傳感器與測(cè)試技術(shù)課件第一章：測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)-1

1、第一篇 工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ),1.掌握測(cè)試的基本概念 2.了解測(cè)量誤差的基本概念 3.了解測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基本方法,第1章 測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí),1.1 測(cè)試的基本概念,1.1.1測(cè)量、計(jì)量與測(cè)試,測(cè)量：以確定被測(cè)對(duì)象屬性和量值為目的的全部操作。,計(jì)量：實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測(cè)量。,為使在不同的地方，用不同的手段測(cè)量同一量時(shí)，所得的結(jié)果一致，就要求統(tǒng)一的單位、基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量器具。,計(jì)量的三個(gè)特征：統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和法制性。 計(jì)量?jī)?nèi)容包括：?jiǎn)挝坏慕y(tǒng)一、基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的建立、量值傳遞、計(jì)量監(jiān)督管理、測(cè)量方法及其手段的研究等。,測(cè)試：意義更為廣泛的測(cè)量具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量。從信息獲取角度：,信息提?。y(cè)量） 信

2、號(hào)轉(zhuǎn)換、信息識(shí)別（極為重要）,煤氣包高度測(cè)量 橋梁固頻測(cè)量 機(jī)翼模態(tài)分析 索道檢測(cè),間接測(cè)量對(duì)與未知待測(cè)量y有確切函數(shù)關(guān)系的其他變量x(或n個(gè)變量)進(jìn)行直接測(cè)量，然后再通過(guò)函數(shù) ，計(jì)算出待測(cè)量y。,1.1.2、測(cè)試方法的分類,直接測(cè)量和間接測(cè)量,直接測(cè)量用已標(biāo)定的儀器，直接地測(cè)量出某一待測(cè)未知量的量值。,接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量,非接觸式測(cè)量避免了對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響。,靜態(tài)測(cè)量：對(duì)不隨時(shí)間變化的（靜止的）被測(cè)量進(jìn)行的測(cè)量。,動(dòng)態(tài)測(cè)量：對(duì)隨時(shí)間變化的被測(cè)量進(jìn)行的測(cè)量，需確定被測(cè)量的瞬時(shí)值 及其隨時(shí)間變化的規(guī)律。,靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量,非電量電測(cè)技術(shù),非電量電測(cè)：把被測(cè)的非電量，通過(guò)傳感器變換成電信號(hào)

3、再進(jìn)行傳輸、處理等。,工程中大多數(shù)被測(cè)量非電量，為滿足測(cè)試的精度、速度、處理、傳輸?shù)囊螅３⒎请娏哭D(zhuǎn)換為電量。,1.1.3測(cè)試系統(tǒng)的組成,一般來(lái)說(shuō)，測(cè)試系統(tǒng)是由傳感器、中間變換裝置（信號(hào)調(diào)理和信號(hào)分析與處理）和顯示記錄裝置組成并具有獲取某種信息之功能的整體。,信息轉(zhuǎn)換、分析,信息提取,傳感器將被測(cè)物理量(如力,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（提取特征參數(shù)、頻譜分析、相關(guān)分析等），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。,1.1.4 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)

4、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?shù)让恳粋€(gè)工程領(lǐng)域。,（1）自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用,a) 機(jī)器人傳感器 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。,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,b) AGV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。,香港理工AGV模型,c) 生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè),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)

5、關(guān)傳感器等。,密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠,（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)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。,（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)等零部件出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。,圖示為汽車(chē)出廠檢驗(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,（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)

6、，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。,（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。 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))。 電腦中的傳感器： 鼠標(biāo):光電位移傳感器 攝象頭:CCD傳感器 麥克風(fēng):電容傳聲器,鼠標(biāo):光電位移傳感器,麥克風(fēng):電容傳聲器,（6）其他應(yīng)用,航天,農(nóng)業(yè),交通,醫(yī)學(xué),1.1.5 測(cè)

7、試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),（1）新型傳感器,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,光纖流速傳感器,熒光材料制作的電子鼻傳感器,生物酶血樣分析傳感器,b) 小型化和集成化傳感器 c) 智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)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,數(shù)字溫度傳感器,（2）測(cè)量信號(hào)處理方面,a) 計(jì)算機(jī)虛擬儀器技術(shù) b) 基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程測(cè)試技術(shù),用PC機(jī)儀器板卡 代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器 用計(jì)算機(jī)軟件 代替硬件分析電路,優(yōu)點(diǎn),1.1.6主要傳感器和測(cè)試儀器生產(chǎn)廠商,（3）測(cè)量分析儀器,1.1.7課程內(nèi)容：,本課程主要介紹一般工業(yè)領(lǐng)域中常見(jiàn)物理量(壓力、應(yīng)變、位移、加速度、溫度、流量等）的測(cè)量原理、測(cè)量電路原理和信號(hào)分析方法。,測(cè)試技術(shù)是