开开关关传传感感器器等等。。密歇歇根根大大学学数数字字化化工工厂厂1.2测测试试技技术术的的工工程程应应用用2、、流流程程工工业业设设备备运运行行状状态态监监控控在电电力力、、冶冶金金、、石石化化、、化化工工等等流流程程工工业业中中，，生生产产线线上上设设备备运运行行状状态态关关系系到到整整个个生生产产线线流流程程。。通通常常建建立立24小小时时在在线线监监测测系系统统。。石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。扬子子石石化化50MW热热电电机机组组监监测测系系统统阳逻逻电电厂厂300MW汽汽轮轮机机组组监监测测系系统统荆门门电电厂厂200MW机机组组监监测测系系统统青山山热热电电厂厂生生产产信信息息实实时时查查询询系系统统沙角角电电厂厂生生产产信信息息实实时时查查询询系系统统宝钢钢30KW以以上上风风机机监监测测系系统统宝钢钢精精轧轧F2轧轧机机网网络络化化监监测测系系统统宝钢钢冷冷轧轧带带钢钢振振动动纹纹监监测测系系统统武钢钢风风机机状状态态监监测测系系统统1.2测测试试技技术术的的工工程程应应用用3、、产产品品质质量量测测量量在汽汽车车、、机机床床等等设设备备，，电电机机、、发发动动机机等等零零部部件件出出厂厂时时，，必必须须对对其其性性能能质质量量进进行行测测量量和和出出厂厂检检验验。。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1.2测测试试技技术术的的工工程程应应用用4、、楼楼宇宇控控制制与与安安全全防防护护为使使建建筑筑物物成成为为安安全全、、健健康康、、舒舒适适、、温温馨馨的的生生活活、、工工作作环环境境，，并并能能保保证证系系统统运运行行的的经经济济性性和和管管理理的的智智能能化化。。在在楼楼宇宇中中应应用用了了许许多多测测试试技技术术，，如如闯闯入入监监测测、、空空气气监监测测、、温温度度监监测测、、电电梯梯运运行行状状况况。。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1.2测测试技技术的工工程应用用5、家庭庭与办公公自动化化在家电产产品和办办公自动动化产品品设计中中，人们们大量的的应用了了传感器器和测试试技术来来提高产产品性能能和质量量。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1.2测测试技技术的工工程应用用5、其他他应用航天农业交通医学1.2测测试技技术的工工程应用用6、PC机中的的测试技技术应用用鼠标:光电位移传感器摄象头: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6、PC机中的的测试技技术应用用1.2.6PC机中中的测试试技术应应用测控实验DIY1.鼠标测位移实验2.麦克风测声音2.声卡采样频率信号分析频率合成与分解3.简易声级计制作4.CCD图象分析……..

个人测试试实验室室1.3测测试技技术的发发展趋势势第一章、、绪论1、传感感器方面面a)利用用新发现现的材料料和新发发现的生生物、物物理、化化学效应应开发出出的新型型传感器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热/光电量第一章、、绪论b)传感感器+嵌嵌入式计计算机智能传感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1.3测测试技技术的发发展趋势势2、测量量信号处处理方面面计算机虚虚拟仪器器技术用PC机机＋仪器器板卡代替替传统仪仪器用计算机机软件代代替硬件件分析电电路优点我们的工作第一章、、绪论1.3主主要传感感器和测测试仪器器生产厂厂商2、振动/噪声传感器丹麦B&K（振动测量、声学测量领域最富盛名）/1、工业自动化类传感器美国霍尼威尔公司（有全球最大传感器技术研究中心）/china1.3主主要测试试仪器生生产厂商商3、测量量分析仪仪器美国国家仪器公司(全球最大的计算机虚拟仪器生产商)/美国Agilent公司(原惠普公司仪器部，著名的测试仪器商)/第一章、、绪论思考题：：1.列列出你身身边的测测试技术术应用的的例子。。9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。21:02:1121:02:1121:0212/28/20229:02:11PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2221:02:1121:02Dec-2228-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。21:02:1121:02:1121:02Wednesday,December28,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2221:02:1121:02:11December28,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。28十二月月20229:02:11下午21:02:1112月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月229:02下下午午12月月-2221:02December28,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/2821:02:1121:02:1128December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。9:02:11下午午9:02下午午21:02:1112月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。21:02:1121:02:1121:0212/28/20229:02:11PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2221:02:1121:02Dec-2228-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。21:02:1121:02:1121:02Wednesday,December28,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2221:02:1121:02:11December28,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。28十二月月20229:02:11下午21:02:1112月-2215、楚塞三湘接接，荆门九派派通。。。十二月229:02下下午12月-2221:02December28,202216、少少年年十十五五二二十十时时，，步步行行夺夺得得胡胡马马骑骑。。。。2022/12/2821:02:1121:02:1128December202217、空山新新雨后，，天气晚晚来秋。。。9:02:11下午午9:02下午午21:02:1112月-229、杨柳散散和风，，青山澹澹吾虑。。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、阅读读一切切好书书如同同和过过去最最杰出出的人人谈话话。21:02:1121:02:1121:021