机械工程测试技术基础（第三版）段富海-绪论

机械工程测试技术基础

(第三版)主讲教师：段富海教授/博导大连理工大学机械工程学院办公室：机械楼121-2室

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QQ：1250813107段富海联系方式：助课老师：桑勇副教授办公室：机械楼119室

绪论测试技术的重要性：

1.任务：提取研究对象的有用信息。2.属性：属信息科学，信息技术的三大支柱：①传感器测试技术；②通讯系统；③计算机。

相当与人的“感官”、“神经”和“大脑”。3.作用：①科学研究的基本方法；

②机械工业技术基础。DATE:2026/5/53ifmelectronicgmbh绪论学习要求：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概况和趋势；4.了解主要测试仪器生产厂商。DATE:2026/5/54ifmelectronicgmbh一、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试原理、手段和测试信号分析处理方法。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，但精度低，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。

DATE:2026/5/55ifmelectronicgmbh一、测试技术的基本概念一般说来，测试系统（主体）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，显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。

信息转换信息提取DATE:2026/5/56ifmelectronicgmbh组成：传感器、信号调理、传输、信号处理、显示记录、反馈、控制、功放、伺服器一、测试技术的基本概念传感器信号调理传输信号处理显示记录观察者被测对象激励装置反馈、控制DATE:2026/5/57ifmelectronicgmbhDATE:2026/5/58ifmelectronicgmbh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空航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。

DATE:2026/5/59ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用1.工业自动化中的应用

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广州中鸣的数码机器狗DATE:2026/5/510ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用

b)图像识别

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DATE:2026/5/511ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用

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c)生产加工过程监测

DATE:2026/5/512ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用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。

石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。DATE:2026/5/513ifmelectronicgmbh2.流程工业设备运行状态监控扬子石化50MW热电机组监测系统阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统荆门电厂200MW机组监测系统青山热电厂生产信息实时查询系统沙角电厂生产信息实时查询系统宝钢30KW以上风机监测系统宝钢精轧F2轧机网络化监测系统宝钢冷轧带钢振动纹监测系统武钢风机状态监测系统二、测试技术的工程应用DATE:2026/5/514ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用3.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，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。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DATE:2026/5/515ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用4.楼宇控制与安全防护

为保证楼宇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。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器DATE:2026/5/516ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用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温湿度传感器温度传感器DATE:2026/5/517ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用6.其他应用

航天农业交通医学DATE:2026/5/518ifmelectronicgmbh二、测试技术的工程应用7.PC机中的应用

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DATE:2026/5/519ifmelectronicgmbh7.PC机中的应用测控实验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……..

个人测试实验室DATE:2026/5/520ifmelectronicgmbh三、测试技术发展的趋势1.新型传感器的应用a)利用新发现的材料和新发现的物理、化学、生物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热/光电量DATE:2026/5/521ifmelectronicgmbh三、测试技术发展的趋势

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I2C总线数字温度传感器DATE:2026/5/522ifmelectronicgmbh三、测试技术发展的趋势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DATE:2026/5/523ifmelectronicgmbh三、测试技术发展的趋势3.新原理新技术的应用微电子技术；微机械技术。4.传感器网络与远程测试传感器网络及仪器总线技术；Internet网与远程测试等。DATE:2026/5/524ifmelectronicgmbhb)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）http:///a)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）http:///china四、主要测试仪器生产厂商DATE:2026/5/525ifmelectronicgmbhc)测量分析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)http:///美国Agilent公司(原惠普公司仪器部，著名的测试仪器商)http:///四、主要测试仪器生产厂商DATE:2026/5/526ifmelectronicgmbh五、课程研究对象和要求

课程性质：机械类专业的技术基础对象：机械制造中非电量电测要求：①了解常用传感器、信号调理、记录仪器的原理、性能，能较合理使用；②掌握测试装置的特性评价方法和不失真测试条件，掌握一阶、二阶线性系统的动态特性及测试方法；③掌握信号的时域和频域描述方法，建立起明确的信号频谱分析和相关分析的基本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念；④对动态测试工作的基本问题建立起一个比较完整的概念，并能初步运用于机械工程中某些参量的测试。DATE:2026/5/527ifmelectronicgmbh五、课程研究对象和要求教材内容：1~5章测试的一般问题（要求）

6~10章常见机械量测试（不讲）