第1章 测试技术绪论2 (2).pdf
测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 1 测测试试技技术术 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 2 课课程程学学习习资资源源： 2. 测测试试技技术术实实验验 3. LabView虚虚拟拟实实验验平平台台 1. 测测试试技技术术教教材材 课课程程学学习习资资源源： 爱课程spoc-c操作指南 6FDUUYdTmcmZgiMr0qe5f2EbeHzE1F4KLBUw- AB7HpAwogqnBRQy4hvXqCnPEVJHvarbAdgTVliiCS syxKbG 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 4 课课程程学学习习资资源源： 6. QQ课课程程群群 群群名名片片：班班级级+姓姓名名 课课程程学学习习资资源源： 7. 其其它它参参考考书书 1、贾民平，测试技术，高等教育出版社，2004 2、余席桂，测试技术基础，湖北人民出版社，1996 3、严普强，测试技术基础，清华大学出版社，1999 4、吴镇扬，数字信号处理原理与实现，东南大学出版社, 1999 5、 John Wiley ; 2 信信号号随随时时间间变变化化的的快快慢慢 3 被被测测信信号号是是否否转转换换为为电电量量 静静态态测测试试与与动动态态测测试试; ; 非非电电测测法法和和电电测测法法; ; 1. 直直接接测测量量 天天平平测测物物体体质质量量 用用米米尺尺（千千分分尺尺）测测量量物物体体长长度度 使使用用测测量量仪仪器器，直直接接和和标标准准比比较较获获得得被被测测量量。 2 利利用用仪仪器器仪仪表表统统称称之之为为测测量量系系统统把把 原原始始形形态态的的待待测测物物理理量量的的变变化化变变换换成成与与之之保保持持已已 知知函函数数关关系系（通通常常是是线线性性关关系系）的的另另一一种种物物理理量量 的的变变化化，并并以以人人的的感感官官所所能能接接受受的的形形式式（通通常常是是 位位置置的的变变化化），在在测测量量系系统统的的输输出出端端显显示示出出来来。 2. 间间接接测测量量 利利用用杠杠杆杆原原理理称称重重 水水银银温温度度计计测测体体温温 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 23 如如果果所所测测试试的的信信号号变变化化较较快快，称称这这种种测测试试为为动动态态测测 试试。 1. 静静态态测测试试 2. 动动态态测测试试 静静态态测测试试信信号号 动动态态测测试试信信号号 如如果果测测试试时时信信号号不不随随时时间间变变化化，或或随随时时间间变变化化非非常常 缓缓慢慢以以至至于于可可以以忽忽略略，则则称称这这种种测测试试是是静静态态测测试试。 4 在在机机械械工工程程测测试试中中，要要测测试试的的信信号号往往往往是是机机械械量量。 机机械械量量包包括括与与运运动动、力力和和温温度度有有关关的的物物理理量量。 如如位位移移、速速度度、加加速速度度、外外力力、重重量量、力力矩矩、功功率率、压压力力、 流流量量、温温度度等等。 机机械械测测量量法法、光光测测量量法法、气气测测量量法法、液液测测量量法法和和电电测测量量法法等等。 1. 非非电电测测法法 钢板厚度的机械测量法 表面粗糙度的光测量法 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 或关注桃报：奉献教育（店铺） 5 用用电电涡涡流流传传感感器器测测量量板板的的厚厚度度 用用差差动动变变压压器器传传感感器器测测量量板板的的厚厚度度 2. 电电测测法法 把把被被测测量量转转换换为为电电量量的的测测量量方方法法。 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 26 误误差差（Error）： 误误差差测测得得值值真真值值 真真值值（True Value）： 观测一个量时，该量本 身所具有的真实大小。 分类： 理论值 约定真值 三角形内角之 和恒为180 一个整圆周角 为360 补充:误差的定义及表示法 国际千克基准 1Kg 约约定定真真值值(Conventional True Value） 指定值、最佳 估计值、约定 值或参考值 是指对于给定用途具有适当不确定度的、赋 予特定量的值。这个术语在计量学中常用。 误误差差是是针针对对真真值值而而言言的的，真真值值一一般般都都是是 指指约约定定真真值值。 亦称 补充:误差的定义及表示法 8 误误差差 绝对 误差 相对 误差 粗大 误差 系统 误差 随机 误差 表示形式性质特点 补充:误差的定义及表示法 9 绝绝对对误误差差（A Ab bs so ol lu ut te e E Er rr ro or r） 测得值 被测量的真值，常 用约定真值代替 绝对误差 特特点点： 1) 绝对误差是一个具有确定的大小、符 号及单位的量。 2) 单位给出了被测量的量纲，其单位与 测得值相同。 LLL0 绝绝对对误误差差测测得得值值真真值值 补充:误差的定义及表示法 0 修修正正值值(Correction) :为了消除固定的系统误差用 代数法而加到测量结果上的值。 修修正正值值真真值值测测得得值值 特特点点： 1) 与误差大小近似相等，但方向相反。 2) 修正值本身还有误差。 误误差差 补充:误差的定义及表示法 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 31 【例例1 1- -1 1】 用某电压表测量电压，电压表的示值为226V， 查该表的检定证书，得知该电压表在220V附近 的误差为5V ，被测电压的修正值为5V ，则 修正后的测量结果为226+(5V )=221V。 测得值 真值 绝对误差 补充:误差的定义及表示法 2 定定义义 被测量的真值，常用约定 真值代替，也可以近似用 测量值 L 来代替 L0 相对误差 特特点点： 1） 相对误差有大小和符号。 2） 无量纲，一般用百分数来表示。 绝对误差 相相对对误误差差（R Re el la at ti iv ve e E Er rr ro or r）： 绝绝对对误误差差与与被被测测量量真真值值之之比比 相相对对误误差差 0 L L r 补充:误差的定义及表示法 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 33 绝绝对对误误差差和和相相对对误误差差的的比比较较 用两种方法测量L1=100mm的尺寸，其测量误差分别 为deta1=+-10um, deta2=+-8um, 根据绝对误差的 大小，可知后者的测量精度高。第三种方法策略 L2=80mm的尺寸，测量误差为deta3=+-7um ，如何 判断精度高？ 方法1的相对误差为 方法2的相对误差为 方法3的相对误差为 用绝对误差不便于比较不同量值、不同单位、 不同物理量等的准确度。 %008. 0 100 8 1 1 mm m L %01. 0 100 10 1 1 mm m L %009. 0 80 7 1 1 mm m L 补充:误差的定义及表示法 4 引引用用误误差差（Fiducial Error of a Measuring Instrument） 定定义义 该标称范围（或量程）上限 引用误差 仪器某标称范围（或量程） 内的最大绝对误差 m m m x r x 引用误差是一种相对误差，而且该相对误差是引 用了特定值，即标称范围上限（或量程）得到的， 故该误差又称为引用相对误差、满度误差。 补充:误差的定义及表示法 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 35 我国电工仪表、压力表的准准确确度度等等级级（A Ac cc cu ur ra ac cy y C Cl la as ss s）就是按照引用误差进行分级的。 当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被 测量时，所产生的最大绝对误差为 % mm xxs % mm x xx rs xx 最大相对误差为 绝对误差的最大值与 该仪表的标称范围 （或量程）上限xm成 正比选定仪表后，被测量的值越接近于标 称范围（或量程）上限，测量的相对 误差越小，测量越准确 （公式2） （公式1） 电工仪表、压力表的准准确确度度等等级级 补充:误差的定义及表示法 6 【例例1 1- -1 1】 检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在 50V处误差最大，其值为2V，而其他刻度处的误差均 小于2V，问这只电压表是否合格？ 由公式2，该电压表的引用误差为 2 2% 100 m m m U r U 由于 所以该电压表合格。 2%2.5% 【解解】 补充:误差的定义及表示法 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 37 练练习习 1 1- -1 1 测测量量误误差差是是指指_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的的差差值值，有有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _、和和 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _三三类类。 1 1- -2 2下下面面哪哪个个参参数数反反映映测测试试系系统统的的随随机机误误差差的的大大小小？ A A. .灵灵敏敏度度 B B. .重重复复性性 C C. .滞滞后后量量 D D. .线线性性度度 1 1- -3 3 信信息息和和信信号号之之间间的的关关系系是是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 8 1.4 非非电电量量电电测测系系统统构构成成 问问题题：什什么么是是非非电电量量电电测测法法？ 非电量的电测法就是将各种非电量（如温度、 压力、速 度、位移、应变、流量、液位等）变换为 电量，而后进 行测量的方法。 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 39 1.4 非非电电量量电电测测系系统统构构成成 被被测测 对对象象 观观察察 者者 激激励励 装装置置 标标 定定 装装 置置 一一般般说说来来，测测试试系系统统由由测测量量装装置置、标标定定装装置置和和 激激励励装装置置三三部部分分组组成成。 测测量量 装装置置 传传 感感 器器物物理理量量 信信 号号 调调 理理 电电量量 信信 号号 处处 理理 电电量量 显显 示示 记记 录录 电电量量/数数字字量量 反反馈馈控控制制 激激励励装装置置：则则是是根根据据测测试试内内容容的的需需要要，使使被被测测对对 象象处处于于人人为为的的工工作作状状态态，产产生生表表征征其其特特征征（信信息息） 的的信信号号 标标定定装装置置：用用来来确确定定测测量量装装置置的的输输入入与与输输出出之之间间 的的确确切切关关系系。 压压电电式式压压 力力传传感感器器 1 1.4 非非电电量量电电测测系系统统构构成成 激激励励装装置置：则则是是根根据据测测试试内内容容的的需需要要，使使被被测测 对对象象处处于于人人为为的的工工作作状状态态，产产生生表表征征其其特特征征 （信信息息）的的信信号号。 2 1.4 非非电电量量电电测测系系统统构构成成 传感器是将被测信息 按一定规律转换成同种或 别种量值输出的装置。这 种输出量通常是电信号。 1.4 非非电电量量电电测测系系统统构构成成 信号的调理环节是把来自传 感器的信号转换成更适合于 进一步传输和处理的形式。 这种信号的转换，多数是电 信号之间的转换。如幅值放 大，将阻抗的变化转换成电 压的变化或频率的变化等。 基本放大器 信号的调制与解调 4 1.4 非非电电量量电电测测系系统统构构成成 信号处理环节对来自信号 调理环节的信号进行各种 运算、滤波和分析 四种滤波器的幅频特性 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 45 问题：说说你所了解的生活中和工 业上的测试技术的应用情况？ 1.5 测测试试技技术术的的应应用用 1、工工业业自自动动化化中中的的应应用用 a)机机械械手手、机机器器人人中中的的传传感感器器 位位置置传传感感器器、力力传传感感器器、视视觉觉传传感感器器等等。 1.5 测测试试技技术术的的应应用用 在在各各种种自自动动控控制制系系统统中中，测测试试环环节节起起着着系系统统感感官官的的作作 用用，是是其其重重要要组组成成部部分分。 KUKA机机器器人人给给汽汽车车装装前前后后车车轮轮 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 或关注桃报：奉献教育（店铺） b) AGV自自动动送送货货车车 超超声声波波测测距距传传感感器器：判判断断建建筑筑物物内内人人和和物物所所在在位位 置置；红红外外线线色色彩彩传传感感器器：运运动动轨轨迹迹和和AGV小小车车位位置置识识 别别；条条形形码码传传感感器器：货货品品识识别别。 c) 生生产产加加工工过过程程监监测测 切切削削力力传传感感器器，加加 工工噪噪声声传传感感器器，超超 声声波波测测距距传传感感器器、 红红外外接接近近开开关关传传感感 器器等等。 密密歇歇根根大大学学数数字字化化工工厂厂 制制造造（运运行行）过过程程状状态态可可视视化化监监控控 依据制造物联概念模型，自- 协制造物联网体系结构和产 品生产过程，对来料管理、 零件加工及装配、冲压、焊 装、喷漆、总装、检测、售 后服务、产品运行的过程进 行数据采集与追溯。涉及到 RFID电子标签及RFID设备布 置及联网。 0 已有研究基础 Previous studies basis RFID设备 PCI-6031E系列多功能数据采集卡 无线视频监控设备 实验平台 测测试试技技术术基基础础第第一一章章 绪绪论论 51 2、流流程程工工业业设设备备运运行行状状态态监监控控 在在电电力力、冶冶金金、石石化化、化化工工等等流流程程工工业业中中，生生产产线线上上设设备备运运行行状状 态态关关系系到到整整个个生生产产线线流流程程。通通常常建建立立24小小时时在在线线监监测测系系统统。 石石化化企企业业输输 油油管管道道、储储 油油罐罐等等压压力力 容容器器的的破破损损 和和泄泄露露检检测测。 4 4、大大型型旋旋转转机机械械动动态态实实验验平平台台 汽汽车车变变速速箱箱疲疲劳劳寿寿命命试试验验台台 5 5、产产品品质质量量测测量量 5、产产品品质质量量测测量量 在在汽汽车车、机机床床等等设设备备，电电机机、发发动动机机等等零零部部件件出出厂厂时时，必必须须对对其其 性性能能质质量量进进行行测测量量和和出出厂厂检检验验。 图图示示为为汽汽车车出出厂厂检检验验原原理理框框图图，测测量量 参参数数包包括括润润滑滑油油温温度度、冷冷却却水水温温度度、燃燃油油 压压力力及及发发动动机机转转速速等等。通通过过对对抽抽样样汽汽车车的的 测测试试，工工程程师师可可以以了了解解产产品品质质量量。 汽汽车车扭扭距距测测量量 机机床床加加工工精精度度测测量量 5 侧侧倾倾、侧侧滑滑试试验验 车车轮轮试试验验 机床轴承故障监测系统 报警信息 控制信息执行装置 鼠鼠标标:光光电电位位移移传传感感器器摄摄象象头头:CCD传传感感器器 麦麦克克风风:电电容容传传声声器器光光驱驱:速速度度,位位置置伺伺服服 6 6、P PC C机机中中的的测测试试技技术术应应用用 1.6 测测试试技技术术的的发发展展趋趋势势 1 1、传传感感器器方方面面 a a) ) 新新型型传传感感器器 光光纤纤流流速速传传感感器器 荧荧光光材材 料料制制作作 的的电电子子 鼻鼻传传感感 器器 生生物物酶酶血血样样分分析析传传感感器器 热热/光光电电量量 9 b b) )传传感感器器智智能能化化 IC总总线线数数字字温温度度 传传感感器器 数数字字温温湿湿度度传传感感器器 （直直接接接接单单片片机机） 澳澳大大利利亚亚重重75克克的的“微微型型飞飞行行器器”上上的的传传感感器器 轮轮毂毂式式微微型型传传感感器器 0 2、测测量量信信号号处处理理方方面面 计计算算机机虚虚拟拟仪仪器器技技术术 用用P PC C机机仪仪器器板板卡卡 代代替替传传统统仪仪器器 用用计计算算机机软软件件 代代替替硬硬件件分分析析电电路路 优优 点点 D DV VR RI I试试验验平平台台 思思考考题题： 1 1. . 写写一一篇篇简简短短的的关关于于其其中中一一章章讨讨论论压压力力、温温度度、力力、应应 变变或或运运动动测测量量方方法法及及实实施施总总结结。 2 2. . 考考虑虑一一根根玻玻璃璃水水银银温温度度计计作作为为“一一个个温温度度测测量量系系统统” 详详细细讨讨论论该该测测量量系系统统的的各各级级。 3 3. . 什什么么是是虚虚拟拟仪仪器器技技术术？ 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 或关注桃报：奉献教育（店铺）
