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1、现代测试技术,1 绪论,掌握测试技术的基本概念及其研究内容了解测试技术的工程意义和发展动态掌握测试系统的组成,本章的学习要求：,1.0 测试的基本概念,1.0.1 测量、计量与测试,测量：以确定被测对象属性和量值为目的的全部操作。,测量的过程或行为就是进行一个被测量与一个预定标准之间的定量的比较，从而获得被测对象的数值结果。被测量表示被观察和被量化的特定物理参数，这个物理参数称为测量过程的输入量。,为使在不同的地方，用不同的手段测量同一量时，所得的结果一致，就要求统一的单位、基准、标准和测量器具。计量：实现单位统一和量值准确可靠的测量。计量的三个特征：统一性、准确性和法制性。计量内容包括：单位
2、的统一、基准和标准的建立、量值传递、计量监督管理、测量方法及其手段的研究等。,测试：意义更为广泛的测量具有试验性质的测量。测量：-试验：对被研究的对象或系统进行实验性研究的过程。通常是将被研究对象或系统置于某种特定的或人为构建的环境条件下，通过实验数据来探讨被研究对象的性能的过程。测试过程是借助专门设备，通过合适的实验和必要的数据处理，从研究对象中获得有关信息的认识过程。,测量和试验在工程实践中无处不在。测试技术是人类认识客观世界的手段，是科学研究的基本方法,1.0.2 信息与信号,信号与信息的关系,交通信号灯,信息,信号,信息的载体是光信号,红灯亮,黄灯亮,绿灯亮,停止,通行,注意,结论：信
3、息蕴涵于信号之中。测试工作始终都需要与信号打交道，包括信号的获取（测量）、信号的调理和信号的分析等。,1.1 测试技术的工程意义,1.1.1 测试是人类认识客观世界的手段之一日常生活中处处离不开测试科学的进步和发展离不开测试，离开测试就不会有真正的科学。,没有望远镜就没有天文学，没有显微镜就没有细胞学，没有指南针就没有航海事业,1.1.2 测试是科学研究的基本方法,（1）物理学、化学、生物学、医学、天文学是建立在实验基础上的科学；对宇宙微弱辐射信号的测试对能量转移的测试对人体基因的测定和人体血液定量分析对蛋白质的反应测试对细胞结构的测试,发现新天体,发现新粒子,判明病变的根源,了解胚胎的生长情
4、况,判断肌体是否发生疾病,（2）电子信息科学给人类社会和国民经济带来巨大的、广泛的、深刻的影响；现代信息科学技术的三大支柱：测试技术信息获取；通信技术信息传输；计算机技术信息处理。没有测量就没有科学，测量是科学的基础；没有科学的进步也没有测试的发展!,1.1.3 测试是工程技术领域中的一项重要技术,（1）生产发展离不开测试农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产生了长度、面积、容积和重量的测量；掌握季节和节候，出现了原始的时间测量器具，并有了天文测量。现代化的工业生产中处处离不开测试一辆汽车内配备的监测点：50100个；一架飞机中：3000个；一台大型发电机组：4000个；一个大型石油化工厂：
5、6000个；一个大型钢铁厂：20000个。,（2）在高新技术和国防现代化建设中更是离不开测量现代战争中，夺取技术优势已经成为军事战略的根本目标。主要目标是全球监视与通讯和精确打击固定和瞬变目标。火箭发动机从设计到样机试飞，中间要进行成百上千次试验，火箭发动机的地面试车台就是一套完整的综合测量系统。航天飞行中需要检测的参数有：飞行参数、导航参数、运载火箭、发动机参数、座舱环境参数、航天员生理参数、飞行器结构参数等7大类5000多个参数。,1.1.4 工程意义小结,测试技术应用于产品中，提高了产品的自动化程度及其功能，从而提高了经济效益。如机电一体化产品就是明显的例子(如冰箱、洗衣机等)；2.工业
6、生产中，通过应用自动检测系统，有利于提高劳动生产率，从而提高经济效益（自动控制系统中）；,采用自动检测系统进行实时测量及分析产品性能，采用自动控制系统对产品加工过程进行实时控制，是提高产品质量的现代化方法；国民经济中的任何一个部门在使用微型计算机正确及时地处理获得的各种信息，信息的转换必须由检测系统来完成；没有测试技术就不可能有自动保护、自动报警和自动诊断系统，就不能组成自动控制系统，就不能实现自动计量和自动管理。,发现与各种信息相对应的信号表现形式，以及信息、信号之间的定性、定量关系，以开辟新的测试技术领域；在不同环境下寻求最佳的信号拾取、变换、处理、存贮、传输、指示、记录等方法、手段与设备
7、。,1.2 现代测试技术的基本内容,1.2.1 信号的拾取与变换,信号的拾取信号的拾取是指通过使用有效传感器把真实世界的物理信号转换为可以处理的信号（电信号）。信号的变换不同特征的信号与真实世界的物理信号通过传感器进行转换。,传感器检测出的微弱信号经中间转换电路将信号放大处理后，必须经过有线或无线装置传输到信号分析处理中心进行分析；或用示波器或记录仪将信号显示或记录下来。,1.2.2 信号传输与记录,信号处理是指人们把已经获得到的信号进行加工、运算、分析或综合，以便进行预报、报警、检测、计量、保护、控制、调度和管理等等。,1.2.3 信号的处理与显示,信号分析是指将复杂信号分解为若干简单分量之
8、和并从这些分量的组成情况去考察信号的特性，是信号传输与处理的基础，最常见的方法是信号的频谱分析。,1.2.4 信号分析,1 直接测量和间接测量 直接测量用已标定的仪器，直接地测量出某一待测未知量的量值。例：天平测物体质量 用米尺测量物体长度 测量导体的电阻 间接测量对与未知待测量y有确切函数关系的其他变量x(或n个变量)进行直接测量，然后再通过函数y=f(x)或y=f(x1,x2,xn)，计算出待测量y。例：水银温度计测体温 弹簧测物体的重量。,1.3 测试方法的分类,非接触式测量避免了对被测对象的影响。,2 接触式测量和非接触式测量,静态测量：对不随时间变化的（静止的）或随时间变化非常缓慢以
9、至于可以忽略的被测量进行的测量。动态测量：对随时间变化的被测量进行的测量，需确定被测量的瞬时值及其随时间变化的规律。,3 静态测量和动态测量,工程中大多数被测量为非电量。如位移、速度、加速度、外力、重量、力矩、功率、压力、流量、温度等。为了测试工作的方便，往往需要把被测试的机械量信号转换成其他形式的信号来处理。根据被测信号的转换方式，又可以把测试分成机械测量法、光测量法、气测量法、液测量法和电测量法等。非电量电测：把被测的非电量，通过传感器变换成电信号再进行传输、处理等。,钢板厚度的机械测量法,表面粗糙度的光测量法,4 非电量电测法,1.4 现代测试系统的基本构成,非电量电测法的测试系统框图,
10、各部分的作用：,传感器：感受被测量（非电量）的变化并将其转变为电量。传感器是拾取信号的装置，在非电量电测系统中占有重要位置，它获得信号的正确与否直接影响到测量系统最终输出结果的精度以及测量结果的正确与否。传感器随物理量及变换原理的不同而不同。信号调节器：把传感器或系统中前一环节的输出变成后接仪器所需的电压或电流信号，其组成及功能取决于传感器及后继电路仪器。记录显示仪器：对信号进行记录、显示等。,1)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,1.5 测试技术的发展方向,1.5.1 传感器技术的发展,2)传感
11、器+嵌入式计算机 集成化，智能化的传感器,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,1.5.2 计算机测试技术的发展 1 计算机测试系统硬件的发展(a)基本型(b)闭环控制型(c)标准接口型2 虚拟仪器开发,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,1.5.3 微机全数字化测试分析微机卡泰,1.6 课程的内容安排,测试的四个单元：工程参量测量技术（2-3章）信号获取与处理分析（4-7章）测试系统(8-9章)及测试技术的应用(10-11章),思考题：,从古人的角度分析古代烽火也就是“狼烟”信号包含哪些信息？在现代如果我们看到远处滚滚而升的浓烟，你可能能够获得哪些信息？结合你的学生和生活等各方面，试举例说明通过哪些测试，我们能够获取需要的信息？通过收集资料，写一篇关于电子称称重的非电量电测法系统的简短报告（组成、测量原理、测量过程等）。,
