第1章绪论教材

《测试技术基础》

8563ASPECTRUMANALYZER9kHz-26.5GHz简单测试系统(红外体温)复杂测试系统(振动测量)系统失真水银温度计(接触体温)干净、高效的电磁炉安检门演示当有金属物体穿越安检门时报警声音信号广播电台的发射塔接收调制Modulation解调Demodulation主要内容二、信号及信号分析四、常用传感器五、模拟信号处理一、绪论三、测试系统的基本特性六、数字信号处理基础七、记录及显示装置十一、机械结构的功率与效率测试十、机械工程中温度的测量九、多维切削力测定八、机械振动测试与分析第一章绪论§1.1测试的含义和作用§1.2测量的基本方法§1.3非电量电测法测试系统§1.4测量的实质及测量与标定的关系§1.5国际单位制及其基本单位§1.6测试技术的应用

什么是测试技术？测试技术是信息技术的重要组成部分，它所研究的内容是信息的提取与处理的理论、方法和技术。[Mendelyeev,Dmitry

Ivanovich]

科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的。

——门捷列夫测试系统的组成1.1测试的含义和作用

测试是人们认识客观事物的方法。测试是具有试验性质的测量，是测量和试验的综合。

测量的过程或行为就是进行一个被测量与一个预定标准之间的定量的比较，从而获得被测对象的数值结果。试验是对被研究的对象或系统进行实验性研究的过程。通常是将被研究对象或系统置于某种特定的或人为构建的工况环境条件下，通过试验数据来探讨被研究对象的性能的过程。RealityIdentityRealityIdentit例一、确定某人的身高

通常采用标准长度的米尺(一个预定标准)对其进行测量，通过被测量与预定标准之间的定量比较，从而得到此人实际的身高(被测对象的数值结果)。

例二、汽车乘坐舒适性的台架试验

例三、汽车正面碰撞试验

汽车正面碰撞试验实景

汽车正面碰撞试验示意图例四、“风洞”试验飞机风洞试验汽车风洞试验

测试过程是借助专门设备，通过合适的试验方法和必要的数据处理，从研究对象中获得有关信息的认识过程。1.2测试方法分类1测试的直接与否——直接比较法和间接比较法;2信号随时间变化的快慢3被测信号是否转换为电量——静态测试与动态测试;——非电测法和电测法;1.直接测量

⊙天平测物体质量

⊙用米尺（千分尺）测量物体长度

使用测量仪器，直接和标准比较获得被测量。

利用仪器仪表（统称之为测量系统）把原始形态的待测物理量的变化转换成与之保持已知函数关系（通常是线性关系）的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接受的形式（通常是位置的变化），在测量系统的输出端显示出来。2.间接测量利用杠杆原理称重水银温度计测体温

如果所测试的信号变化较快，称这种测试为动态测试。

3.静态测试

4.动态测试

静态测试信号

动态测试信号

如果测试时信号不随时间变化，或随时间变化非常缓慢以至于可以忽略，则称这种测试是静态测试。

在机械工程测试中，要测试的信号往往是机械量。机械量包括与运动、力和温度有关的物理量。如位移、速度、加速度、外力、重量、力矩、功率、压力、流量、温度等。机械测量法、光测量法、气测量法、液测量法和电测量法等。

5.非电测法

钢板厚度的机械测量法

表面粗糙度的光测量法

动态切削力的电测法1—压电式动态力传感器；2—夹具；3—车刀；4—工件1.3非电量电测法测试系统

加速度测试系统框图测量装置

各种测量仪器和辅助装置的总称。（1）第一级：检测—传感器级或敏感元件—传感器将被测物理量(如噪声、温度)检出并转换为电量。（2）第二级：中间级称为信号调理级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。（3）第三级：终端级或显示—记录级将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。

标定装置

用以确定测量装置的输入与输出之间的数量刻度关系的装置。

激励装置

根据测试内容的需要，使被测对象处于人为的工作状态，产生表征其特征（信息）的信号。1.6测试技术的应用一、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。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广州中鸣数码机器狗生产加工过程监测

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二、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。石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄漏检测。三、产品质量测试

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。

上图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在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…

检查轴承滚珠是否脱漏

检查容器内的液位四、PC机中的测试技术应用鼠标:光电位移传感器摄像头: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,位置伺服测试技术在日常生活中的应用与日俱增

家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD扫描仪：文档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：电子血压计：血压检测---压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪---离子传感器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、电梯运行状况监测等。

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室内恒温器空气质量传感器湿度传感器水压传感器家庭与办公自动化

在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量地应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。指纹传感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器主要传感器和测试仪器生产厂商2、振动/噪声传感器丹麦B&K