材料成型测试技术概述课件

材料成型测试技术

Test&MeasurementTechnologyinMaterialsprocessing

王红霞材料加工系材料成型测试技术

Test&MeasurementTe1第一章测试技术概述1.1测试技术的作用与意义1.2测试技术的基本概念1.3非电量电测装置的组成及特性1.4参数检测方法6学时2第一章测试技术概述1.1测试技术的作用与意义6学时22历史时代：手工化机械化自动化信息化生产方式：人与简单工具动力机与机械自动测量控制智能机械装置第一章测试技术概述1.1测试技术的地位和作用1.

信息化是科学技术发展的必然……3历史时代：手工化机械化自动化信息化生产方式：人与简单工具动力3

人与机器的机能对应关系：1.1、测试技术的地位和作用4人与机器的机能对应关系：1.1、测试技术的地位和作用442.信息流是客观世界的一个主流物料流能流信息流客观世界1.1测试技术的地位和作用52.信息流是客观世界的一个主流物料流客观世界1.1测试5信息流组成信息流获取传输处理控制…信息获取是信息流的一环1.1测试技术的地位和作用6信息流组成信息流获取传输处理控制…信息获取是信息流的一环1.6

获取信息是仪器科学的基本任务仪器仪表是信息产业的重要组成部分仪器仪表是信息工业的源头1.1测试技术的地位和作用7获取信息是仪器科学的基本任务1.1测试技术的地位和作用773测试仪器仪表的作用1.1测试技术的地位和作用工业生产倍增器科学研究先行官社会物化法官军事战斗力83测试仪器仪表的作用1.1测试技术的地位和作用工业生81.1测试技术的地位和作用工业生产倍增器测试技术是带动国民经济增长的一个关键领域在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%91.1测试技术的地位和作用工业生产倍增器测试技术是带动国民9检测技术在工业生产领域的应用1.1测试技术的地位和作用在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….10检测技术在工业生产领域的应用1.1测试技术的地位和作用在线检101111111.1测试技术的作用和地位检测技术在工业生产领域的应用离线检测：零件参数、尺寸与形位公差、品质参数作用：现代工程装备中，

检测环节的成本约占

50~70%121.1测试技术的作用和地位检测技术在工业生产领域的应用1212测试技术在汽车中的应用日新月异1.1测试技术的作用和地位发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，对发动机工作状况进行精确控制温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等

汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。

底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等13测试技术在汽车中的应用日新月异1.1测试技术的作用和地位发动13141414测试技术在日常生活中的应用与日俱增1.1测试技术的作用和地位

家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD扫描仪：文档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：电子血压计：血压检测---压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪---离子传感器15测试技术在日常生活中的应用与日俱增1.1测试技术的作用和地位151.1测试技术的作用和地位科学研究的先行官诺贝尔奖获得者R.R.Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展”俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的”近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人161.1测试技术的作用和地位科学研究的先行官诺贝尔奖获得者R161.1测试技术的作用和地位军事战斗力1991年海湾战争精确制导炸弹和导弹占8%2003年伊拉克战争90%1994年美国防部建立自动测试系统执行局立体作战171.1测试技术的作用和地位军事战斗力1991年海湾战争171.1测试技术的作用和地位测试技术在军事上的应用美军研制的未来单兵作战武器---OICW夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20毫米高爆弹时，激光测距仪可将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时间。181.1测试技术的作用和地位测试技术在军事上的应用美军研制的未18美国国家导弹防御计划---NMD1.1测试技术的作用和地位测试技术在国防领域的应用1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹头，敌友方19美国国家导弹防御计划---NMD1.1测试技术的作用和地位测19测试技术在航天领域举足轻重1.1测试技术的作用和地位飞行器测控---检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵

火箭测控---检测火箭状况、姿态、轨迹

20测试技术在航天领域举足轻重1.1测试技术的作用和地位飞行器测201.1测试技术的作用和地位“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---1218个传感器，检测参数---加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学、神州飞船：185台（套）仪器装置211.1测试技术的作用和地位“阿波罗10”：火箭部分---20211.1测试技术的作用和地位“物化法官”检查产品质量监测环境污染识别指纹假钞查服违禁药物侦破刑事案件221.1测试技术的作用和地位“物化法官”检查产品质量监测环221.1测试技术的作用和地位……教学实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、交通指挥、……涵盖吃穿用、农轻重、海陆空231.1测试技术的作用和地位……教学实验、气象预报、大地测绘、231.2测试技术的基本概念一、测量

测量是以确定量值为目的的一系列操作。即用专门的设备或技术工具通过实验或必要的数学处理求得被测量的量值的过程。

测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较确定被测量对标准量的倍数。它可由下式表示:或（1-1）（1-2）

式中：x——被测量值;u——标准量,即测量单位;n——比值（纯数）,含有测量误差。241.2测试技术的基本概念一、测量测量是以确24二、标准——真值1.2测试技术的基本概念

真值：被测量在一定条件下客观地存在的数值，或者与被测量比较的标准量的数值。2、约定真值（规定真值）根据国际计量委员会通过并发布的各种物理参量单位的定义，利用当今最高科学技术复现的这些实物单位基准，其值被公认为国际或国家基准，称为约定真值。例如：长度单位米（m）规定为光在真空中1/299792458秒内所走过的路程。1、理论真值也称绝对真值，一个量严格定义的理论值。例如π，就是一个定义值（不能量知，只能逼近）3、相对真值如果高一级检测仪器(计量器具)的误差仅为低一级检测仪器的误差的1/3～1/10，则可认为前者是后者的相对真值。25二、标准——真值1.2测试技术的基本概念真值：被测量在一25

标称值计量或测量器具上标注的量值，称为标称值。

示值

检测仪器（或系统）指示或显示（被测参量）的数值叫示值，也叫测量值或读数。1.2检测的基本概念26标称值1.2检测的基本概念2626三、误差及其分类1.2检测的基本概念1、测量误差的定义

检测系统(仪表)不可能绝对精确，测量原理的局限、测量方法的不尽完善、环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等，也使得测量结果不能准确地反映被测量的真值而存在一定的偏差，这个偏差就是测量误差，也就是测量时实际测量值与真值之间的差值。

2、误差分类：按误差性质分：（1）系统误差：测量过程中，数值大小、正负号固定不变或按一定规律（线性、周期性等）变化的误差钟摆夏天为什么变慢？27三、误差及其分类1.2检测的基本概念1、测量误差的27（2）随机误差：误差数值大小，符号正负在相同条件下重复测量中，每次都不能准确预测。时钟的周期与钟摆长度的方根成正比，冬天冷，钟摆长度变小，周期变小也就是频率增大，就变快了。（3）过失误差：由于人为原因或外界干扰造成的。存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。28（2）随机误差：误差数值大小，符号正负在相同条件下重复测量中28按照仪器示值分：三、误差及其分类(1)绝对误差检测系统的测量值X与被测量的真值A0之间的代数差值δ称为检测系统测量值的绝对误差：(2-1)

式中，真值可为约定真值，也可是由高精度标准器所测得的相对真值。绝对误差说明了系统示值偏离真值的大小，其值可正可负，具有和被测量相同的量纲单位。δ=|X-A0|29按照仪器示值分：三、误差及其分类(1)绝对误差(2-1)29三、误差及其分类(2)相对误差检测系统测量值的绝对误差δ与被测参量真值A0的比值，称为检测系统测量的相对误差δ，常用百分数表示：(2-4)一般来说相对误差值越小，其测量精度就越高。相对误差是一个量纲为1的量。30三、误差及其分类(2)相对误差(2-4)30三、误差及其分类(3)引用误差检测系统测量值的绝对误差δ与系统量程L之比值，称为检测系统测量值的引用误差D。引用误差D通常仍以百分数表示：(2-5)比较式(2-5)和(2-4)可知：在D的表示式中用量程L代替了真值A0。31三、误差及其分类(3)引用误差(2-5)比31三、误差及其分类(4)最大引用误差(或满度最大引用误差)所有测量值中最大绝对误差(绝对值)与量程的比值的百分数，称为该系统的最大引用误差，由符号Dmax，可表示：（2-6）最大引用误差是检测系统（仪表）的基本误差，是检测系统的最主要质量指标，能很好地表征检测系统（仪表）的测量精确度。32三、误差及其分类(4)最大引用误差(或满度最大引用误差)32三、误差及其分类仪表精度等级是根据引用误差来确定的。例如,0.5级表的引用误差的最大值不超过±0.5%，1.0级表的引用误差的最大值不超过±1%。

在使用仪表和传感器时,经常也会遇到基本误差和附加误差两个概念。（5）基本误差是指仪表在规定的标准条件下所具有的误差。例如,仪表是在电源电压(220±5)V、电网频率(50±2)Hz、环境温度(20±5)℃、湿度65%±5%的条件下标定的。如果这台仪表在这个条件下工作,则仪表所具有的误差为基本误差。测量仪表的精度等级就是由基本误差决定的。（6）附加误差是指当仪表的使用条件偏离额定条件下出现的误差。例如,温度附加误差、频率附加误差、电源电压波动附加误差等。33三、误差及其分类仪表精度等级是根据引用误差来确定的。例如,33四、准确度、精密度、精度及精度等级1、准确度测量值与真值的接近程度，用绝对误差表示，反映系统误差大小。2、精密度指对同一量进行多次测量所得之值彼此接近和密集的程度，实际上就是重复性，反映随机误差，用标准偏差或均方根表示。34四、准确度、精密度、精度及精度等级1、准确度测量值与34

精确度是测量的准确度和精密度的综合反映。精确度高意味羞系统误差和随机误差都很小。精确度有时简称为精度。下图形象地说明了系统误差、随机误差对测量结果的影响，也说明了准确度、精密度和精确度的含意。

3、精度——精确度的简称四、准确度、精密度、精度及精度等级35精确度是测量的准确度和精密度的综合反映。精确度35四、准确度、精密度、精度及精度等级4、精度等级测量仪表一般采用最大引用误差不能超过的允许值作为划分精度等级的尺度。精度等级用符号G表示。为统一和方便使用，国家标准GB776-76《测量指示仪表通用技术条件》规定，测量指示仪表的精度等级G分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级，这也是工业检测仪器（系统）常用的精度等级。精密度和准确度等级为1.0的仪表，在使用时它的最大引用误差不超过±1.0％，也就是说，在整个量程内它的绝对误差最大值不会超过其量程的±1％。

36四、准确度、精密度、精度及精度等级4、精度等级36四、准确度、精密度、精度及精度等级

例:

量程为0～1000V的数字电压表，如果其整个量程中最大绝对误差为1.05V，则有由于0.105不是标准化精度等级值，因此该仪器需要就近套用标准化精度等级值。0.105位于0.1级和0.2级之间，尽管该值与0.1更为接近，但按选大不选小的原则该数字电压表的精度等级G应为0.2级。

通过最大引用误差确定仪表的精度等级37四、准确度、精密度、精度及精度等级例:量程为37

仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈高。如0.5级的仪表精度优于1.0级仪表，而劣于0.2级仪表。

值得注意的是：精度等级高低仅说明该检测仪表的引用误差最大值的大小，它决不意味着该仪表某次实际测量中出现的具体误差值是多少。实际测量时，精度等级并不单纯由精确度决定，还需选择合理的量程范围。使仪表的测量限制在容许误差内。容许误差

容许误差是指检测仪器在规定使用条件下可能产生的最大误差范围。检测仪器的准确度、稳定度等指标都可用容许误差来表征。四、准确度、精密度、精度及精度等级38仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈高。如0.38

［例2.1］被测电压实际值约为21.7V，现有四种电压表：1.5级、量程为0～30V的A表；1.5级、量程为0～50V的B表；1.0级、量程为0～50V的C表；0.2级、量程为0～360V的D表。请问选用哪种规格的电压表进行测量所产生的测量误差较小?[解]：根据（2-6）式，分别用四种表进行测量可能产生的最大绝对误差如下：四、准确度、精密度、精度及精度等级39［例2.1］被测电压实际值约为21.7V，现有四种39A表：B表：

C表：D表：

VVVV

四者比较，通常选用A表进行测量所产生的测量误差较小。四、准确度、精密度、精度及精度等级40A表：VVVV四者比较，通常选用A表进行测量所40定义：被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作：检测过程：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作1.3非电量电测装置的组成及特性信号采集、信号处理、信号显示、信号输出物理量（光、电、力、热、磁、声、…）被测对象：宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体……）检测器具：化学量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……41定义：被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作41例：空调机测量控制室温空气被测对象：被测信息：检测器具：操作过程：室内空气温度温度传感器---热电阻、热电偶热敏电阻电信号处理显示空调机1.3非电量电测装置的组成及特性42例：空调机测量控制室温空气被测对象：被测信息：检测器具：操作421.3非电量电测装置的组成及特性一、材料加工工艺过程中的测试实例航空压力容器（冷气瓶）1、端盖3、缸体4、管接头5、端盖2、管接头6、焊缝7、焊缝8、焊缝材料为：30CrMnSiA

请陈述其制造过程431.3非电量电测装置的组成及特性一、材料加工工艺过程中的测43材料名称：合金结构钢牌号：30CrMnSiA标准：GB/T3077-1988●特性应用：30CrMnSiA属中碳调质钢，强度高，焊接性能较差。30CrMnSiA调质后有很高的强度和足够的韧性，淬透性也好。调质后该材料做砂轮轴，齿轮，链轮都可以。30CrMnSiA具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。用于轴类、活塞类零配件等。用于汽车、飞机各种特殊耐磨零配件等。●化学成份：碳C：0.28～0.34硅Si：0.90～1.20锰Mn：0.80～1.10硫S：允许残余含量≤0.025磷P：允许残余含量≤0.025铬Cr：0.80～1.10镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.025●力学性能：抗拉强度σb(MPa)：≥1080(110)屈服强度σs(MPa)：≥835(85)伸长率δ5(％)：≥10断面收缩率ψ(％)：≥45冲击功Akv(J)：≥39冲击韧性值αkv(J/cm2)：≥49(5)硬度：≤229HB●热处理规范及金相组织热处理规范：热处理可正火、退火或高温回火，淬火880℃，油冷；回火540℃，水冷、油冷。1.3非电量电测装置的组成及特性44材料名称：合金结构钢牌号：30CrMnSiA标准441.3非电量电测装置的组成及特性二、非电量电测的概念及特点1、概念通过仪器设备将一系列非电物理量转换成电量，进而对电量进行测量，显示，再根据数模转换关系直接得到非电物理量的大小。2、特点测量速度快测量精度高，测量范围大可进行动态测量可实现远距离测量451.3非电量电测装置的组成及特性二、非电量电测的概念及特点451.3非电量电测装置的组成及特性力位移

速度

加速度

压力流量温度电阻式电容式电感式压电式热电式光电式磁电式电桥

放大器滤波器调制器解调器运算器

阻抗变换器

笔式记录仪光线示波器磁带记录仪电子示波器半导体存储器显示器磁卡数据处理器

频谱分析仪

FFT

实时信号分析仪

电子计算机

被测对象

传感器

中间变换测量装置

显示及记录装置

实验结果处理装置

激发装置

三、非电量电测系统的组成461.3非电量电测装置的组成及特性力电阻式电桥笔式记录仪数46四、测试装置的特性（一）用线性微分方程描述测试装置的特性（二）常系数线性系统最重要的特点——遵循两个原理：叠加原理频率不变原理（三）测试装置的特性分类1、测试装置的静态特性2、测试装置的动态特性47四、测试装置的特性（一）用线性微分方程描述测试装置的特性47471、测试装置的静态特性品质特征：线性度，灵敏度，滞后量，分辨率2、测试装置的动态特性传递函数，瞬态响应，频率响应，幅频特性，相频特性四、测试装置的特性481、测试装置的静态特性四、测试装置的特性4848五、测试装置的选择书上第25页49五、测试装置的选择书上第25页4949六、信号调节及分析1、信号分类（1）确定性信号周期信号与非周期信号（2）非确定性信号2、信号的放大及放大器3、信号的衰减、滤波、解调和调制50六、信号调节及分析1、信号分类5050五、检测方法分类1.

直接测量（绝对测量、相对测量）间接测量2.

开环测量与闭环测量3.偏差法、零位法、微差法51五、检测方法分类1.直接测量（绝对测量、相对测量）5151四、检测方法分类1、直接测量与间接测量直接测量：直接将被测量与标准量进行比较标准量标准计量单位（如米尺、光栅尺、激光、……）

绝对测量定值标准量（如某一固定尺寸）

相对测量52四、检测方法分类1、直接测量与间接测量直接测量：直接将被测52四、检测方法分类--绝对测量：采用仪器、设备、手段测量被测量，直接得到测量值测量结果：20.1mm--相对测量：将被测量直接与基准量比较，得到偏差值特点：简单、直观、明了；测量精度不高基准量：20.00mm测量值：+0.08mm结果：20.08mm特点：精度高；复杂、成本高、要求高53四、检测方法分类--绝对测量：采用仪器、设备、手段测量被测53四、检测方法分类

间接测量如测导线的导电率ρ：测量与被测量有一定函数关系的参量，被测量由计算获得54四、检测方法分类间接测量如测导线的导电率ρ：测量与被测量有54四、检测方法分类2、开环测量与闭环测量开环测量：反馈测量：特点：简单、直观、明了；测量精度不高特点：精度高；复杂、成本高、要求高传感器输入量x输出量y传感器输入量x输出量y放大反响传感器55四、检测方法分类2、开环测量与闭环测量开环测量：反馈测量：特55四、检测方法分类3、偏差法、零位法和微差法偏差法：零位法：利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值利用指零机构的作用，使用被测量和已知标准量两者达到平衡，根据指零机构示值为零来确定被测量等于标准量值微差法：偏差法和零位法的结合被偿测量被测量余数被偿测量大值与标准量大体平衡56四、检测方法分类3、偏差法、零位法和微差法偏差法：零位法：利56四、检测方法分类思考：杆秤、磅秤和天平分别属于何种检测方法？57四、检测方法分类思考：杆秤、磅秤和天平分别属于何种检测方法？57五、现代检测技术发展趋势智能化虚拟化网络化微型化软测量技术58五、现代检测技术发展趋势智能化5858595959606060616161626262材料成型测试技术

Test&MeasurementTechnologyinMaterialsprocessing

王红霞材料加工系材料成型测试技术

Test&MeasurementTe63第一章测试技术概述1.1测试技术的作用与意义1.2测试技术的基本概念1.3非电量电测装置的组成及特性1.4参数检测方法6学时64第一章测试技术概述1.1测试技术的作用与意义6学时264历史时代：手工化机械化自动化信息化生产方式：人与简单工具动力机与机械自动测量控制智能机械装置第一章测试技术概述1.1测试技术的地位和作用1.

信息化是科学技术发展的必然……65历史时代：手工化机械化自动化信息化生产方式：人与简单工具动力65

人与机器的机能对应关系：1.1、测试技术的地位和作用66人与机器的机能对应关系：1.1、测试技术的地位和作用4662.信息流是客观世界的一个主流物料流能流信息流客观世界1.1测试技术的地位和作用672.信息流是客观世界的一个主流物料流客观世界1.1测试67信息流组成信息流获取传输处理控制…信息获取是信息流的一环1.1测试技术的地位和作用68信息流组成信息流获取传输处理控制…信息获取是信息流的一环1.68

获取信息是仪器科学的基本任务仪器仪表是信息产业的重要组成部分仪器仪表是信息工业的源头1.1测试技术的地位和作用69获取信息是仪器科学的基本任务1.1测试技术的地位和作用7693测试仪器仪表的作用1.1测试技术的地位和作用工业生产倍增器科学研究先行官社会物化法官军事战斗力703测试仪器仪表的作用1.1测试技术的地位和作用工业生701.1测试技术的地位和作用工业生产倍增器测试技术是带动国民经济增长的一个关键领域在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%711.1测试技术的地位和作用工业生产倍增器测试技术是带动国民71检测技术在工业生产领域的应用1.1测试技术的地位和作用在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….72检测技术在工业生产领域的应用1.1测试技术的地位和作用在线检727311731.1测试技术的作用和地位检测技术在工业生产领域的应用离线检测：零件参数、尺寸与形位公差、品质参数作用：现代工程装备中，

检测环节的成本约占

50~70%741.1测试技术的作用和地位检测技术在工业生产领域的应用1274测试技术在汽车中的应用日新月异1.1测试技术的作用和地位发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，对发动机工作状况进行精确控制温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等

汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。

底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等75测试技术在汽车中的应用日新月异1.1测试技术的作用和地位发动75761476测试技术在日常生活中的应用与日俱增1.1测试技术的作用和地位

家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD扫描仪：文档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：电子血压计：血压检测---压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪---离子传感器77测试技术在日常生活中的应用与日俱增1.1测试技术的作用和地位771.1测试技术的作用和地位科学研究的先行官诺贝尔奖获得者R.R.Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展”俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的”近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人781.1测试技术的作用和地位科学研究的先行官诺贝尔奖获得者R781.1测试技术的作用和地位军事战斗力1991年海湾战争精确制导炸弹和导弹占8%2003年伊拉克战争90%1994年美国防部建立自动测试系统执行局立体作战791.1测试技术的作用和地位军事战斗力1991年海湾战争791.1测试技术的作用和地位测试技术在军事上的应用美军研制的未来单兵作战武器---OICW夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20毫米高爆弹时，激光测距仪可将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时间。801.1测试技术的作用和地位测试技术在军事上的应用美军研制的未80美国国家导弹防御计划---NMD1.1测试技术的作用和地位测试技术在国防领域的应用1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹头，敌友方81美国国家导弹防御计划---NMD1.1测试技术的作用和地位测81测试技术在航天领域举足轻重1.1测试技术的作用和地位飞行器测控---检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵

火箭测控---检测火箭状况、姿态、轨迹

82测试技术在航天领域举足轻重1.1测试技术的作用和地位飞行器测821.1测试技术的作用和地位“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---1218个传感器，检测参数---加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学、神州飞船：185台（套）仪器装置831.1测试技术的作用和地位“阿波罗10”：火箭部分---20831.1测试技术的作用和地位“物化法官”检查产品质量监测环境污染识别指纹假钞查服违禁药物侦破刑事案件841.1测试技术的作用和地位“物化法官”检查产品质量监测环841.1测试技术的作用和地位……教学实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、交通指挥、……涵盖吃穿用、农轻重、海陆空851.1测试技术的作用和地位……教学实验、气象预报、大地测绘、851.2测试技术的基本概念一、测量

测量是以确定量值为目的的一系列操作。即用专门的设备或技术工具通过实验或必要的数学处理求得被测量的量值的过程。

测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较确定被测量对标准量的倍数。它可由下式表示:或（1-1）（1-2）

式中：x——被测量值;u——标准量,即测量单位;n——比值（纯数）,含有测量误差。861.2测试技术的基本概念一、测量测量是以确86二、标准——真值1.2测试技术的基本概念

真值：被测量在一定条件下客观地存在的数值，或者与被测量比较的标准量的数值。2、约定真值（规定真值）根据国际计量委员会通过并发布的各种物理参量单位的定义，利用当今最高科学技术复现的这些实物单位基准，其值被公认为国际或国家基准，称为约定真值。例如：长度单位米（m）规定为光在真空中1/299792458秒内所走过的路程。1、理论真值也称绝对真值，一个量严格定义的理论值。例如π，就是一个定义值（不能量知，只能逼近）3、相对真值如果高一级检测仪器(计量器具)的误差仅为低一级检测仪器的误差的1/3～1/10，则可认为前者是后者的相对真值。87二、标准——真值1.2测试技术的基本概念真值：被测量在一87

标称值计量或测量器具上标注的量值，称为标称值。

示值

检测仪器（或系统）指示或显示（被测参量）的数值叫示值，也叫测量值或读数。1.2检测的基本概念88标称值1.2检测的基本概念2688三、误差及其分类1.2检测的基本概念1、测量误差的定义

检测系统(仪表)不可能绝对精确，测量原理的局限、测量方法的不尽完善、环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等，也使得测量结果不能准确地反映被测量的真值而存在一定的偏差，这个偏差就是测量误差，也就是测量时实际测量值与真值之间的差值。

2、误差分类：按误差性质分：（1）系统误差：测量过程中，数值大小、正负号固定不变或按一定规律（线性、周期性等）变化的误差钟摆夏天为什么变慢？89三、误差及其分类1.2检测的基本概念1、测量误差的89（2）随机误差：误差数值大小，符号正负在相同条件下重复测量中，每次都不能准确预测。时钟的周期与钟摆长度的方根成正比，冬天冷，钟摆长度变小，周期变小也就是频率增大，就变快了。（3）过失误差：由于人为原因或外界干扰造成的。存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。90（2）随机误差：误差数值大小，符号正负在相同条件下重复测量中90按照仪器示值分：三、误差及其分类(1)绝对误差检测系统的测量值X与被测量的真值A0之间的代数差值δ称为检测系统测量值的绝对误差：(2-1)

式中，真值可为约定真值，也可是由高精度标准器所测得的相对真值。绝对误差说明了系统示值偏离真值的大小，其值可正可负，具有和被测量相同的量纲单位。δ=|X-A0|91按照仪器示值分：三、误差及其分类(1)绝对误差(2-1)91三、误差及其分类(2)相对误差检测系统测量值的绝对误差δ与被测参量真值A0的比值，称为检测系统测量的相对误差δ，常用百分数表示：(2-4)一般来说相对误差值越小，其测量精度就越高。相对误差是一个量纲为1的量。92三、误差及其分类(2)相对误差(2-4)92三、误差及其分类(3)引用误差检测系统测量值的绝对误差δ与系统量程L之比值，称为检测系统测量值的引用误差D。引用误差D通常仍以百分数表示：(2-5)比较式(2-5)和(2-4)可知：在D的表示式中用量程L代替了真值A0。93三、误差及其分类(3)引用误差(2-5)比93三、误差及其分类(4)最大引用误差(或满度最大引用误差)所有测量值中最大绝对误差(绝对值)与量程的比值的百分数，称为该系统的最大引用误差，由符号Dmax，可表示：（2-6）最大引用误差是检测系统（仪表）的基本误差，是检测系统的最主要质量指标，能很好地表征检测系统（仪表）的测量精确度。94三、误差及其分类(4)最大引用误差(或满度最大引用误差)94三、误差及其分类仪表精度等级是根据引用误差来确定的。例如,0.5级表的引用误差的最大值不超过±0.5%，1.0级表的引用误差的最大值不超过±1%。

在使用仪表和传感器时,经常也会遇到基本误差和附加误差两个概念。（5）基本误差是指仪表在规定的标准条件下所具有的误差。例如,仪表是在电源电压(220±5)V、电网频率(50±2)Hz、环境温度(20±5)℃、湿度65%±5%的条件下标定的。如果这台仪表在这个条件下工作,则仪表所具有的误差为基本误差。测量仪表的精度等级就是由基本误差决定的。（6）附加误差是指当仪表的使用条件偏离额定条件下出现的误差。例如,温度附加误差、频率附加误差、电源电压波动附加误差等。95三、误差及其分类仪表精度等级是根据引用误差来确定的。例如,95四、准确度、精密度、精度及精度等级1、准确度测量值与真值的接近程度，用绝对误差表示，反映系统误差大小。2、精密度指对同一量进行多次测量所得之值彼此接近和密集的程度，实际上就是重复性，反映随机误差，用标准偏差或均方根表示。96四、准确度、精密度、精度及精度等级1、准确度测量值与96

精确度是测量的准确度和精密度的综合反映。精确度高意味羞系统误差和随机误差都很小。精确度有时简称为精度。下图形象地说明了系统误差、随机误差对测量结果的影响，也说明了准确度、精密度和精确度的含意。

3、精度——精确度的简称四、准确度、精密度、精度及精度等级97精确度是测量的准确度和精密度的综合反映。精确度97四、准确度、精密度、精度及精度等级4、精度等级测量仪表一般采用最大引用误差不能超过的允许值作为划分精度等级的尺度。精度等级用符号G表示。为统一和方便使用，国家标准GB776-76《测量指示仪表通用技术条件》规定，测量指示仪表的精度等级G分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级，这也是工业检测仪器（系统）常用的精度等级。精密度和准确度等级为1.0的仪表，在使用时它的最大引用误差不超过±1.0％，也就是说，在整个量程内它的绝对误差最大值不会超过其量程的±1％。

98四、准确度、精密度、精度及精度等级4、精度等级98四、准确度、精密度、精度及精度等级

例:

量程为0～1000V的数字电压表，如果其整个量程中最大绝对误差为1.05V，则有由于0.105不是标准化精度等级值，因此该仪器需要就近套用标准化精度等级值。0.105位于0.1级和0.2级之间，尽管该值与0.1更为接近，但按选大不选小的原则该数字电压表的精度等级G应为0.2级。

通过最大引用误差确定仪表的精度等级99四、准确度、精密度、精度及精度等级例:量程为99

仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈高。如0.5级的仪表精度优于1.0级仪表，而劣于0.2级仪表。

值得注意的是：精度等级高低仅说明该检测仪表的引用误差最大值的大小，它决不意味着该仪表某次实际测量中出现的具体误差值是多少。实际测量时，精度等级并不单纯由精确度决定，还需选择合理的量程范围。使仪表的测量限制在容许误差内。容许误差

容许误差是指检测仪器在规定使用条件下可能产生的最大误差范围。检测仪器的准确度、稳定度等指标都可用容许误差来表征。四、准确度、精密度、精度及精度等级100仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈高。如0.100

［例2.1］被测电压实际值约为21.7V，现有四种电压表：1.5级、量程为0～30V的A表；1.5级、量程为0～50V的B表；1.0级、量程为0～50V的C表；0.2级、量程为0～360V的D表。请问选用哪种规格的电压表进行测量所产生的测量误差较小?[解]：根据（2-6）式，分别用四种表进行测量可能产生的最大绝对误差如下：四、准确度、精密度、精度及精度等级101［例2.1］被测电压实际值约为21.7V，现有四种101A表：B表：

C表：D表：

VVVV

四者比较，通常选用A表进行测量所产生的测量误差较小。四、准确度、精密度、精度及精度等级102A表：VVVV四者比较，通常选用A表进行测量所102定义：被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作：检测过程：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作1.3非电量电测装置的组成及特性信号采集、信号处理、信号显示、信号输出物理量（光、电、力、热、磁、声、…）被测对象：宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体……）检测器具：化学量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……103定义：被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作103例：空调机测量控制室温空气被测对象：被测信息：检测器具：操作过程：室内空气温度温度传感器---热电阻、热电偶热敏电阻电信号处理显示空调机1.3非电量电测装置的组成及特性104例：空调机测量控制室温空气被测对象：被测信息：检测器具：操作1041.3非电量电测装置的组成及特性一、材料加工工艺过程中的测试实例航空压力容器（冷气瓶）1、端盖3、缸体4、管接头5、端盖2、管接头6、焊缝7、焊缝8、焊缝材料为：30CrMnSiA

请陈述其制造过程1051.3非电量电测装置的组成及特性一、材料加工工艺过程中的测105材料名称：合金结构钢牌号：30CrMnSiA标准：GB/T3077-1988●特性应用：30CrMnSiA属中碳调质钢，强度高，焊接性能较差。30CrMnSiA调质后有很高的强度和足够的韧性，淬透性也好。调质后该材料做砂轮轴，齿轮，链轮都可以。30CrMnSiA具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。用于轴类、活塞类零配件等。用于汽车、飞机各种特殊耐磨零配件等。●化学成份：碳C：0.28～0.34硅Si：0.90～1.20锰Mn：0.80～1.10硫S：允许残余含量≤0.025磷P：允许残余含量≤0.025铬Cr：0.80～1.10镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.025●力学性能：抗拉强度σb(MPa)：≥1080(110)屈服强度σs(MPa)：≥835(85)伸长率δ5(％)：≥10断面收缩率ψ(％)：≥45冲击功Akv(J)：≥39冲击韧性值αkv(J/cm2)：≥49(5)硬度：≤229HB●热处理规范及金相组织热处理规范：热处理可正火、退火或高温回