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机械工程测试技术 * 教材、参考书与课时安排 教材 机械工程测试技术基础(第3版) 熊诗波 黄长艺编著 机械工业出版社 测试技术与信号处理 郭迎福，焦锋，李曼主编 中国矿业大学出版社 课时安排 授课 ：36学时 实验 ：4学时 教材、参考书与课时安排 * 教学目的和要求 测试技术是工科院校机械类各专业本科生一门重要的技术基础课，内容包括传感器、测量电路、测试系统的特性，信号分析与数据处理 。 通过本课程的学习： 掌握传感器的原理、特点及应用，常用测试系统和测量电路以及信号分析的基本原理和分析方法。为后续课程打好基础。 * 课程内容 第一章 绪论 第二章 信号及其描述 第三章 测试装置的基本特性 第四章 常用传感器与敏感元件 第五章 信号的调理与记录 第六章 信号处理初步 第七章 测试技术的工程应用 * 第一章 绪论 了解测试的基本概念 掌握信号和信息的关系 理解测试的基本内容与任务 理解测试系统的组成及各环节功能 掌握信号的分析方法 了解测试信息处理技术的发展方向 本章要点： * 一、 测试的重要作用和意义 随着科技的发展，测试技术已经形成了一门专门的技术科学。人们通过测试获得客观事物的定量概念，以掌握其运动规律。 在某种意义上来说，“没有测试，就没有科学。” 因为人类的各种活动领域中都离不开测试。 测试包含着测量和试验两大内容。 测量就是把被测系统中的某种信息提出，并加以度量，为确定量值而进行的试验过程； 试验就是通过某种人为的方法，把被测系统所在的许多信息中的某种信息，用专门的装置人为地把它激发出来，加以测量。它是对未知事物探索性的认识过程。 因此，测试工作是人们认识客观事物、掌握其内在规律，从而利用并改造世界的重要手段。 * 1、产品检验和质量控制的重要手段 被动检测 主动检测（在线检测） 质量控制领域 2、在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用 故障监测系统 动态监测 保证设备和人员安全提高经济效益 3、自动化系统中不可缺少的组成部分 生产过程： “物流” “信息流” 控制 管理 数量状态趋向 检测 获取信息 分析判断 自动控制 自动化： 信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行 4、检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步 一、 测试的重要作用和意义 * 一、 测试的重要作用和意义 “机遇”号火星车拍摄 火星土壤的显微照片 “勇气”号火星车发回的彩色照片 美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人 检测手段水平决定科学研究的深度和广度 * 生物医学图像分析 医学临床诊断 ： X射线、B超、CT、核磁共振（MRI） 医学影像融合分析 CT图像 自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象 一、 测试的重要作用和意义 * 二、测试的基本概念 测试：具有试验性的测量 试验：对未知事物探索性的认识过程 测量：为确定量值而进行的试验过程 计量：实现单位统一和量值准确可靠为目的。 * 三、信息和信号 1.信息 物质所固有，客观存在或运动状态的特征 非物质，不具有能量，传输依靠物质和能量 2.信号 信息的载体。信息蕴含于信号之中。 信号是物质具有能量。 * 四、测试技术的内容 1.测试技术的内容 测量原理：实现测量所依据的物理、化 学、生物等现象及有关定律。 测量方法：分为直接或间接测量、接触 或非接触测量、破坏或非破坏测量 测量系统 数据处理 * 五、测试系统的组成 测试过程：首先利用酒精（敏感元件）检测出被测对象温度变化并将其转换成自身体积的变化（热胀冷缩），然后经过等截面的中空玻璃管（中间变换器）再转换成高度的变化（分析处理），最后由外面的刻度线显示出测试结果（显示、记录）并提供给观察者或输入后续的控制系统。 被测对象 信号 输入 输出 观察者 显示结果：刻度线 变换：V H玻璃管 敏感元件：酒精 * 五、测试系统的组成 * 五、测试系统的组成 1、信号检出部分 传感器（Sensor）---- 执行检出功能的器件 信号提取（被测量）、传输（信号变换部分） 选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件 以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制 检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分 * 五、测试系统的组成 2、信号变换部分 检出信号 适合于分析和处理的信号 信号调理电路 阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 电压/电流（V/A）转换 ---- 需要电流输出时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 模拟/数字（A/D）