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现代测试技术与方法 大连大学 机械工程学院 王珍 2009年8月18日 主要内容 第一讲：绪论 第二讲：测试系统组成及特性 第三讲：传感器（一次仪表） 第四讲：信号变换与分析 第五讲：虚拟仪器测试技术 第六讲：典型的测试系统实例 第七讲：在线测量网络化 第八讲：先进测试手段和方法简介 第一讲 绪论 课程性质 为什么测试（Why） 怎样测试（How） 测试什么（Which） 何处测试（Where） 谁测试（Who） 通过学习你掌握了哪些知识（What） 掌握测试系统的组成及其基本特性 掌握常用传感器及其工作原理 掌握信号分析的基本方法 学会结合自己研究方向制定相应的测试方案 了解先进的测试技术方法 * 现代测试技术与方法 现代测试技术与方法 2、为什么测试（Why） 研究材料和构件的状态（包括正常工作状态和故障状态诊断），检查和测量自动化生产过程中的各种工艺参数。监视和控制生产过程的运行，鉴定产品质量，为新产品改进设计提供数据。 综合性很强的技术学科，它以物理学、电子学、材料学，自动控制和数字技术等为基础 1、课程的性质 现代测试技术与方法 4、测试什么（Which） 3、怎样测试（How） 确定能够表征研究对象特性的物理量 制定切实可行且最为经济的测试方案 现代测试技术与方法 6、谁测试（Who） 5、何处测试（Where） 粉尘、温度、风力、湿度等及行业特殊要求 制定测试步骤、注意事项 现代测试技术与方法 7、通过学习你掌握了哪些知识（What） 现代测试技术与方法 第二讲：测试系统组成及特性 1、系统的组成 被测对象 传 感 器 信号调理 （信号预处理） 信 号 采 样 信号分析 显示 打印 执行系统 决策系统 现代测试技术与方法 1）、被测对象 现代测试技术与方法 选择能够表达被测对象状态的物理量 2）、传感器 根据待测物理量及其测量要求，选择相应传感器，如压力、温度、振动量、噪声、湿度、流量等 3）、信号调理（信号预处理） 把物理量信号换算成电信号、放大处理、抗混滤波等 现代测试技术与方法 3）、信号采样 时域采样过程是将采样脉冲序列g(t)与信号x(t)相乘． 现代测试技术与方法 4）频混现象 　 频域解释 时域解释 现代测试技术与方法 5）采样(香农）定理 　 为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。 fs＞2fmax 工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到4倍。 在对信号进行采样时，满足了采样定理，只能保证不发生频率混叠，只能保证对信号的频谱作逆傅立叶变换时，可以完全变换为原时域采样信号xs(t)，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原信号x(t)。 现代测试技术与方法 2、系统的特性评价方法 衡量一个测试系统的性能，可根据其输入特性、输出特性和传递特性进行评价。 （1）输入特性： 指输入信号的性质、输入范围、输入阻 抗。输入信号是电量还是非电量；输入范围决定了输入信号的上下限；输入阻抗的大小决定了输入能量。 （2） 输出特性： 包括输出信号的性质、输出范围和输出阻抗等。 （3）传递特性： 系统本身的性质，稳定性、快速响应性、准确性等。 现代测试技术与方法 3、系统的特性 定义： 当被测量不随时间变化或变化缓慢时，输出量与输入量之间的关系成为静态特性，可以用代数方程表示。 指标： 灵敏度、线性度、回程误差、漂移、分辨率 1）、静态特性 现代测试技术与方法 理想的测试装置应该 ①输出和输入成线性关系。即具有单值 的、确定的输入-输出关系。 ②系统为时不变线性系统。 实际的测试装置 ①只能在较小工作范围内和在一定误差允许 范围内满足线性要求。 ②很多物理系统是时变的。在工程上，常可 以以足够的精确度认为系统中的参数是时 不变的常数。 现代测试技术与方法 *