工程测试技术基础 第一部分：绪论

华中科技大学机械学院工程测试技术基础主讲：何岭松教授康宜华教授武新军副教授轩建平副教授华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院课程内容：本课程主要介绍工业自动化,环境监测,楼宇控制,交通等领域中常见物理量(压力、应变、位移、加速度、温度等）的传感器测量原理、测量电路原理和信号分析方法。绪论信号分析基础传感器原理测试系统特性模拟信号处理数字信号处理虚拟仪器技术工程应用内容如下工程测试技术基础华中科技大学机械学院工程测试技术基础是一门与材料科学、微电子技术、信息技术密切相关的快速发展的学科。为弥补书本教材内容滞后于学科发展的问题，在教学内容上我们采编了很多多媒体素材和案例。工程测试技术基础学习方法：书本教材电子教材并重.华中科技大学机械学院工程测试技术基础本课程是培养学生解决实际工程测量问题能力的专业基础课，具有很强实践性。学习时应充分利用课程所开设实验和仿真实验。理论学习、实践学习、研究学习三元并重.只有通过足够的实验和仿真实验操作，才能得到应有的实际动手能力培养和更好的掌握书本知识。华中科技大学机械学院课程网络学习资源：工程测试技术网络课件3.工程测试网上虚拟实验室4.DRVI个人测试实验室工程测试技术基础1.工程测试技术电子教案华中科技大学机械学院ProjectBasedLearning：轨迹跟踪工程测试技术基础培养学生在实践中对知识融会贯通，独立学习和解决问题的能力。打算：开设一门独立于课程之外的测控实验课。仓储模型机械手AGV小车华中科技大学机械学院以案例和实验为主线：工程测试技术基础教学方法：煤气包高度测量桥梁固频测量机翼模态分析索道检测解决侧重课本教学存在的问题：1.测试技术应用、发展部分空洞；2.传感器部分没有实物对象、枯燥无味；3.信号分析理论部分深奥、难懂。华中科技大学机械学院第一章、绪论本章学习要求：1.掌握测试技术的概念及研究内容2.了解测试技术的应用情况3.了解测试技术的发展动态4.了解主要测试仪器生产厂商工程测试技术基础华中科技大学机械学院第一章、绪论1.1测试技术的基本概念测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。简单的测试系统可以只有一个模块，如玻璃管温度计。它直接将被温度变化转化液面示值。没有电量转换和分析电路，很简单，但精度底，无法实现测量自动化。为提高测量精度和自动化程度，以便于和其它环节一起构成自动化装置，通常先将被测物理量转换为电量，再对电信号进行处理和输出。如图所示的声级计。华中科技大学机械学院一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。传感器将被测物理量(如噪声,温度)检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。1.1测试技术的基本概念信息转换信息提取华中科技大学机械学院第一章、绪论1.2测试技术的工程应用在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。华中科技大学机械学院1、工业自动化中的应用a)机械手、机器人中的传感器转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。1.2测试技术的工程应用在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。密歇根大学的机械手装配模型广州中鸣数码的机器狗华中科技大学机械学院b)AGV自动送货车超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器运动轨迹和AGV小车位置识别；条形码传感器，货品识别。1.2测试技术的工程应用香港理工AGV模型华中科技大学机械学院c)生产加工过程监测1.2测试技术的工程应用切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。密歇根大学数字化工厂华中科技大学机械学院1.2测试技术的工程应用2、流程工业设备运行状态监控在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。扬子石化50MW热电机组监测系统阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统荆门电厂200MW机组监测系统青山热电厂生产信息实时查询系统沙角电厂生产信息实时查询系统宝钢30KW以上风机监测系统宝钢精轧F2轧机网络化监测系统宝钢冷轧带钢振动纹监测系统武钢风机状态监测系统华中科技大学机械学院1.2测试技术的工程应用3、产品质量测量在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以了解产品质量。汽车扭距测量机床加工精度测量华中科技大学机械学院1.2测试技术的工程应用4、楼宇控制与安全防护为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器华中科技大学机械学院1.2测试技术的工程应用5、家庭与办公自动化在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度)液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。指纹传感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器华中科技大学机械学院1.2测试技术的工程应用5、其他应用航天农业交通医学华中科技大学机械学院1.2测试技术的工程应用6、PC机中的测试技术应用鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器声位笔:超声波传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度,位置伺服6、PC机中的测试技术应用华中科技大学机械学院1.2.6PC机中的测试技术应用测控实验DIY1.鼠标测位移实验2.麦克风测声音2.声卡采样频率信号分析频率合成与分解3.简易声级计制作4.CCD图象分析……..个人测试实验室华中科技大学机械学院1.3测试技术的发展趋势第一章、绪论1、传感器方面a)利用新发现的材料和新发现的生物、物理、化学效应开发出的新型传感器光纤流速传感器荧光材料制作的电子鼻传感器生物酶血样分析传感器热/光电量华中科技大学机械学院第一章、绪论b)传感器+嵌入式计算机智能传感器振动网络传感器嵌入式计算机智能压力网络传感器智能倾角RS232传感器IC总线数字温度传感器华中科技大学机械学院1.3测试技术的发展趋势2、测量信号处理方面计算机虚拟仪器技术用PC机＋仪器板卡代替传统仪器用计算机软件代替硬件分析电路优点我们的工作华中科技大学机械学院第一章、绪论1.3主要传感器和测试仪器生产厂商2、振动/噪声传感器丹麦B&K（振动测量、声学测量领域最富盛名）、工业自动化类传感器美国霍尼威尔公司（有全球最大传感器技术研究中心）华中科技大学机械学院1.3主要测试仪器生产厂商3、测量分析仪器美国国家仪器公司(全球最大的计算机虚拟仪器生产商)美国Agilent公司(原惠普公司仪器部，著名的测试仪器商)华中科技大学机械学院第一章、绪论思考题：1.列出你身边的测试技术应用的例子。