机械工程测试技术 韩建海 第1章绪论

1、机械工程测试技术 韩建海 第1章绪论机械工程测试技术实验：8学时教学：30学时考试：2学时 平时成绩占10%实验成绩占20%期末考试占70% 考查方法：实践+笔试 教学安排：共计40学时学分 机械工程测试技术课程内容： 绪论信号转换与调理传感器测试信号分析处理测试系统特性分析计算机测试系统常见机械量的测量机械故障诊断技术机械工程测试技术1. 掌握测试技术的基本理论；2. 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实 现不失真测试的条件，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；5

2、. 了解计算机测试系统、机械工程中常见量的测量 方法及机械设备故障诊断技术。课程要求： 机械工程测试技术理论学习实践学习研究学习三元并重 本课程是培养学生解决实际测试问题能力的专业基础课，具有很强实践性。学习时应充分利用课程所开设实验。 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。学习方法： 机械工程测试技术 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。仓储模型机械手小车结合项目学习： 第1章 绪论本章学习要求：1. 理解测试和测试技术的相关概念；2. 掌握测试系统的组成和测试技术的工程应用；3. 了解测试技术的发展动态。机械工程测试

3、技术 测试是测量和试验的综合。测量是以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。试验是对未知事物探索认识的过程。 测试技术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。 由完成测量过程中各环节的专门设备组成的系统通常称为测试系统。 1.1 测试技术的基本概念第1章 绪 论 计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。测试技术是：国民经济的“倍增器”科学研究的“先行官”现代战争的“战斗力”法庭审判的“物化法官”1.1 测试技术的基本概念 一般说来，测试系统由传感器、中间调理电路、显示存储和输出装置等三部分组成。 传感器检测被测物理量，并将转换成可进一步处理的电参量或电信号

4、；中间调理电路对传感器检测到的信号进行转换处理或经A/D变换后用微处理器实现非线性校正、温度补偿、信号分析处理；显示存储和输出装置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。1.2 测试系统 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。 1.2 测试系统 测试系统也可以是专门研制的一种测试仪器，例如图中所示的生产线上的零件计数器。 1.2 测试系统 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传感器（压电传感器）、中间调理电路（电荷放大器、信号调理器、数据采集卡等）和信号分析

5、、处理、显示单元（计算机）等组成。 1.2 测试系统 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；先进的测试技术已成为生产系统不可缺少的组成部分。 1.3 测试技术的工程应用（1）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、接近觉距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅 觉传感器。 1. 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，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1.3 测试技术的工程应用（2）AGV自动送货车 超声波测距传感器，判断建筑物内人和物

6、所在位置；红外线色彩传感器，控制运动轨迹和AGV小车位置识别；条形码传感器，货品识别。香港理工AGV模型1.3 测试技术的工程应用密歇根大学数字化工厂 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。（3）生产加工过程监测 1.3 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、化工、食品制造等流程工业中，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、储油罐等压力容器破损和泄露检测。1.3 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

7、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1.3 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。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器1.3 测试技术的工程应用5. 家庭与办公自动化 在家电产品和

8、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1.3 测试技术的工程应用1.4 测试技术的发展 度量衡的标准随着年代不同而不同：商代，一尺合今，人高约一丈，故有“丈夫”之称 周代，一尺合今23.1cm 秦时，一尺约23.1cm 汉时，一尺大约23.75cm 三国，一尺合今24.2cm 隋代，一尺合今29.6cm 唐代，一尺合今30.7cm 宋元时，一尺合今31.68cm 明清时，木工

9、一尺合今度量衡：“度”即“长度” ；“量”即“容量” ；“衡”即“重量”主观标准：手长、身长如“布手知尺”、“迈步定亩”、“手捧成升”，码：是英王亨利一世鼻尖至手指之间的距离。1.4 测试技术的发展 2. 客观标准：复现性较好的自然物累黍定尺，选用中等大小的黍横排100粒，其长为一尺1.4 测试技术的发展 3. 国际制单位：量的名称单位名称单位符号长度米m质量千克kg时间秒s电流安培A热力学温度开尔文K物质的量摩尔mol发光强度坎德拉cd1.4 测试技术的发展 未来：小型化、智能化、自动化、网络化、开放化新型传感器：微纳技术、MEMS技术多学科融合：虚拟仪器和仿真软件的应用1.4 测试技术的发展 人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能