测试技术基础(讲稿)李江全石河子大学机电学院电气工程教研室
1 测 试 技 术 基 础 (讲 稿) 李江全 石河子大学机电学院电气工程教研室
目录一、测量1、测量的历史2、测量的定义3、测量对象4、测量的目的5、测量方法与种类6、测量过程7、测量方法的选择8、测量学科的发展特点9、现代测量技术补充问题1、测量、计量、检测和测试2、测量装置的量程和测量范围3、测试技术的作用和任务4、动态测试发展的原因二、试验1、试验的定义2、试验的意义3、试验的目的4、试验的种类补充问题1、机械产品的试验过程2、农机试验的特点2
2 目 录 一、测量 1、测量的历史 2、测量的定义 3、测量对象 4、测量的目的 5、测量方法与种类 6、测量过程 7、测量方法的选择 8、测量学科的发展特点 9、现代测量技术 补充问题 1、测量、计量、检测和测试 2、测量装置的量程和测量范围 3、测试技术的作用和任务 4、动态测试发展的原因 二、试验 1、试验的定义 2、试验的意义 3、试验的目的 4、试验的种类 补充问题 1、机械产品的试验过程 2、农机试验的特点
测试是测量和试验的缘合一、测量1、测量的历史及其重要性人类在自身的社会发展中创造并发展了测量学科。在远古时代，人类为进行生产活动，本能地进行一些原始性的测量，例如对狩猎对象远近的估测，为了确定季节而进行的天文观测。随着人类社会的形成和发展，生产、农业、贸易以及战争等方面活动的开展，较多地出现了测量活动、测量工具及简单的测量仪器，如王地丈量、漏壶记时、计里数车、指南车以及遂步统一的度量衡器，随之而来也出现一些初步的测量理论。随着人类文明时代的到来，科学技术和生产活动的大规模开展及一系列重大突破，催生并发展了实验科学，在这一学科的研究工作中绝对离不开较精密的测量。同时，由于测量工具、技术和理论的发展又反过来促进了生产和科技的发展。在一定意义上来说，没有测量就没有科学。世界科技史上大量的科技成就都是通过实验、量测积累准确、完整的数据，最终获得成功。而忽视实验和量测，过于相信主观臆断酿成灾难也不乏其例。科学理论和生产技术与测量科学、技术相辅相成、互相促进。测试是科学技术发展的一个基本部分，是人们对客观事物观察，认识的一个重要手段，通过测试为生产过程和科学研究提供准确、可靠的依据，而科学技术的发展也为测试技术提供新的方法和途径。所以测试技术水平也反映了科学技术发展的水平。2、测量的定义关于测量的定义有下面几种：1）测量是指按照被测对象的特点，采用某种方法、并通过某种测量系统和仪器获取被测量数值的全过程。测量工作就是以确定被测参数的数值为目的的一系列试验操作。2）测量是指人们用实验的方法，借助于一定的仪器或设备，将未知的被测量与已知的同性质的单位标准量进行直接或间接的比较，以确定被测量大小的过程。亦即测量过程实质上是一个比较的过程。选定的标准量应该是国际上或国家特定机构所指定的，其性能是足够稳定的，称为测量单位。也就是说：单位是一个选定的参考量，一旦确定，所有同类物理3
3 测试是测量和试验的综合 一、测量 1、测量的历史及其重要性 人类在自身的社会发展中创造并发展了测量学科。在远古时代，人类为进行 生产活动，本能地进行一些原始性的测量，例如对狩猎对象远近的估测，为了确 定季节而进行的天文观测。随着人类社会的形成和发展，生产、农业、贸易以及 战争等方面活动的开展，较多地出现了测量活动、测量工具及简单的测量仪器， 如土地丈量、漏壶记时、计里数车、指南车以及逐步统一的度量衡器，随之而来 也出现一些初步的测量理论。 随着人类文明时代的到来，科学技术和生产活动的大规模开展及一系列重大 突破，催生并发展了实验科学，在这一学科的研究工作中绝对离不开较精密的测 量。同时，由于测量工具、技术和理论的发展又反过来促进了生产和科技的发展。 在一定意义上来说，没有测量就没有科学。世界科技史上大量的科技成就都是通 过实验、量测积累准确、完整的数据，最终获得成功。而忽视实验和量测，过于 相信主观臆断酿成灾难也不乏其例。 科学理论和生产技术与测量科学、技术相辅相成、互相促进。 测试是科学技术发展的一个基本部分，是人们对客观事物观察，认识的一个 重要手段，通过测试为生产过程和科学研究提供准确、可靠的依据，而科学技术 的发展也为测试技术提供新的方法和途径．所以测试技术水平也反映了科学技术 发展的水平。 2、测量的定义 关于测量的定义有下面几种： 1）测量是指按照被测对象的特点，采用某种方法、并通过某种测量系统和 仪器获取被测量数值的全过程。 测量工作就是以确定被测参数的数值为目的的一系列试验操作。 2）测量是指人们用实验的方法，借助于一定的仪器或设备，将未知的被测量 与已知的同性质的单位标准量进行直接或间接的比较，以确定被测量大小的过 程。 亦即测量过程实质上是一个比较的过程。 选定的标准量应该是国际上或国家特定机构所指定的，其性能是足够稳定的， 称为测量单位。也就是说：单位是一个选定的参考量，一旦确定，所有同类物理
量都可以用它来表示。3）测量是借助于专用的仪器或设备，采用一定的方法对被测量取得定性或定量信息的认识过程。测量的结果包括数值大小和测量单位两部分。数值的大小可以用数字表示，也可以是曲线或者图形、图表。无论表现形式如何，在测量结果中必须注明单位。否则，测量结果是没有意义的。有时需对测量结果进行数据处理与误差分析。3、测量对象根据被测对象和测量参数性质的不同，测量对象可分为两大类：1）电磁量（1）反映电和磁特征：电流、电压、电功率、电能、电导率、磁通量、磁导率、电场强度、磁场强度、磁感应强度等（2）反映电路、磁路特征：电阻、电容、电感、阻抗、品质因数、功率因素、磁通、磁阻、磁势、磁滞和涡流损耗等：（3）反映电和磁变化规律的物理量：信号波形、频率、相位、时间常数等也可将上述电磁量区分为电量和磁量两大类。对电磁量进行测量称为电气（电工）测量。2）非电量（1）力学量：包括应力、应变、力（拉、压力）、质量、荷重（重量）、扭矩、力矩、弯矩等：（2）运动量：包括位移、速度、转速、加速度、振动、噪声、角速度、角位移等；（3）热工量：包括温度、流体压力、流量、液位（物位）等：（4）状态几何量：包括颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、表面光洁度、形状、尺寸（长、宽、厚）等；（5）物性成分量：包括气液体化学成分、酸碱度、浓度、粘度、湿度、硬度、比重等；（6）感觉量：即依赖于人的感觉的工业检测量称为感觉量或称心理量。许多工业产品（尤其是轻纺工业品）是人们使用的对象，对其使用质量的评价往往取决于人的感觉：例如：纺织品的“手感”、食品和饮料的“味感”、用圆珠笔4
4 量都可以用它来表示。 3）测量是借助于专用的仪器或设备，采用一定的方法对被测量取得定性或定 量信息的认识过程。 测量的结果包括数值大小和测量单位两部分。数值的大小可以用数字表示， 也可以是曲线或者图形、图表。无论表现形式如何，在测量结果中必须注明单位。 否则，测量结果是没有意义的。 有时需对测量结果进行数据处理与误差分析。 3、测量对象 根据被测对象和测量参数性质的不同，测量对象可分为两大类： 1）电磁量 （1）反映电和磁特征：电流、电压、电功率、电能、电导率、磁通量、磁导 率、电场强度、磁场强度、磁感应强度等 （2）反映电路、磁路特征：电阻、电容、电感、阻抗、品质因数、功率因素、 磁通、磁阻、磁势、磁滞和涡流损耗等； （3）反映电和磁变化规律的物理量：信号波形、频率、相位、时间常数等 也可将上述电磁量区分为电量和磁量两大类。 对电磁量进行测量称为电气（电工）测量。 2）非电量 （1）力学量：包括应力、应变、力（拉、压力）、质量、荷重（重量）、扭矩、 力矩、弯矩等； （2）运动量：包括位移、速度、转速、加速度、振动、噪声、角速度、角位 移等； （3）热工量：包括温度、流体压力、流量、液位（物位）等； （4）状态几何量：包括颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、表面光洁度、 形状、尺寸（长、宽、厚）等； （5）物性成分量：包括气液体化学成分、酸碱度、浓度、粘度、湿度、硬度、 比重等； （6）感觉量：即依赖于人的感觉的工业检测量称为感觉量或称心理量。 许多工业产品(尤其是轻纺工业品)是人们使用的对象，对其使用质量的评价往 往取决于人的感觉．例如：纺织品的“手感”、食品和饮料的“味感”、用圆珠笔
书写时的”滑感“等等，都是根据人的知识、经验和感觉功能来鉴定的：如何采用科学的检测方法来客观地评定这些感觉量，是检测技术所面临的一个难题。对于感觉量的评价：通常采用产品的”好“与“不好”，这种二者择一的办法；或者依次分为几个等级，例如；一等品．二等品；甲级香烟，乙级香烟；以及用1H，2H来表示铅笔的硬度等等。用电工电子仪表对非电量进行测量称为非电量电测法。4、测量的目的测量的目的是为了在限定的时间内尽可能正确地收集关于被测对象的未知信息，以便掌握被测对象的特性、规律或控制某个过程，对某件事情作出决策。通过测量可以定量地认识客观事物，从而达到认识客观事物的本质和揭示自然规律的目的。凡需要考察事物的状态、变化和特征等，并要对它进行定量描述时，都离不开测量工作。在工业生产过程中对物质状态进行测量的目的是：1）定量确定被测参数的量值，如重量、温度等：（需要一定精度等级的测量仪器）2）定性了解被测对象的某个状态，如管道是否漏气、零件是否有缺陷等3）检测被测对象的某一参数，控制它在一定的范围内，但不必测出它的具体数值，如室温控制。机械参数测量的目的：（2）产品的质量检验；（1）零部件性能试验研究：（3）生产过程监测；（4）生产过程控制；（5）机器故障诊断：（6）生产安全保护等。5、测量方法与种类测量方法是实现测量过程所采用的具体方法。对同一物理量的测量，可采用不同的方法，如：电阻，可用欧姆表直接测得，可用电压表、电流表间接测量，也可用电桥测出。应当根据被测量的性质、特点、测量条件和测量任务对准确度的要求来选择适当的测量方法。有下面几种分类方法：1）按是否获取被测量数值大小，划分为：5
5 书写时的”滑感“等等，都是根据人的知识、经验和感觉功能来鉴定的．如何采 用科学的检测方法来客观地评定这些感觉量，是检测技术所面临的一个难题。 对于感觉量的评价．通常采用产品的”好“与“不好”，这种二者择一的办 法；或者依次分为几个等级，例如；一等品．二等品； 甲级香烟，乙级香烟； 以及用 1 H， 2H 来表示铅笔的硬度等等。 用电工电子仪表对非电量进行测量称为非电量电测法。 4、测量的目的 测量的目的是为了在限定的时间内尽可能正确地收集关于被测对象的未知 信息，以便掌握被测对象的特性、规律或控制某个过程，对某件事情作出决策。 通过测量可以定量地认识客观事物，从而达到认识客观事物的本质和揭示自 然规律的目的。凡需要考察事物的状态、变化和特征等，并要对它进行定量描述 时，都离不开测量工作。 在工业生产过程中对物质状态进行测量的目的是： 1）定量确定被测参数的量值，如重量、温度等；（需要一定精度等级的测量 仪器） 2）定性了解被测对象的某个状态，如管道是否漏气、零件是否有缺陷等； 3）检测被测对象的某一参数，控制它在一定的范围内，但不必测出它的具体 数值，如室温控制。 机械参数测量的目的： （1）零部件性能试验研究； （2）产品的质量检验； （3）生产过程监测； （4）生产过程控制； （5）机器故障诊断； （6）生产安全保护等。 5、测量方法与种类 测量方法是实现测量过程所采用的具体方法。对同一物理量的测量，可采用 不同的方法，如：电阻，可用欧姆表直接测得，可用电压表、电流表间接测量， 也可用电桥测出。 应当根据被测量的性质、特点、测量条件和测量任务对准确度的要求来选择 适当的测量方法。有下面几种分类方法： 1）按是否获取被测量数值大小，划分为：