工程測試技術南京理工大學參考教材：

孔德仁、朱蘊璞、狄長安編著《工程測試技術》科學技術出版社2004年2月第一版工程測試技術南京理工大學參考教材：1課程的教學目標①熟悉測量的基本知識（基本概念與術語）；②掌握信號的基本特點和描述方法；③掌握測量系統的基本特性和評價方法；熟悉正確選用測量系統和合理應用測量結果的原則；⑤了解典型機械工程量的測試方法（測試系統構建、測試過程實施、測試結果評價）課程的教學目標2主要內容第1章緒論第2章

測量的基礎知識第3章工程信號及其可測性分析第4章

測量系統的基本特性第5章計算機測試技術第6章

測試結果及誤差分析第7章信號調理電路及指示紀錄裝置第8章

應變電測技術第9章壓電測量技術第10章

光電測量技術第11章溫度測量技術第12章

噪聲測量技術第13章壓力測量技術第14章

位移、速度、加速度測量*第15章機械振動測試主要內容31.1引言——《測試技術》的內涵1、人類認識的過程1）自然觀測：天文現象、蘋果落地、…經驗。2）試驗+觀測：使對象在設定的條件下運行，然后觀測總結規律。2、測試技術

●測試技術=測量技術+試驗技術

☆

試驗:使研究對象處于要求的狀態.★

測量:

獲取研究對象的狀態(參數)量值.1.1引言——《測試技術》的內涵41.1引言——《測試技術》的內涵●試驗：使研究對象處于要求的狀態.☆

試驗技術:對象分析（影響因素分析）、試驗設計（試驗方案設計）、試驗組織與實施——控制工程、（測量……..)系統建模方法、系統辨識與參數估計、………….1.1引言——《測試技術》的內涵●試驗：使研究對象處于要51.1引言——《測試技術》的內涵★

測量:

獲取研究對象的狀態(參數)量值.★

測量技術：

傳感技術（信號獲取）、信號調理（變換、放大等）、信號傳輸、信號（結果）評估——誤差理論、信號分析處理→→獲得被測對象的信息1.1引言——《測試技術》的內涵★測量:獲取研究對61.1引言——《測試技術》的內涵●測試技術=測量技術

+試驗技術★“測量”與“試驗”相互依存——“試驗”時必有測量；“試驗”時測量的效果最好。

——在“自然”狀態下（隨機因素很多！）進行測量往往不能把握被測對象的有效信息☆“測量”與“試驗”相互依存→→“測試技術”

1.1引言——《測試技術》的內涵●測試技術=測量技71.1引言——《測試技術》的內涵●測試技術=測量技術+試驗技術★“試驗技術”與工程對象的關聯密切——通常按具體對象分論；

☆“測量技術”的通用性較好——按工程對象通論。

“測試技術”通常重點討論工程對象的測量技術!

——本課程亦如此約定：測試≈測量；測試技術≈測量技術。1.1引言——《測試技術》的內涵●測試技術=測量技81.２測試（測量）的基本任務★“測試”（測量）的任務：

獲取被測對象發出的信號。☆

測試（試驗+測量）的根本目的：

獲取被測對象的信息掌握其規律☆信號：信息的表達形式。

針對工程研究對象，信號=狀態參量的量值。1.２測試（測量）的基本任務★“測試”（測量）的任務91.２測試（測量）的基本任務★

“測試”（測量）的任務：

獲取被測對象發出的信號。被測對象測試系統信號x信號2信號1信號y信號x1.２測試（測量）的基本任務★“測試”（測量）的任務101.２測試（測量）的基本任務被測對象測試系統信號x信號2信號1信號y信號x要解決兩個問題：

1.信號x→信號y。

2.保證正確理解信號y。1.２測試（測量）的基本任務被測測試系統信號x信號2信號11動態測試的困難：

●靜態量：不隨時間變化量；●動態量：隨時間變化的量——動態信號

（在測試過程中）（不變是相對的）

動態測試=對動態信號的測試（測量）★要求：測量系統有足夠快的響應能力。動態測試的困難：12靜態測量與動態測量靜態測量與動態測量13靜態測量與動態測量靜態測量與動態測量141.3測試技術的作用與歷史1、歷史上人們對測試技術的認識自古以來，測試技術就滲透在在人類的生產活動、科學實驗與日常生活的各個方面。

●古代利用“步弓”丈量土地

●利用“日晷”計量時間

●利用“繩扣”記錄數量

●成語：“五十步笑百步”、“百步穿楊”

●秦始皇統一了割居的六國形成統一的中央政權后，首先做的工作就是統一度量衡，由此可見測試計量技術的重要性。1.3測試技術的作用與歷史151.3測試技術的作用與歷史(續)2、科學離不開實驗（測試）

●牛頓通過實驗發表了萬有引力定律；

●伽利略通過實驗創造了力學；

●波義爾通過實驗創造了化學；

●麥克斯韋爾通過實驗創造電磁場理論；●

1665年虎克利用光學顯微鏡觀察軟木栓，發現了細胞，促進了生物學的發展；1.3測試技術的作用與歷史(續)161.3測試技術的作用與歷史(續)

●

1927年威爾遜發明了云霧室，利用云霧室可觀測到粒子運動軌跡，而使人們對物質的結構向前邁進了一大步；●愛因斯坦：通過實驗于1905年提出了狹義相對論；1915年提出了廣義相對論；大家知道，當時的相對論并未被世人承認，直到50年后的天文望遠鏡的出現才證實了相對論的正確性；●丁肇中：1974年發現J粒子，J粒子的發現基礎是研制了高靈敏度的雙臂譜義。●雷萊：通過大量實驗，發現了自然界中存在惰性氣體，這就是化學元素周期表中最后一列。1.3測試技術的作用與歷史(續)171.3測試技術的作用與歷史(續)●以彈道學為例：古老的彈道學是研究裝藥量與彈丸運行距離之間的關系1860年諾貝爾發明了銅柱測壓法，同時布郎吉發明了彈道擺，將古老的彈道學一分為二：內彈道學、外彈道學。銅柱測壓法：可用銅柱測出彈膛內火藥燃氣的壓力值；彈道擺：可以測出彈丸出槍、炮的初速；內彈道學：研究裝藥與壓力及初速的關系；外彈道學：研究彈丸初速與射程之間的關系；隨著動態測試技術的發展，彈道學目前已發展成了內彈道學、中間彈道學、外彈道學、創傷彈道學。1.3測試技術的作用與歷史(續)181.3測試技術的作用與歷史(續)

3、測試技術在現代生活中的作用1）家用電器空調，尤其是中央空調；樓宇控制；洗衣機（全自動、納米材料，模糊洗衣機）……;2）加工中心（提高金屬材料的加工精度）；3）油井溫度壓力控制（測壓蛋）；4）石油、煤礦勘察5）原油進口6）水果進口7）高速公路速度測量……1.3測試技術的作用與歷史(續)191.3測試技術的作用與歷史(續)4、測試技術的發展歷史1）古老測量方法——自然工具2）機械測量方法；3）電測方法； 非電量電測的基本思想4）計算機測試技術（CAT） ①第一代CAT技術（專用接口） ②第二代CAT技術（通用接口） ③虛擬儀器技術1.3測試技術的作用與歷史(續)4、測試技術的發展歷史20●

更好的基礎、更高的要求1.4測試（測量）技術的發展趨勢測試技術★

測量范圍不斷拓展

↑——巨大量：1000MPa高膛壓、10萬g沖擊加速度;↓——微小量：納米、原子力動態測量——微秒級的瞬態過程量、……..★

測量準確度不斷提高常規位移測量的不確定度可以小到μm量級；常規動態壓力測量的不確定度不難控制到1%級以內、…..★

智能化

自動適應測量任務、自動綜合分析處理信號、…——測量系統更好用、結果更好理解★

微小型化

——嵌入式測量系統其它科技☆更有效的認識方法●更好的基礎、更高的要求1.4測試（測量）技術的發展趨211.4測試技術的發展趨勢1、量程范圍更加寬廣例：在火炮膛壓測試技術中，對常規火炮膛壓小于600Mpa的測試，采用銅柱（或銅球）測壓器或壓電傳感器均可滿足要求。為提高火炮射程和射擊精度，在高膛壓火炮的研究中，膛壓可達到800～1000Mpa，甚至1000Mpa以上，并伴隨著的高沖擊加速度，這就促使膛壓測試技術要相應的發展，研制測壓范圍更寬的壓力傳感器以及配套的壓力動態標定裝置。1.4測試技術的發展趨勢221.4測試技術的發展趨勢(續)2、傳感器向新型、微型、智能型發展傳感器是信號檢測的器具。精度高、靈敏閥值高而測量范圍大及小型化是傳感器的發展的一個重要方向。新的材料，特別是新型半導體材料方面的成就，已經促使很多對力、熱、光、磁等物理量或氣體化學成分敏感的器件的發展。光導纖維不僅可用來信號傳輸，而且可作為物性型傳感器。另一個引人注目的發展是由于微電子的發展使得很有可能把某些電路乃至微處理器和傳感測量部分做成一體，而是傳感器具有放大、校正、判斷和一定的信號處理功能，組成所謂的“智能傳感器”。1.4測試技術的發展趨勢(續)231.4測試技術的發展趨勢(續)3、測量儀器向高精度和多功能發展在產品研制過程中要進行(相同條件下試驗若干次)大量試驗，然后對所測數據進行統計分析。儀器精度的提高，可減少試驗次數，從而減少試驗經費，降低產品成本，在提高測量儀器精度的同時應擴大儀器的功能。計算機技術的發展也使測試技術產生了革命化的變化，在許多測試系統中利用計算機而使儀器起的測量精度更高，功能更全。1.4測試技術的發展趨勢(續)241.4測試技術的發展趨勢(續)4、參數測量與數據處理項自動化發展一個產品的大型綜合性試驗，準備時間長，待測參數多，靠人工檢查，耗費時間長；眾多的數據依靠手工去處理，不僅精度低，處理周期也太長。現代測試技術的發展，使采用以計算機為核心的自動測試系統成為可能，該系統一般能實現自動校準、自動修正、故障診斷、信號調制、多路采集、自動分析處理并能打印輸出測試結果。

1.4測試技術的發展趨勢(續)251.5本課程的地位、目的、課程結構對高等學校機械工程各有關專業來說，本課程是一門技術基礎課。本課程是數學、物理學、電工學、電子學、力學、控制工程及計算機技術等課程的綜合應用。本課程具有很強的實踐性，只有在學習過程中密切聯系實際，加強實驗，注意物理概念，才能真正掌握有關知識。本課程主要討論工程動態測試中常用的傳感器、中間變換電路及記錄、顯示、分析設備的工作及原理，測量系統的靜、動態特性的評價方法，測量信號的可測性分析，計算機在測試中的應用，常