測試技術(shù)_緒論

1、山東科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院山東科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院田和強(qiáng)田和強(qiáng)測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理2021-12-161測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理課程概述：課程概述： 本本課程是骨干專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性強(qiáng)（工程數(shù)學(xué)：積分課程是骨干專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性強(qiáng)（工程數(shù)學(xué)：積分變換和概率論；課程：控制技術(shù)和電工技術(shù)）。變換和概率論；課程：控制技術(shù)和電工技術(shù)）。 主要主要介紹機(jī)械工程中常見物理量介紹機(jī)械工程中常見物理量( (壓力、應(yīng)變、位移、加壓力、應(yīng)變、位移、加速度、溫度等速度、溫度等）的測試與信號處理。著重測試技術(shù)的）的測試與信號處理。著重測試技術(shù)的基本原理、基本原理、方法、系統(tǒng)組成，以及對測試信

2、號的分析和數(shù)據(jù)處理方法方法、系統(tǒng)組成，以及對測試信號的分析和數(shù)據(jù)處理方法。內(nèi)容如下內(nèi)容如下2021-12-162測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)的測試技術(shù)的基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識常用傳感器與常用傳感器與信號轉(zhuǎn)換電路信號轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用應(yīng)用：常用：常用機(jī)械量的測試方法機(jī)械量的測試方法（力、位移、（力、位移、振動振動等）等）信號分析基礎(chǔ)信號分析基礎(chǔ)（1，7章章）主要內(nèi)容測試系統(tǒng)的特性測試系統(tǒng)的特性（2章）章）常用傳感器常用傳感器（3章）章）信號轉(zhuǎn)換電路信號轉(zhuǎn)換電路（4章）章）課程內(nèi)容章節(jié)安排2021-12-163測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論理論部分（課堂講授，理論部分（課堂講授，

3、3030學(xué)時）學(xué)時）實驗部分（三次實驗，實驗部分（三次實驗，6 6學(xué)時）學(xué)時）兩部分兩部分（9章）章）信號的記錄信號的記錄（5章）章）了解內(nèi)容信號的干擾及抑制信號的干擾及抑制（6章）章）計算機(jī)輔助測試（計算機(jī)輔助測試（8章）章）2021-12-164測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論課程內(nèi)容章節(jié)安排緒緒 論論1.1 測試測試技術(shù)與信號處理的技術(shù)與信號處理的基本概念基本概念1.2 測試測試技術(shù)與信號處理的技術(shù)與信號處理的地位地位和應(yīng)用和應(yīng)用1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢1.3 測試系統(tǒng)的組成測試系統(tǒng)的組成1.5本課程的特點和學(xué)習(xí)方法本課程的特點和學(xué)習(xí)方法2021-12-1

4、65測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒緒 論論學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 1、掌握測試的概念；、掌握測試的概念； 2 2、了解測試系統(tǒng)的構(gòu)成；、了解測試系統(tǒng)的構(gòu)成； 3 3、了解測試系統(tǒng)的發(fā)展方向。、了解測試系統(tǒng)的發(fā)展方向。學(xué)習(xí)重點和難點學(xué)習(xí)重點和難點：測試系統(tǒng)的構(gòu)成：測試系統(tǒng)的構(gòu)成2021-12-16測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理6緒論緒論 測量測量把被測對象中的某把被測對象中的某種信息測試出來，種信息測試出來，并加以量度，是以并加以量度，是以確定對象的屬性和確定對象的屬性和量值為目的的操作量值為目的的操作測試技術(shù)測試技術(shù) 試驗試驗通過某種人為的方法通過某種人為的方法，把被測系統(tǒng)所存在，

5、把被測系統(tǒng)所存在的某種信息，通過專的某種信息，通過專門的裝置，人為地把門的裝置，人為地把它激發(fā)出來并加以測它激發(fā)出來并加以測量量1.1測試技術(shù)與信號處理的測試技術(shù)與信號處理的基本概念基本概念 測試技術(shù)測試技術(shù)是是實驗科學(xué)實驗科學(xué)的一部分的一部分，指測試過程中所涉及的，指測試過程中所涉及的測試?yán)頊y試?yán)碚?、測試方法和測試設(shè)備論、測試方法和測試設(shè)備等（例如：溫度計），主要研究各種等（例如：溫度計），主要研究各種物理量的測量原理物理量的測量原理和和測量信號分析處理測量信號分析處理方法，方法，測量技術(shù)測量技術(shù)和和試驗試驗技術(shù)技術(shù)的統(tǒng)稱。的統(tǒng)稱。 2021-12-167測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理

6、測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理對物體的某一物理量或特性進(jìn)行測試的一對物體的某一物理量或特性進(jìn)行測試的一種種技術(shù)手段技術(shù)手段與與數(shù)據(jù)處理方法數(shù)據(jù)處理方法。測試的目的是測試的目的是獲得有用信息獲得有用信息.信號處理信號處理：從信號中提取有用信息的方法，對來自處：從信號中提取有用信息的方法，對來自處理環(huán)節(jié)的信號進(jìn)行各種運(yùn)算、分析，并輸出結(jié)界。理環(huán)節(jié)的信號進(jìn)行各種運(yùn)算、分析，并輸出結(jié)界。信息信息：是指某一物體表現(xiàn)出來的某一物理狀態(tài)或現(xiàn)象，：是指某一物體表現(xiàn)出來的某一物理狀態(tài)或現(xiàn)象，不能直接獲取，以不能直接獲取，以信號信號的形式表現(xiàn)出來。的形式表現(xiàn)出來。信號信號：物體的狀態(tài)或現(xiàn)象的某一物理量，信號

7、中蘊(yùn)含：物體的狀態(tài)或現(xiàn)象的某一物理量，信號中蘊(yùn)含著著信息信息。一般來說，對任何一個信息，總可以找到多個與其對一般來說，對任何一個信息，總可以找到多個與其對應(yīng)的信號，反之，一個信號中也包含著多種信息。應(yīng)的信號，反之，一個信號中也包含著多種信息。 緒論緒論1.1測試技術(shù)與信號處理的基本概念測試技術(shù)與信號處理的基本概念 2021-12-168測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論 測試技術(shù)是進(jìn)行各種測試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實驗研究科學(xué)實驗研究和和生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程參數(shù)測量參數(shù)測量必不可少的手段，起著必不可少的手段，起著人的感官的作用人的感官的作用。簡單的測試系統(tǒng)可簡單的測試系統(tǒng)可以只有一個模塊，以

8、只有一個模塊，如玻璃管溫度計。如玻璃管溫度計。它直接將被溫度變它直接將被溫度變化轉(zhuǎn)化液面示值?；D(zhuǎn)化液面示值。沒有電量轉(zhuǎn)換和分沒有電量轉(zhuǎn)換和分析電路，很簡單，析電路，很簡單，但精度低，無法實但精度低，無法實現(xiàn)測量自動化?，F(xiàn)測量自動化。 為提高測量精度和為提高測量精度和自動化程度，以便自動化程度，以便于和其它環(huán)節(jié)一起于和其它環(huán)節(jié)一起構(gòu)成自動化裝置，構(gòu)成自動化裝置，通常先將被測物理通常先將被測物理量轉(zhuǎn)換為電量，再量轉(zhuǎn)換為電量，再對電信號進(jìn)行處理對電信號進(jìn)行處理和輸出和輸出。如圖所示。如圖所示的聲級計。的聲級計。 1.2測試技術(shù)與信號處理的測試技術(shù)與信號處理的地位地位和應(yīng)用和應(yīng)用 2021-12-1

9、69測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理1.2測試技術(shù)與信號處理的測試技術(shù)與信號處理的地位地位和應(yīng)用和應(yīng)用 2021-12-1610測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論測量原理、測量方法、測量系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)（試驗）；測控技術(shù)是信息科學(xué)的三大支柱之一機(jī)械工業(yè)：數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人載人航天系統(tǒng)：測控系統(tǒng)1.2測試技術(shù)與信號處理的測試技術(shù)與信號處理的地位地位和應(yīng)用和應(yīng)用 2021-12-1611測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論具體任務(wù)：具體任務(wù)：1 1）設(shè)備設(shè)計：提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；）設(shè)備設(shè)計：提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；2 2）設(shè)備改造：提供依據(jù)；）設(shè)備改造：提供依據(jù)；3 3）工作和生

10、活環(huán)境的凈化和監(jiān)控：振動和噪聲；）工作和生活環(huán)境的凈化和監(jiān)控：振動和噪聲；4 4）科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和新的定律、公式的誕生；（例如：我高水平論）科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和新的定律、公式的誕生；（例如：我高水平論文少，原因是測試手段落后）文少，原因是測試手段落后）5 5）工業(yè)自動化生產(chǎn)：監(jiān)測、控制、診斷。）工業(yè)自動化生產(chǎn)：監(jiān)測、控制、診斷。測試技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用測試技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用嫦娥一號嫦娥一號嫦娥一號”月球CCD相機(jī)的分辨率為120米，日本月亮女神CCD相機(jī)的分辨率為10米，就是相比13年前美國克萊門汀號月球探測器窄帶相機(jī)的30米分辨率而言，“嫦娥一號”也遜色不少。2021-12-1612測試技術(shù)與信號

11、處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論遠(yuǎn)望號遠(yuǎn)望號艦艇艦艇:中國航天遠(yuǎn)洋測控船隊的名稱，中國目前擁有6艘遠(yuǎn)洋測控船在“遠(yuǎn)望”號測量船上裝備有完善的導(dǎo)航設(shè)備和精密的測量系統(tǒng)。它的導(dǎo)航設(shè)備除了一般艦船上使用的光學(xué)、天文導(dǎo)航設(shè)備、慣性導(dǎo)航設(shè)備、無線電導(dǎo)航設(shè)備外，還裝備衛(wèi)星導(dǎo)航和聲吶信標(biāo)導(dǎo)航設(shè)備，從而可以精確測量船位，保證對導(dǎo)彈、衛(wèi)星、飛船測量的精確。2021-12-1613測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論地動儀地動儀2021-12-1614測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論張衡在當(dāng)時已經(jīng)利用了力學(xué)上的慣性原理，“都柱”實際上起到的正是慣性擺的作用?！岸贾笔菓掖箶[，擺下方有一個小球，球

12、位于“米”字形滑道交匯處（即后漢書張衡傳中所說的“關(guān)”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發(fā)控制龍口的機(jī)關(guān)，使龍口張開?，F(xiàn)代檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用紅外掃描紅外掃描區(qū)域區(qū)域北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（5顆靜止軌道衛(wèi)星和顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星顆非靜止軌道衛(wèi)星）向全向全球免費(fèi)提供球免費(fèi)提供定位、測速和授時服務(wù)定位、測速和授時服務(wù)，定位精度，定位精度10米，測速精度米，測速精度0.2米米/秒，授時精度秒，授時精度10納秒。納秒。2021-12-1615測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論大直徑電渦流探雷器 2021-12-1616測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒

13、論光電自動門光電自動門自動門光電傳感器自動門光電傳感器放大圖放大圖有效檢測區(qū)域有效檢測區(qū)域2021-12-1617測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論壓電式腳踏報警器2021-12-1618測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論 在工程領(lǐng)域，科學(xué)實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)在工程領(lǐng)域，科學(xué)實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術(shù)。測試技術(shù)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術(shù)。測試技術(shù)應(yīng)用涉及到航天、應(yīng)用涉及到航天、機(jī)械機(jī)械、電力、石化和海洋運(yùn)輸、電力、石化和海洋運(yùn)輸?shù)让恳粋€等每一個工程領(lǐng)域工程領(lǐng)域。 2021-12-1619測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1 1、

14、工業(yè)自動化中的應(yīng)用、工業(yè)自動化中的應(yīng)用 a)a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動/ /移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。覺傳感器。 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 在各種自動控制系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作在各種自動控制系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。用，是其重要組成部分。密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗

15、2021-12-1620測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論b) AGV自動送貨車自動送貨車 超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器，運(yùn)動軌跡和外線色彩傳感器，運(yùn)動軌跡和AGVAGV小車位置識別；條形碼傳小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。感器，貨品識別。1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 香港理工香港理工AGV模型模型2021-12-1621測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論c) 生產(chǎn)加工過程監(jiān)測生產(chǎn)加工過程監(jiān)測 1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 切削力傳感器，加

16、切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超工噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、聲波測距傳感器、紅外接近開關(guān)傳感紅外接近開關(guān)傳感器等。器等。密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠2021-12-1622測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 2、流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、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)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)系到整個行狀態(tài)關(guān)系到整個生產(chǎn)線流程生產(chǎn)線流程。通常建立。通常建立2424小時小時在線監(jiān)測系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸石化企業(yè)輸油管道、儲油管道、

17、儲油罐等壓力油罐等壓力容器的破損容器的破損和泄露檢測。和泄露檢測。2021-12-1623測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 3、產(chǎn)品質(zhì)量測量、產(chǎn)品質(zhì)量測量 在在汽車、機(jī)床汽車、機(jī)床等設(shè)備，等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動機(jī)電機(jī)、發(fā)動機(jī)等零部件出廠時，等零部件出廠時，必須對其性能質(zhì)量進(jìn)行測量和出廠檢驗。必須對其性能質(zhì)量進(jìn)行測量和出廠檢驗。 圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽

18、車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測量汽車扭距測量機(jī)床加工精度測量機(jī)床加工精度測量2021-12-1624測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 4、樓宇控制與安全防護(hù)、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)用了許多測試技術(shù)，如宇中應(yīng)用了許多測試技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運(yùn)行狀況監(jiān)測、

19、電梯運(yùn)行狀況。 圖示為某公司樓宇自動化系圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水控制、停車管理、水/ /廢水管廢水管理和電梯監(jiān)控。理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測器2021-12-1625測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 5、家庭與辦公自動化、家庭與辦公自動化 在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設(shè)計中，人們大量的應(yīng)用了在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設(shè)計中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測試技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。傳感器和測試技術(shù)來提

20、高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動洗衣機(jī)中的傳感器：全自動洗衣機(jī)中的傳感器：衣量傳感器，衣質(zhì)傳感器，衣量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器透光率光傳感器( (洗凈度洗凈度) )， 液位傳感器，電阻傳感器液位傳感器，電阻傳感器( (衣物烘干檢測衣物烘干檢測) )。指紋傳感器指紋傳感器透光率傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器溫度傳感器2021-12-1626測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 5、其他應(yīng)用、其他應(yīng)用航天航天農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)交通交通醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)2021-12-1627測試技術(shù)與信

21、號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論汽車與傳感器汽車與傳感器高級轎車需要用傳感器高級轎車需要用傳感器對溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、對溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、電磁、光電、振動電磁、光電、振動等進(jìn)行實時準(zhǔn)確的測量，一般需要等進(jìn)行實時準(zhǔn)確的測量，一般需要3030100100種傳感器種傳感器。2021-12-1628測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.2 1.2 測試技術(shù)的工程應(yīng)用測試技術(shù)的工程應(yīng)用 鼠標(biāo)鼠標(biāo):光電位移傳感器光電位移傳感器攝象頭攝象頭:CCD傳感器傳感器聲位筆聲位筆:超聲波傳感器超聲波傳感器麥克風(fēng)麥克風(fēng):電容傳聲器電容傳聲器聲卡聲卡:A/D卡

22、卡 + D/A卡卡軟驅(qū)軟驅(qū):速度速度,位置伺服位置伺服6、PC機(jī)中的測試技術(shù)應(yīng)用機(jī)中的測試技術(shù)應(yīng)用2021-12-1629測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論 一般說來，測試系統(tǒng)由一般說來，測試系統(tǒng)由傳感器傳感器、中間變換裝置中間變換裝置和和顯示記顯示記錄裝置錄裝置和和激勵裝置激勵裝置四部分組成。四部分組成。 傳感器傳感器將被測物理量將被測物理量( (如噪聲如噪聲, ,溫度溫度) ) 檢出并轉(zhuǎn)換為檢出并轉(zhuǎn)換為電量電量（電測法）；（電測法）；中間中間變換裝置變換裝置對接收到的電信號用對接收到的電信號用硬件電路進(jìn)硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)行分析處理或經(jīng)A/DA/D變換變換后用軟件進(jìn)行后用軟件

23、進(jìn)行信號信號分析；分析；顯示顯示記錄裝記錄裝置置將測量結(jié)果將測量結(jié)果顯示顯示出來，提供給觀察者或其它自動控制裝置。出來，提供給觀察者或其它自動控制裝置。 1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成測試系統(tǒng)的組成 信息獲取信息獲取信息提取信息提取激勵裝置激勵裝置人為地模擬某種條件，把被測對象人為地模擬某種條件，把被測對象中的某種中的某種信息激發(fā)出來以便檢測信息激發(fā)出來以便檢測2021-12-1630測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論 根據(jù)測試任務(wù)復(fù)雜程度的不同，測試系統(tǒng)中根據(jù)測試任務(wù)復(fù)雜程度的不同，測試系統(tǒng)中傳感器、中間傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置變換裝置和顯示記錄裝置等每個環(huán)節(jié)又可由多個模

24、塊組成。等每個環(huán)節(jié)又可由多個模塊組成。1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成測試系統(tǒng)的組成 2021-12-1631測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論例如，上圖所示的機(jī)床軸承故障監(jiān)測系統(tǒng)中的例如，上圖所示的機(jī)床軸承故障監(jiān)測系統(tǒng)中的中間變換裝置中間變換裝置就由帶通濾波器、就由帶通濾波器、A/DA/D變換和計算機(jī)中的變換和計算機(jī)中的FFTFFT（快速傅里葉變（快速傅里葉變換）分析軟件三部分組成。換）分析軟件三部分組成。 數(shù)據(jù)處理 測試系統(tǒng)的組成通常以測試系統(tǒng)的組成通常以信號傳遞的流程信號傳遞的流程來劃分。通常由各種來劃分。通常由各種傳感器將非電被測量轉(zhuǎn)換成電信號傳感器將非電被測量轉(zhuǎn)換成電信號，然

25、后，然后經(jīng)信號調(diào)理（信號放大、經(jīng)信號調(diào)理（信號放大、信號濾波、信號轉(zhuǎn)換等）信號濾波、信號轉(zhuǎn)換等）、信號處理（、信號處理（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理）后后顯示并輸出顯示并輸出。1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（舉例）測試系統(tǒng)的組成（舉例） 2021-12-1632測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論以上設(shè)備加上系統(tǒng)所必需的交、直流穩(wěn)壓電源和必要的輸入設(shè)備（如開以上設(shè)備加上系統(tǒng)所必需的交、直流穩(wěn)壓電源和必要的輸入設(shè)備（如開關(guān)、按鈕、撥盤、鍵盤等）便組成一個完整的檢測系統(tǒng)，其各部分關(guān)系關(guān)、按鈕、撥盤、鍵盤等）便組成一個完整的檢測系統(tǒng)，其各部分關(guān)系如下圖所示。如下圖所示。測試系統(tǒng)測試

26、系統(tǒng)反饋系統(tǒng)反饋系統(tǒng)信號處理信號處理 1.3.1 1.3.1 傳感器傳感器 傳感器傳感器是測試系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的是測試系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的器件或裝置。器件或裝置。 作用：作用：感受指定被測參量的變化，并按一定感受指定被測參量的變化，并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的便于傳遞的輸出信號。的規(guī)律轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的便于傳遞的輸出信號。 1.3 1.3 測試系統(tǒng)的測試系統(tǒng)的組成組成（傳感器） 2021-12-1633測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（傳感器）測試系統(tǒng)的組成（傳感器） 傳感器的分類傳感器的分類傳感器的分類按被測參量分類法 按傳感器工作

27、原理分類法 按輸出信號分類法 如溫度傳感器、濕如溫度傳感器、濕度傳感器、位移傳度傳感器、位移傳感器、加速度傳感感器、加速度傳感器等器等 如電阻式、電容如電阻式、電容式、電感式、壓式、電感式、壓電式、霍爾式等電式、霍爾式等 模擬式傳感模擬式傳感器和數(shù)字式器和數(shù)字式傳感器傳感器 2021-12-1634測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（傳感器）測試系統(tǒng)的組成（傳感器）準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性 穩(wěn)定性穩(wěn)定性12其他其他4靈敏度靈敏度3傳感器的輸入、輸出傳感器的輸入、輸出的單值函數(shù)關(guān)系最好的單值函數(shù)關(guān)系最好不隨時間和溫度而變不隨時間和溫度而變化，化，受外界其他因素受外界其

28、他因素的干擾影響很小的干擾影響很小，重，重復(fù)性要好復(fù)性要好 如耐腐蝕性好、如耐腐蝕性好、低能耗、輸出阻抗低能耗、輸出阻抗小、經(jīng)濟(jì)性等小、經(jīng)濟(jì)性等 傳感器的輸出信傳感器的輸出信號必須號必須準(zhǔn)確地反準(zhǔn)確地反應(yīng)其輸入量應(yīng)其輸入量，即，即被測量的變化被測量的變化即要求被測即要求被測量較小的變化量較小的變化即可使傳感器即可使傳感器獲得較大的輸獲得較大的輸出信號出信號 通常對傳感器有如下要求：通常對傳感器有如下要求：2021-12-1635測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論 1.3.2 1.3.2 信號調(diào)理信號調(diào)理 作用：對傳感器輸出微弱信號進(jìn)行再加工，以便顯示或供進(jìn)一步處理。是最簡單的信是最簡

29、單的信號調(diào)理，比如號調(diào)理，比如對電壓信號進(jìn)對電壓信號進(jìn)行放大（或衰行放大（或衰減）減）1針對傳感器的非針對傳感器的非線性特性的信號線性特性的信號調(diào)理，其作用是調(diào)理，其作用是盡可能擴(kuò)大傳感盡可能擴(kuò)大傳感器響應(yīng)特性的線器響應(yīng)特性的線性范圍性范圍1線性化線性化電平調(diào)整電平調(diào)整1濾除信號種的冗余濾除信號種的冗余成分，減小由于傳成分，減小由于傳感器內(nèi)阻或傳輸線感器內(nèi)阻或傳輸線阻抗等因素帶來的阻抗等因素帶來的測量誤差，達(dá)到提測量誤差，達(dá)到提高測量精度的目的高測量精度的目的濾波及阻抗調(diào)整濾波及阻抗調(diào)整信號形式變換信號形式變換指將傳感器輸出信指將傳感器輸出信號從一種形式變換號從一種形式變換為另一種形式，如為另

30、一種形式，如電壓電壓-電流變換、電電流變換、電流流-電壓變換等電壓變換等1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（信號調(diào)理）測試系統(tǒng)的組成（信號調(diào)理）2021-12-1636測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（信號處理）測試系統(tǒng)的組成（信號處理） 1.3.3 1.3.3 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 作用作用：對信息調(diào)理后的：對信息調(diào)理后的連續(xù)模擬信號進(jìn)行離散化并轉(zhuǎn)換連續(xù)模擬信號進(jìn)行離散化并轉(zhuǎn)換成與模擬信號電壓幅度相對應(yīng)的一系列數(shù)值信息成與模擬信號電壓幅度相對應(yīng)的一系列數(shù)值信息，同時以，同時以一定的方式把這些轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)及時傳遞給微處理器或依次自一定的方式把這些轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)及時傳遞給

31、微處理器或依次自動存儲。動存儲。 2021-12-1637測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論 1.3.4 1.3.4 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 信號處理模塊是現(xiàn)代測試儀表、測試系統(tǒng)和各類控信號處理模塊是現(xiàn)代測試儀表、測試系統(tǒng)和各類控制的制的中樞環(huán)節(jié)中樞環(huán)節(jié)，其作用和人的大腦相似。，其作用和人的大腦相似。 信號處理模塊通常信號處理模塊通常以各種型號的單片機(jī)、微處理器以各種型號的單片機(jī)、微處理器為核心來構(gòu)建為核心來構(gòu)建，對高頻信號和復(fù)雜信號的處理有時需，對高頻信號和復(fù)雜信號的處理有時需增加增加數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算速度快、處理精度高的專用高速數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算速度快、處理精度高的專用高速數(shù)據(jù)處理器（數(shù)據(jù)處理

32、器（DSPDSP）或直接采用工業(yè)控制計算機(jī)）或直接采用工業(yè)控制計算機(jī)。 1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（信號顯示）測試系統(tǒng)的組成（信號顯示） 1.3.5 1.3.5 信號顯示信號顯示1指示式顯示指示式顯示2數(shù)字式顯示數(shù)字式顯示3屏幕顯示屏幕顯示被測量數(shù)值大小由指示器或指針在標(biāo)尺上的相對位置來表示直接以數(shù)字形式直接以數(shù)字形式給出被測量的數(shù)給出被測量的數(shù)值大小值大小 結(jié)合了上述兩結(jié)合了上述兩種顯示方式的種顯示方式的優(yōu)點，具有形優(yōu)點，具有形象性和易于讀象性和易于讀數(shù)的優(yōu)點數(shù)的優(yōu)點 作用作用：顯示被測參量的瞬時值、累積值或其隨時間顯示被測參量的瞬時值、累積值或其隨時間的變化情況的變化情況 分類分類：2

33、021-12-1638測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（信號顯示）測試系統(tǒng)的組成（信號顯示）指示式顯示（模擬式顯示）指示式顯示（模擬式顯示）2021-12-1639測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（信號顯示）測試系統(tǒng)的組成（信號顯示）數(shù)字式顯示LEDLED：亮度高、耐振動：亮度高、耐振動LCDLCD：耗電省、集成度高：耗電省、集成度高2021-12-1640測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（信號顯示）測試系統(tǒng)的組成（信號顯示）屏幕顯示2021-12-1641測試技術(shù)與信

34、號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.3 1.3 測試系統(tǒng)的組成（信號輸出）測試系統(tǒng)的組成（信號輸出） 1.3.6 1.3.6 信號輸出信號輸出 作用作用：把測量值及時傳送給控制計算機(jī)、可編程控制把測量值及時傳送給控制計算機(jī)、可編程控制器（器（PLCPLC）或其它）或其它執(zhí)行器執(zhí)行器、打印機(jī)、記錄儀等，從而構(gòu)成、打印機(jī)、記錄儀等，從而構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)或?qū)崿F(xiàn)打印（記錄）輸出。閉環(huán)控制系統(tǒng)或?qū)崿F(xiàn)打?。ㄓ涗洠┹敵?。 測試系統(tǒng)常用的記錄設(shè)備有打印機(jī)、磁帶和記錄儀等。測試系統(tǒng)常用的記錄設(shè)備有打印機(jī)、磁帶和記錄儀等。 2021-12-1642測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.4 1.4 測試系

35、統(tǒng)的發(fā)展趨勢測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)測試技術(shù)重要手段重要手段相關(guān)學(xué)科：物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等等相關(guān)學(xué)科：物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等等新的測試?yán)碚?、方法和技術(shù)手段新的測試?yán)碚?、方法和技術(shù)手段科學(xué)研究科學(xué)研究形成形成推動實驗研究和發(fā)展推動實驗研究和發(fā)展 傳感器向新型、微型和智能型發(fā)展傳感器向新型、微型和智能型發(fā)展1測試儀器向高精度和多功能方向發(fā)展測試儀器向高精度和多功能方向發(fā)展2 測試技術(shù)與計算機(jī)相結(jié)合向著智能化、自動化方向發(fā)展測試技術(shù)與計算機(jī)相結(jié)合向著智能化、自動化方向發(fā)展3測試系統(tǒng)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化4智能結(jié)構(gòu)智能結(jié)構(gòu)52021-12-1643測試技術(shù)

36、與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論2021-12-16測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理441.4 1.4 測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢緒論緒論例如：傳感器方面例如：傳感器方面b)b)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)開發(fā)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)開發(fā)出的新型傳感器出的新型傳感器光纖流速傳感器光纖流速傳感器熒光材熒光材料制作料制作的電子的電子鼻傳感鼻傳感器器生物酶血樣分析傳感器生物酶血樣分析傳感器熱熱/光光電量電量1.4 1.4 測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢2021-12-1645測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論微生物/酶等c)傳感器傳感器+嵌入式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 智能傳感器智能傳感器 振動網(wǎng)絡(luò)傳感器振動網(wǎng)絡(luò)傳感器嵌入式計算機(jī)嵌入式計算機(jī)智能壓力網(wǎng)絡(luò)智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器傳感器智能智能傾角傾角RS232RS232傳感器傳感器IC總線數(shù)字溫度總線數(shù)字溫度傳感器傳感器2021-12-1646測試技術(shù)與信號處理測試技術(shù)與信號處理緒論緒論1.4 1.4 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)的發(fā)展趨勢例如：計算機(jī)例如：計算機(jī)虛擬儀器虛擬儀器技術(shù)：虛擬儀器技術(shù)：虛擬儀器labVIEW 用用PCPC機(jī)儀器板卡機(jī)儀器板卡 代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器用計算機(jī)軟件用計算機(jī)軟件 代替硬件分析電