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1、工程测试技术基础,主讲：王正家 2011-03,绪论,1,绪论 :(1)测试技术及应用 INTRODUCTION,OUTLINE,1. 测试技术的概念及研究内容 2. 测试技术的应用情况 3. 测试技术的发展动态 4. 介绍主要测试仪器生产厂商,第1讲 绪论,2,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
2、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。,3,1.1 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
3、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,演示,5,微型计算机出现后形成崭新的微机自动化测试系统; 微机可以一体化完成数据采集、数据处理、数据显示和记录（存储），同时，也对整个检测过程进行控制。 传感器是其源头单元。,1.1 测试技术的基本概念,演示NI,演示录音,6,微型计算机出现后形成崭新的微机自动控制系统，微机除了完成整个检测工作外，还控制其它工业工程。如：自动化的大门。传感器也是其源头单元。,测试仪,测试系统,测控系统,1.1 测试技术的基本概念,7,绪论,1.2 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，
4、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。,8,（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。,1.2 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，是其重要组成部分。,密歇根大学的机械手装配模型,广州中鸣数码的机器狗,9,(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。,1.2 测试技术的工程应用,香港理工AGV模
5、型,10,(c) 生产加工过程监测,1.2 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,11,1.2 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。,12,1.2 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
6、产品质量。,汽车扭距测量,机床加工精度测量,13,1.2 测试技术的工程应用,(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。,14,1.2 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
7、，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,15,1.2 测试技术的工程应用,(6)其他应用,航天,农业,交通,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 测试技术的工程应用,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和 D/A转换,软驱:激光读头,(7)PC机中的测试技术应用,18,1.3测试信号分析与信号处理,信息转换,信息提取,数据变换 （数据采集）,分析处理,Signal Processing Digital Filtering Stati
8、stics Array Operations,Graphical User Interface Hardcopy Output File I/O,Plug-In DAQ Boards IEEE 488 (GPIB) RS-232,19,1.3.1 信号分析,通常把研究信号的构成和特征量称为信号分析，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、P
9、R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,1.3测试信号分析与信号处理,20,1.4 测试技术的发展趋势,绪论,(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,21,1.4 测试技术的发展趋势,(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,IC总线数字温度传感器,22,1.4 测试技术的发展趋势,(3)信号传输技术的发展,很久以来，人们寻求各种方法，实现信号的传输。
10、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 测试技术的发展趋势,(4)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 测试技术的发展趋势,(6)测量信号处理_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,25,绪论,1.5主要传感器和测试仪器生产厂商,26,1.5主要测试仪器生产厂商,(3)测量分析仪器,27,绪论,思考题：,1. 列出你身边的测试技术应用的例子。,28,29,30,