第1章 绪 论(新)

1、河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院机械工程测试技术机械工程测试技术姓姓 名：名： 联系方式：联系方式主讲课程：主讲课程：测试技术测试技术 传感器传感器 测控电路测控电路 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院测控技术及仪器教研室测控技术及仪器教研室（5-506）河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院机械工程测试技术机械工程测试技术 课程内容：课程内容： 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1. 掌握测试技术的基本概念；掌握测试技术的基本概念；2. 熟练掌握常用传感器及其调理电路的工作原理、熟练掌握常用传感器及其调理电路的工作原理、 性能，并能根据具体测试

2、任务合理选用；性能，并能根据具体测试任务合理选用；3. 熟练掌握测试系统静、动态特性的评价方法和熟练掌握测试系统静、动态特性的评价方法和实实 现不失真测试的条件现不失真测试的条件，从而制定和优化测试方案；，从而制定和优化测试方案；4. 具备设计测试方案、分析和处理测试信号的能力；具备设计测试方案、分析和处理测试信号的能力；5. 了解计算机测试系统、机械工程中常见量的测量了解计算机测试系统、机械工程中常见量的测量 方法及方法及机械设备故障诊断技术机械设备故障诊断技术。课程要求：课程要求： 机械工程测试技术机械工程测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 测试技术是一门与高等数学、工程力测

3、试技术是一门与高等数学、工程力学、电子技术、控制工程、信息技术密切学、电子技术、控制工程、信息技术密切相关的快速发展的学科。本教材内容新颖、相关的快速发展的学科。本教材内容新颖、体系严谨，以体系严谨，以典型案例典型案例教学为主线，贯穿教学为主线，贯穿整个理论教学和实验教学的全过程，强化整个理论教学和实验教学的全过程，强化工程实际应用，突出学生能力培养。在教工程实际应用，突出学生能力培养。在教学内容上采编了多媒体素材和电子教案。学内容上采编了多媒体素材和电子教案。学习方法：学习方法： 教材、课教材、课件、电子件、电子教案并用教案并用机械工程测试技术机械工程测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学

4、机电学院理论学习理论学习实践学习实践学习研究学习研究学习三元并重三元并重 本课程是培养学生解决实际测试问题能力的技术基础课，本课程是培养学生解决实际测试问题能力的技术基础课，具有很强实践性。学习时应充分利用课程所开设实验。具有很强实践性。学习时应充分利用课程所开设实验。 只有通过足够的实验操作，才能得到应有的实只有通过足够的实验操作，才能得到应有的实际的动手能力，才能更好的掌握书本知识。际的动手能力，才能更好的掌握书本知识。机械工程测试技术机械工程测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院课程网络学习资源课程网络学习资源:2.测试技术网络课件测试技术网络课件 3.测试技术网上虚拟实验室测

5、试技术网上虚拟实验室1.测试技术电子教案测试技术电子教案机械工程测试技术机械工程测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院结合项目学习：结合项目学习： 培养学生在实践中对知识融会贯通，培养学生培养学生在实践中对知识融会贯通，培养学生独立学习和解决实际问题的能力。独立学习和解决实际问题的能力。仓储模型仓储模型机械手机械手小车小车骨外固定器骨外固定器机械工程测试技术机械工程测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院以测试技术涉及知识为主线，以以测试技术涉及知识为主线，以案例案例和和实验实验为手段。为手段。 教学方法：教学方法： 煤气包高度测量煤气包高度测量 桥梁固频测量桥梁固频测量 机

6、翼模态分析机翼模态分析 索道检测索道检测 侧重解决课本教学存在的问题：侧重解决课本教学存在的问题： 1. 测试技术应用、发展部分空洞；测试技术应用、发展部分空洞； 2. 传感器部分没有实物对象、枯燥无味；传感器部分没有实物对象、枯燥无味； 3. 信号分析理论部分深奥、难懂。信号分析理论部分深奥、难懂。机械工程测试技术机械工程测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第1 1章章 绪绪 论论本章学习要求本章学习要求：1. 理解测试和测试技术的概念；理解测试和测试技术的概念；2. 掌握掌握测试系统的组成和测试系统的组成和测试技术的工程应用；测试技术的工程应用；3. 了解测试技术的发展动态和

7、了解测试技术的发展动态和课程的主要内容与课程的主要内容与 学习方法学习方法。机械工程测试技术机械工程测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第1 1章章 绪绪 论论1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念倍增器倍增器先行官先行官战斗力战斗力物化法官物化法官河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院门捷列夫：门捷列夫：“科学是从测量开始的科学是从测量开始的”1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念钱学森：钱学森：“新技术革命的关键技术是信息技术。新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。三部分组成。

8、测量技术是关键和基础测量技术是关键和基础科学仪器科学仪器是是信息的源头信息的源头科学仪器产业科学仪器产业是是信息产业信息产业河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院英国著名科学家英国著名科学家H.Pavy曾经明确指出：曾经明确指出：“Nothing begets good science like development of a good instrument”（发展一种好的仪器对于一门科学的贡献超（发展一种好的仪器对于一门科学的贡献超过了任何其他事情）过了任何其他事情） 1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 计量计量是实现单位统一、量值准确可

9、靠的活动。是实现单位统一、量值准确可靠的活动。测量测量是以确定被测对象的量值为目的而进行的实验是以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。过程。试验试验是为解决科研生产实际问题而内进行的是为解决科研生产实际问题而内进行的探索性研究，对未知事物探索认识的过程。探索性研究，对未知事物探索认识的过程。测试测试是是具有试验性质的测量，或测量和试验的综合。具有试验性质的测量，或测量和试验的综合。 测试技术测试技术是将被测量转换为可检测、传输、处理、是将被测量转换为可检测、传输、处理、显示或记录的量，再与标准量比较的过程。显示或记录的量，再与标准量比较的过程。 由完成测量过程中各环节的专门由完成测量过程

10、中各环节的专门设备组成的系统通常称为设备组成的系统通常称为测试系统测试系统。 1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 测试系统可以是某个大型设备中的一部分，例如机器人测试系统可以是某个大型设备中的一部分，例如机器人中的力觉、视觉、角位移传感器是机器人系统中的一部分。中的力觉、视觉、角位移传感器是机器人系统中的一部分。 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 测试系统也可以是专门研制的一种测试仪器，例如测试系统也可以是专门研制的一种测试仪器，例如图中图中所示的所

11、示的生产线上的零件计数器。生产线上的零件计数器。 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念 测试系统还可以是一系列仪器的组合，例如图中所示的测试系统还可以是一系列仪器的组合，例如图中所示的齿轮故障测试系统。齿轮故障测试系统由齿轮故障测试系统。齿轮故障测试系统由传感器传感器（压电传感（压电传感器）、器）、中间调理电路中间调理电路（电荷放大器、信号调理器、数据采集（电荷放大器、信号调理器、数据采集卡等）和卡等）和信号分析、处理、显示单元信号分析、处理、显示单元（计算机）等组成。（计算机）等组成。 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 一般说来，测试系

12、统由一般说来，测试系统由传感器、中间调理电路传感器、中间调理电路和和显示存显示存储及输出装置储及输出装置等三部分组成等三部分组成。 传感器传感器检测被测物理量，并将转换成可进一步处理的电参检测被测物理量，并将转换成可进一步处理的电参量或电信号；量或电信号；中间调理电路中间调理电路对传感器检测到的信号进行转换处对传感器检测到的信号进行转换处理或经理或经A/D变换后用微处理器实现非线性校正、温度补偿、信变换后用微处理器实现非线性校正、温度补偿、信号分析处理；号分析处理；显示存储和输出装置显示存储和输出装置将测量结果进行显示存储，将测量结果进行显示存储，提供给观察者或进一步分析处理或打印测试结果。提

13、供给观察者或进一步分析处理或打印测试结果。1.1 测试技术的基本概念测试技术的基本概念数数据据分分析析与与处处理理信息获取信息获取信号转换信号转换或电信号或电信号电信号电信号或数字量或数字量电参量电参量中间调中间调理电路理电路显示存储显示存储输出装置输出装置传感器传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第1 1章章 绪绪 论论1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 测试技术是人类认识和改造客观世界的基础；测试技术测试技术是人类认识和改造客观世界的基础；测试技术的水平，在相当程度上影响科学技术发展的速度和深度；先的水平，在相当程度上影响科学技术发展的速度和深度；先进的测试技术已成为

14、生产系统不可缺少的组成部分。进的测试技术已成为生产系统不可缺少的组成部分。 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院（1）机械手、机器人中的传感器）机械手、机器人中的传感器 转动转动/ /移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉 传感器、接近觉距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅传感器、接近觉距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅 觉传感器。觉传感器。 1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 1. 机电工程中的应用机电工程中的应用 在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，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

15、部分。是其重要组成部分。密歇根大学的机械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型广州中鸣数码的机器狗广州中鸣数码的机器狗河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院（2）AGV自动送货车自动送货车 超声波测距传感器，判断超声波测距传感器，判断建筑物内人和物所在位置建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器，控制运动轨迹和红外线色彩传感器，控制运动轨迹和AGV小车位置识别；条小车位置识别；条形码传感器，形码传感器，货品货品识别。识别。1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 香港理工香港理工AGV模型模型河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 密歇根大学数

16、字化工厂密歇根大学数字化工厂 切削力传感器，加切削力传感器，加工噪声传感器，超声波工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近测距传感器、红外接近开关传感器等。开关传感器等。（3）生产加工过程监测生产加工过程监测 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 2. 流程工业设备运行状态监控流程工业设备运行状态监控 在电力、冶金、化工、石化等流程工业中，生产线上设在电力、冶金、化工、石化等流程工业中，生产线上设备运行状态直接关系到整个生产线流程。通常建立备运行状态直接关系到整个生产线流程。通常建立24小时在小时在线监测系统。线监测系统。 石化企业输石化企业输油

17、管道、储油管道、储油罐等压力油罐等压力容器破损和容器破损和泄露检测泄露检测。河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 3. 产品质量测量产品质量测量 在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，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。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

18、测试，工程师可以了解产品质量。汽车扭距测量汽车扭距测量机床加工精度测量机床加工精度测量河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院1.2 测试技术的工程应用测试技术的工程应用 4. 楼宇控制与安全防护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、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。电梯运行状况。 图示为某公司楼宇自动化图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、系统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水制、停车管理、水/ /废水管