2025/4/9SongYonggang1測試與傳感器技術緒論2025/4/9SongYonggang2

緒論一目的及重要性

測試技術的目的是研究材料和構件的狀態（包括正常工作狀態和故障狀態診斷）；檢查和測量自動化生產過程中的各種工藝參數；監視和控制生產過程的運行；鑒定產品質量，為新產品改進設計提供數據；在科學研究中，觀察和分析系統參數及性能與相關因素之間的關系，從而獲得系統的特性和規律。對機械制造專業，由于機械加工精度和生產過程自動化水平的不斷提高，從單機自動化、自動化生產線、加工中心、柔性加工，甚至無人化工廠的過度過程實際上就是測試技術在機械制造中的應用水平不斷提高。

21世紀是信息時代，獲取信息，處理信息，運用信息。測試技術的重要性在于它是獲得信息并對信息進行必要處理的基礎技術，是獲取信息和處理加工信息的手段，無法獲取信息則無法運用信息。2025/4/9SongYonggang3二、測試技術的內容測量：把被測物理系統中的某些參數及其所包含的各種信息檢測出來，并且加以度量。檢測某一種信號的有無是為了了解系統有哪些影響因素，而度量信號的大小是為了分析這些因素的影響效果。量變會引起質變。如流體的壓力等。參數及其量值所包含的信息。試驗：用專用裝置將被測物理系統中的某種信息人為地激發出來再進行測量。如某裝置的固有頻率的測量。三、系統的組成

測試系統是用來檢測信息的硬件設備和軟件組成的系統。傳感器：按照一定規律將被測量（各種電量或非電量）轉換成同種或別種信號，并傳輸給下一單元；信號調理：對傳感器輸出的信號進行轉換，放大等處理；信號處理：對經過放大的信號進行相關處理，如調制、積分、微分等運算；顯示記錄：將輸出的測試信號以觀察者熟悉和科學的方式顯示并記錄下來。組成一個測試系統的單元數量可以不同，但是，最基本、最重要的三個單元是：傳感器、信號調理和顯示記錄單元。2025/4/9SongYonggang4測試系統框圖2025/4/9SongYonggang5測試系統組成框圖被測對象傳感器信號調理傳輸信號處理顯示記錄觀察者激勵裝置反饋、控制測試系統框圖2025/4/9SongYonggang6四、

測試系統的基本原則一個測試系統不論由多少單元組成，都必須滿足以下基本原則：

1、各環節的輸出量與輸入量之間應保持一一對應；

2、輸出量與輸入量成一定比例；

3、盡量不失真的原則。所以，組成測試系統時，應著重考慮盡可能減小和消除各種干擾信號。2025/4/9SongYonggang7五、測試技術的發展

由50年代的靜態測量迅速發展為動態測量，本課程主要研究動態測試（靜態是動態的一種特殊形式）。

Ⅰ.傳感器：由于微電子學的發展使得某些電路乃至微處理器和傳感測量部分成為一體，而使傳感器具有放大、校正、判斷和一定的信號處理功能，組成所謂的“智能傳感器”、數字式傳感器﹍Ⅱ.計算機技術的發展：計算機技術的發展，可使信號分析做到“實時”，最終直接給出結果。2025/4/9SongYonggang8Ⅲ.虛擬儀器與技術的發展虛擬儀器（VirtualInstrument），簡稱VI，是虛擬技術在儀器儀表領域的一個重要應用。美國的國家儀器公司（NationalInstrumentscorporation，簡稱NI）,1986年首先提出了虛擬儀器的概念。虛擬儀器=計算機硬件+模塊化儀器硬件+模塊化軟件。虛擬儀器無容爭議地成為儀器的發展方向。作為測試手段的儀器設備（虛擬儀器）無疑對測試技術的發展產生重要影響。2025/4/9SongYonggang92025/4/9SongYonggang102025/4/9SongYonggang11六、學科特點：

①邊緣交叉學科測試工作涉及到試驗設計、模型理論、傳感器、電子電路、信號加工與處理、誤差理論、控制工程、系統辨識、參數估計、計算機等學科的內容。②理論性與實踐性相結合基本理論多而雜，而且實踐性又很強。大部分機械類學生和技術人員電知識較弱。③要求與學時分配

40（講課）+10（課時實驗）=50學時2025/4/9SongYonggang12

七、課程內容及要求

本課程主要討論機械工程動態測試中所涉及的各種信號及信號的分類和描述、測試系統的組成和基本特性、常用的傳感器、中間變換電路及記錄儀器的工作原理，以及幾個常見物理量的測試方法。要求學生掌握以下幾方面：1、目標：掌握信號的分類、描述以及信號在時域和頻域的描述方法明確信號的頻譜概念；掌握頻譜分析和相關分析的基本原理和方法。2、工具：掌握測試裝置靜、動態特性的評價方法和不失真測試條件；能正確運用于測試裝置的分析和選型。3、了解常用傳感器、測量電路和記錄儀器的工作原理和性能，并能合理的選用。4、對動態測試的基本問題有一個完整的概念，并通過實驗初步學會機械工程中某些參量的測試。

2025/4/9SongYonggang13八、參考教材工程測試技術（第2版），馮凱昉，西北工業大學出版社，97.8PrinciplesofMeasurementsystemsJohnP.Bentle機械工程測試原理與技術，秦樹人，重慶大學出版社，2000.8試驗技術，丁漢哲，吉林工業大學非電量電測量，郭振芹，哈爾