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现代测试技术-第一章


传感器是测试系统的首要环节,在测试系 统中直接感受外界信息。
由于传感器的输出信号一般比较小,测量 电路中一般都带有放大电路。测量电路是 保证传感器能输出人们所需要的电信号的 一个重要部分。
信号调节与转换电路,能把传感元件输出 的电信号转换为便于显示、记录、处理和 控制的有用电信号。
信号调节与转换电路的种类要视传感元件 的类型而定,常用的电路有电桥、放大器、 振荡器、阻抗变换器,等等。
测试系统中的激励装置
测试所希望获取的信息,可能已载于某种可测试 的信号中,也可能尚未载于可测试的信号中。
对于后者,测试工作就包含着选用合适的方式激 励被测对象,使其产生既能充分表征其静态特性 或动态特性又便于测试的信号。
事实上,许多系统的特性参量在系统的某些状态下, 可能充分地显示出来;而在另外一些状态下却可能 没有显示出来,或显示得很不明显,以致难于测试 出来。
的变化则反映了所携带的信息的变化。 (2)对测得的信号加以处理、分析; (3)将定量的有用信息提供给观察者或输
入其它信息处理装置或控制系统。
测试技术属于信息科学范畴。是信息技术 三大支柱(测试控制技术、计算技术、通 信技术)之一。
测试技术促进了科学技术总体水平的提高
在科学技术的各个领域中,不管是基础性研究还 是应用性研究,都离不开实验。以取得各种所需 要的数据,进一步完善已有的理论或验证研究成 果。 历史上许多重大的科学成就几乎都与某种新的实 验仪器的诞生息息相关 。
现代测试技术
机械与车辆学院
任课教师:张卫民 顾亮
第一章 概述
1.1 现代测试技术的重要性
信息是事物运动的状态和方式。不是物质, 不具有能量,却是物质所固有的,是客观存在或 运动状态的特征。信息的传输依靠物质和能量。
获取信息的活动是人类最基本的活动之一。 测试是科学技术领域中定量地获取足以揭示事物 内在规律的信息的一种手段,是现代科学技术研 究的一个重要领域。
(4)动态性:动态测试系统在测试过程中, 需采用微分方程、离散化的差分方程、状态 方程或系统传递函数来描述动态测试系统的 输入与输出之间的关系,输入与输出之间的 对应关系与测试系统的动态特性有关。
非电量电测技术
在测试和分析中,一般并不考虑信号的具 体物理性质,而是将其抽象为变量之间的 函数关系,特别是时间函数或空间函数, 运用数学工具加以分析研究,从中得出一 些具有普遍意义的结论。
电信号在变换、处理、传输和处理等方面 都有明显的优点,因而成为目前应用最广 泛的信号,而对非电量的分析和处理比起 电量来相对要复杂和困难得多。
采用各种传感器把非电量变换成电量,再 用测量电量的方法测试出这些反映被测非 电量的电量信号。
非电量电测技术的优点
(1)不同的非电量变换成电量后,可用相同的仪 器仪表;
信号处理环节接受来自调理环节的信号, 并进行各种运算、滤波、分析,将结果输 至显示、记录或控制系统信号显示、记录 环节,以观察者易于认识的形式来显示测 量的结果,或者将测量结果存贮。
在所有这些环节中,必须遵循的基本原则是: (1)各环节的输出量与输入量之间应保持一
一对应和尽量不失真的关系, (2)必须尽可能地减小或消除各种干扰。
测试是依靠一定的科学技术手段定量地获取 某种对象信息的过程。
科学的基本目的在于客观地描述自然界,科学探 索本身需要测试技术;
科学定律是定量的定律,需要用准规律的正确性同样需要测试技术。 精确的测试是科学的根基。
测试工作的基本任务
(1)测试出被测对象的有关信号; 信号具有能量,是某种具体的物理量。信号
(2)电量便于传输、利于控制和远距离操作; (3)有利于进行动态测量和记录; (4)便于和计算机联接,便于对测试结果进行分
析处理。
1.3 测试系统的一般组成
一般说来,测试工作的全过程包含着许多 环节。以适当的方式激励被测对象、信号 检测和转换、信号调理、分析与处理、显 示与记录,以及必要时以电量形式输出测 量结果(如图1.1所示)
动态测试的基本特点
(1)时变性 (2)随机性 (3)相关性 (4)动态性
(1)时变性:动态测试所测量的是随测试 时间而变化的量,表现为随测试时间而变化 的某种函数。
(2)随机性:动态测试数据的另一基本特 点是既含有确定性变化部分,又含有随机性 变化部分,表现为测试时间的随机函数。
(3)相关性: 动态测试数据相邻瞬时数据 之间并非孤立而无关的,相反,它们之间具 有一定的统计相关性。
在后一种情况下,要测量这些特性参量时,就需要 激励该系统,使其处于能够充分显示这些参量特性 的状态中,以便有效地测试载有这些信息的信号。
1.2 动态测试的特点
现代测试技术与传统测试技术相比,其 深度和广度都有质的飞跃。 现代测试技术发展的明显标志: (1)动态测试 (2)实时数据处理 (3)测试误差补偿
动态测试的定义
动态测试是指被测量为变量的连续测量过程。 动态测试中,测量过程处于不断变化状态,需要 考虑被测变量的变化规律及特点、测试系统的动 态特性、以及外界扰动等影响。 动态测试误差本身也是变量,动态测试数据处理 具有其特殊性。
图1-1测试系统示意图
传感器的定义
能感受规定的被测量(物理量、化学量、生 物量等),并按照一定的规律转换成输出信号 (一般为电量)的器件或装置。
从狭义上讲,传感器也可定义为把被测的输入信 号变换为电信号的装置。其输入量可分为机械量 参数、热工参数、物理参数、成份和结构参数等。 输出的电量一般为电阻、电感、电容、电荷、电 压、电流、频率、脉冲等 。
科学技术的总体发展 促进了测试技术的发展
现代测试技术几乎利用了所有的近代新技术和 新理论。例如,半导体技术、激光技术、光纤 技术、自动化技术、计算技术及数理统计、控 制论、信息论等等。 计算机技术的发展引起了现代测试技术的新飞 跃。
测试技术在机械工程领域中的应用
(1)对某个或某些参数进行测试; (2)对结构动态响应特征的测试; (3)自动化或控制系统中的一个环节; (4)进行现场监视或故障诊断。
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