《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》緒論及第一章

工 程 測(cè) 試 技 術(shù)主 編 ： 熊 詩(shī) 波 黃 長(zhǎng) 藝 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社機(jī) 械 工 程 測(cè) 試 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 0 緒 論本 章 學(xué) 習(xí) 要 求 ：0.1 掌 握 測(cè) 試 技 術(shù) 的 概 念 及 研 究 內(nèi) 容0.2 了 解 測(cè) 試 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 情 況 0.3 了 解 測(cè) 試 技 術(shù) 的 發(fā) 展 動(dòng) 態(tài) 0.4 了 解 主 要 測(cè) 試 儀 器 生 產(chǎn) 廠(chǎng) 商0.5 學(xué) 習(xí) 本 課 程 要 求思 考 題機(jī) 械 工 程 測(cè) 試 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 緒 論0.1 測(cè) 試 技 術(shù) 的 基 本 概 念 測(cè) 試 技 術(shù) 是 實(shí) 驗(yàn) 科 學(xué) 的 一 部 分 ， 主 要 研 究 各 種物 理 量 的 測(cè) 量 原 理 和 測(cè) 量 信 號(hào) 分 析 處 理 方 法 。 測(cè) 試 技 術(shù) 是 進(jìn) 行 各 種 科 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 研 究 和 生 產(chǎn) 過(guò) 程參 數(shù) 測(cè) 量 必 不 可 少 的 手 段 ， 起 著 人 的 感 官 的 作 用 。通 常 先 將 被 測(cè) 物 理量 轉(zhuǎn) 換 為 電 量 ， 再對(duì) 電 信 號(hào) 進(jìn) 行 處 理 和 輸 出 。 如 圖 所 示的 聲 級(jí) 計(jì) 。 一 測(cè) 試 技 術(shù) 的 重 要 性測(cè) 試 技 術(shù) 的 基 本 任 務(wù) ： 獲 取 有 用 的 信 息測(cè) 量 ： 確 定 被 測(cè) 物 屬 性 量 值 ， 如 ： 長(zhǎng) 度 、 重 量 等測(cè) 試 ： 具 試 驗(yàn) 性 質(zhì) 的 測(cè) 量 測(cè) 量 +試 驗(yàn)測(cè) 試 的 作 用 ： 認(rèn) 識(shí) 客 觀 世 界 檢 驗(yàn) 科 學(xué) 理 論 和 規(guī) 律 的 正 確 性測(cè) 試 的 應(yīng) 用 ： 工 、 農(nóng) 、 醫(yī) 、 國(guó) 防 、 交 通 、 環(huán) 保 、 生 活 安 全 等 二 、 測(cè) 試 過(guò) 程 和 測(cè) 試 系 統(tǒng) 的 一 般 組 成 信 息 ： 蘊(yùn) 涵 在 信 號(hào) 中 ， 信 號(hào) 的 內(nèi) 容 。 非 物 質(zhì) 的 ， 無(wú) 能 量 。 信 號(hào) ： 信 息 的 載 體 電 、 光 、 力 、 聲 ， 物 質(zhì) 的 ， 有 能 量 。 例 ： 講 話(huà) （ 聲 ） 、 警 報(bào) 聲 （ 聲 ） 、 烽 火 臺(tái) （ 光 ） 。 測(cè) 試 系 統(tǒng) 框 圖 一 般 說(shuō) 來(lái) ， 測(cè) 試 系 統(tǒng) 由 傳 感 器 、 中 間 變 換 裝 置和 顯 示 記 錄 裝 置 三 部 分 組 成 。 傳 感 器 將 被 測(cè) 物 理 量 （ 如 噪 聲 ， 溫 度 ） 檢 出 并轉(zhuǎn) 換 為 電 量 ， 中 間 變 換 裝 置 對(duì) 接 收 到 的 電 信 號(hào) 用 硬件 電 路 進(jìn) 行 分 析 處 理 或 經(jīng) A/D變 換 后 用 軟 件 進(jìn) 行 信號(hào) 分 析 ， 顯 示 記 錄 裝 置 則 測(cè) 量 結(jié) 果 顯 示 出 來(lái) ， 提 供給 觀 察 者 或 其 它 自 動(dòng) 控 制 裝 置 。 信 息 提 取 信 息 調(diào) 理 傳 感 器 ： 被 測(cè) 試 量 轉(zhuǎn) 換 為 同 種 或 別 種 量 值 輸 出 電 信 號(hào) 信 號(hào) 調(diào) 理 ： 將 來(lái) 自 傳 感 器 的 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 更 適 于 傳 輸 和 處 理 的 形 式 例 ： 調(diào) 幅 、 調(diào) 頻 信 號(hào) 處 理 ： 對(duì) 信 號(hào) 運(yùn) 算 ， 濾 波 ， 分 析 信 號(hào) 顯 示 、 記 錄 ： 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 在 工 程 領(lǐng) 域 ， 科 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 、 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 、 生 產(chǎn)監(jiān) 督 、 質(zhì) 量 控 制 等 ， 都 離 不 開(kāi) 測(cè) 試 技 術(shù) 。 測(cè) 試 技術(shù) 應(yīng) 用 涉 及 到 航 天 、 機(jī) 械 、 電 力 、 石 化 和 海 洋 運(yùn)輸 等 每 一 個(gè) 工 程 領(lǐng) 域 。 1、 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 中 的 應(yīng) 用 a)機(jī) 械 手 、 機(jī) 器 人 中 的 傳 感 器 轉(zhuǎn) 動(dòng) /移 動(dòng) 位 置 傳 感 器 、 力 傳 感 器 、 視 覺(jué) 傳 感 器 、 聽(tīng)覺(jué) 傳 感 器 、 接 近 距 離 傳 感 器 、 觸 覺(jué) 傳 感 器 、 熱 覺(jué) 傳 感 器 、嗅 覺(jué) 傳 感 器 。 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 在 各 種 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 測(cè) 試 環(huán) 節(jié) 起 著 系 統(tǒng) 感 官 的 作用 ， 是 其 重 要 組 成 部 分 。 密 歇 根 大 學(xué) 的 機(jī) 械 手 裝 配 模 型 廣 州 中 鳴 數(shù) 碼 的 機(jī) 器 狗 b) AG V自 動(dòng) 送 貨 車(chē) 超 聲 波 測(cè) 距 傳 感 器 、 判 斷 建 筑 物 內(nèi) 人 和 物 所 在 位置 ； 紅 外 線(xiàn) 色 彩 傳 感 器 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 和 AGV小 車(chē) 位 置 識(shí) 別 ；條 形 碼 傳 感 器 ， 貨 品 識(shí) 別 。測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 香 港 理 工 AG V模 型 c) 生 產(chǎn) 加 工 過(guò) 程 監(jiān) 測(cè) 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 切 削 力 傳 感 器 ， 加工 噪 聲 傳 感 器 ， 超聲 波 測(cè) 距 傳 感 器 、紅 外 接 近 開(kāi) 關(guān) 傳 感器 等 。 密 歇 根 大 學(xué) 數(shù) 字 化 工 廠(chǎng) 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 2、 流 程 工 業(yè) 設(shè) 備 運(yùn) 行 狀 態(tài) 監(jiān) 控 在 電 力 、 冶 金 、 石 化 、 化 工 等 流 程 工 業(yè) 中 ， 生 產(chǎn) 線(xiàn) 上設(shè) 備 運(yùn) 行 狀 態(tài) 關(guān) 系 到 整 個(gè) 生 產(chǎn) 線(xiàn) 流 程 。 通 常 建 立 24小 時(shí) 在線(xiàn) 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 。 石 化 企 業(yè) 輸 油 管 道 、 儲(chǔ)油 罐 等 壓 力容 器 的 破 損和 泄 露 檢 測(cè) 。 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 3、 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 測(cè) 量 在 汽 車(chē) 、 機(jī) 床 等 設(shè) 備 ， 電 機(jī) 、 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 等 零 部 件 出 廠(chǎng) 時(shí) ，必 須 對(duì) 其 性 能 質(zhì) 量 進(jìn) 行 測(cè) 量 和 出 廠(chǎng) 檢 驗(yàn) 。 圖 示 為 汽 車(chē) 出 廠(chǎng) 檢 驗(yàn) 原 理 框 圖 ， 測(cè) 量 參 數(shù) 包 括 潤(rùn) 滑 油 溫 度 、 冷 卻 水 溫 度 、 燃 油 壓 力及 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 等 。 通 過(guò) 對(duì) 抽 樣 汽 車(chē) 的 測(cè) 試 ，工 程 師 可 以 了 解 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 。 汽 車(chē) 扭 距 測(cè) 量機(jī) 床 加 工 精 度 測(cè) 量 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 4、 樓 宇 控 制 與 安 全 防 護(hù) 為 使 建 筑 物 成 為 安 全 、 健 康 、 舒 適 、 溫 馨 的 生 活 、 工作 環(huán) 境 ， 并 能 保 證 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 的 經(jīng) 濟(jì) 性 和 管 理 的 智 能 化 。 在樓 宇 中 應(yīng) 用 了 許 多 測(cè) 試 技 術(shù) ， 如 闖 入 監(jiān) 測(cè) 、 空 氣 監(jiān) 測(cè) 、 溫度 監(jiān) 測(cè) 、 電 梯 運(yùn) 行 狀 況 。 圖 示 為 某 公 司 樓 宇 自 動(dòng) 化 系統(tǒng) 。 該 系 統(tǒng) 分 為 ： 電 源 管 理 、安 全 監(jiān) 測(cè) 、 照 明 控 制 、 空 調(diào)控 制 、 停 車(chē) 管 理 、 水 /廢 水 管理 和 電 梯 監(jiān) 控 。 煙 霧 傳 感 器 亮 度 傳 感 器 紅 外 人 體 探 測(cè) 器 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 5、 家 庭 與 辦 公 自 動(dòng) 化 在 家 電 產(chǎn) 品 和 辦 公 自 動(dòng) 化 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 中 ， 人 們 大 量 的 應(yīng) 用了 傳 感 器 和 測(cè) 試 技 術(shù) 來(lái) 提 高 產(chǎn) 品 性 能 和 質(zhì) 量 。全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 中 的 傳 感 器 ： 衣 物 重 量 傳 感 器 ， 衣 質(zhì) 傳感 器 ， 水 溫 傳 感 器 ， 水 質(zhì)傳 感 器 ， 透 光 率 光 傳 感 器(洗 凈 度 ) 液 位 傳 感 器 ， 電阻 傳 感 器 (衣 物 烘 干 檢 測(cè) )。 指 紋 傳 感 器 透 光 率 傳 感 器溫 濕 度 傳 感 器 溫 度 傳 感 器 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 6、 其 他 應(yīng) 用航 天 農(nóng) 業(yè)交 通 醫(yī) 學(xué) 測(cè) 試 技 術(shù) 的 工 程 應(yīng) 用 鼠 標(biāo) :光 電 位 移 傳 感 器 攝 像 頭 :CCD傳 感 器 聲 位 筆 :超 聲 波 傳 感 器麥 克 風(fēng) :電 容 傳 聲 器 聲 卡 :A/D卡 + D/A卡 軟 驅(qū) :速 度 ,位 置 伺 服7、 PC機(jī) 中 的 測(cè) 試 技 術(shù) 應(yīng) 用 測(cè) 試 技 術(shù) 的 發(fā) 展 趨 勢(shì)1、 傳 感 器 方 面 a)利 用 新 發(fā) 現(xiàn) 的 材 料 和 新 發(fā) 現(xiàn) 的 生 物 、 物 理 、 化 學(xué) 效應(yīng) 開(kāi) 發(fā) 出 的 新 型 傳 感 器 熒 光 材料 制 作的 電 子鼻 傳 感器生 物 酶 血 樣 分 析 傳 感 器 熱 /光 電 量 b)傳 感 器 +嵌 入 式 計(jì) 算 機(jī) 智 能 傳 感 器 振 動(dòng) 網(wǎng) 絡(luò) 傳 感 器嵌 入 式 計(jì) 算 機(jī)智 能 壓 力 網(wǎng) 絡(luò) 傳 感 器 智 能 傾 角 RS232傳 感 器 IC總 線(xiàn) 數(shù) 字 溫 度傳 感 器 測(cè) 試 技 術(shù) 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 測(cè) 試 技 術(shù) 的 發(fā) 展 趨 勢(shì)2、 測(cè) 量 信 號(hào) 處 理 方 面 計(jì) 算 機(jī) 虛 擬 儀 器 技 術(shù) 用 PC機(jī) 儀 器 板 卡 代 替 傳 統(tǒng) 儀 器用 計(jì) 算 機(jī) 軟 件 代 替 硬 件 分 析 電 路 優(yōu)點(diǎn)我 們 的 工 作 緒 論0.4主 要 傳 感 器 和 測(cè) 試 儀 器 生 產(chǎn) 廠(chǎng) 商2、 振 動(dòng) /噪 聲 傳 感 器 丹 麥 B2.識(shí) 別 信 號(hào) 的 性 質(zhì) 作 業(yè) 1-8：信 號(hào) )sin()( 0 wtxtx在 一 個(gè) 周 期 內(nèi) 觀 測(cè) tttT 221概 率 密 度 xT Txp x 0lim)( dxdtwxwtxT txp xx 22lim2lim)( 00 )sin()( 0 wtxtx dtwtwxtdx )cos()( 0 )(tx txx x it0 )(1 )(11)(sin1 1)cos(1)( 220 2020200 txxw x txwxwtwxwtwxtdxdt )(11)(1)( 220220 txxtxxwwxp 0 xx0)( xp 0 xx當(dāng) 當(dāng)