测试与传感技术(讲义)李江全石河子大学机电学院电气工程教研室二00三年二月
测试与传感技术 ( 讲 义 ) 李江全 石河子大学机电学院电气工程教研室 二 00 三年二月
第一章测试技术基础一、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。科学理论和生产技术与测量科学、技术相辅相成、互相促进。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。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）电磁量对电磁量进行测量称为电气（电工）测量。2）非电量包括：力学量、运动量、热工量、状态几何量、物性成分量、感觉量。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
第一章 测试技术基础 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。科学理论和生产技术与测 量科学、技术相辅相成、互相促进。 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。 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 对电磁量进行测量称为电气（电工）测量。 2）非电量 包括：力学量、运动量、热工量、状态几何量、物性成分量、感觉量。 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 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：（1）定性测量：（2）定量测量2）按获得被测量结果的过程，划分为：（1）直接测量：（2）间接测量3）按仪表产生（读取）测量数值的方法，划分为：（1）偏位法（偏差式测量）（2）比较法（a、零值法b、差值法c、替代法）4）按被测对象的性质及采用的仪表类型，划分为：（1）非电测量法（2）电测量法5）按被测量是否随时间变化，划分为：（1）静态测量（2）动态测量6、测量过程测量过程有三要素：测量对象、测量单位、测量方法（包括测量工具、仪器）。应依据测量任务，确定测量方法，选择测量仪器。一般包括三个阶段：1）准备阶段；2）测量阶段；3）数据处理阶段。7、测量学科的发展特点近代科学和工业化的发展，使测量学科向以下几个方面发展：1）测量对象的多样性与测量领域的广泛性2）新技术的不断应用3）静态测量向动态测量的发展4）手工测量向自动测量的发展。5）测量方法由非电测量法向电测法发展
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 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： （1）定性测量； （2）定量测量 2）按获得被测量结果的过程，划分为： （1）直接测量； （2）间接测量 3）按仪表产生（读取）测量数值的方法，划分为： （1）偏位法（偏差式测量）（2）比较法（a、零值法 b、差值法 c、替代法） 4）按被测对象的性质及采用的仪表类型，划分为： （1）非电测量法 （2）电测量法 5）按被测量是否随时间变化，划分为： （1）静态测量 （2）动态测量 6、测量过程 测量过程有三要素：测量对象、测量单位、测量方法（包括测量工具、仪器）。 应依据测量任务，确定测量方法，选择测量仪器。 一般包括三个阶段： 1) 准备阶段；2) 测量阶段；3) 数据处理阶段。 7、测量学科的发展特点 近代科学和工业化的发展，使测量学科向以下几个方面发展： 1）测量对象的多样性与测量领域的广泛性 2）新技术的不断应用 3）静态测量向动态测量的发展 4）手工测量向自动测量的发展。 5）测量方法由非电测量法向电测法发展
二、 试验1、试验的定义为了观察某事的结果或某物的性能而从事的某项活动称为试验。实验是指为了检验某种科学理论或假设而进行的某种操作或从事的某种活动。一般来说，实验的结果是已知的，试验的结果是未知的。2、试验的意义试验是开展科学研究工作必不可少的手段。一项科学研究往往需要通过多次反复的试验工作才能获得足够数量的数据和信息，在对这些实验数据和信息进行科学处理和分析研究之后，才能对所研究事物的本质及内在规律、相互关系和影响逐步有所认识，最后才能得到可靠有用的结论。3、试验的目的机械新产品试验的目的是：1）为机械理论研究和产品设计提供科学依据：2）评定机械产品（整机或部件）的制造质量（是否符合设计技术要求）；3）评定机械产品的工作质量（能否满足生产技术要求）；4）评定机械产品的经济效益（确定生产效率、功率消耗等）；5）评定机械产品的结构强度以及使用耐久性等。4、试验的种类1）根据测试项目的不同，分为：（1）性能试验；（2）结构试验2）根据试验条件的不同，分为：（1）室内试验：（2）室外试验3）根据试验对象的不同，分为：（1）整机试验：（2）机构及总成试验：（3）零件试验4）其它试验技术：（1）强化试验：（2）模拟试验：（3）计算机辅助试验：（4）计算机模型试验5、机械产品的试验过程机械产品的试验是一项技术性较强的工作，必须周密计划与组织。试验过程可分为试验准备、试验实施和试验总结三个阶段：
二、试验 1、试验的定义 为了观察某事的结果或某物的性能而从事的某项活动称为试验。 实验是指为了检验某种科学理论或假设而进行的某种操作或从事的某种活 动。 一般来说，实验的结果是已知的，试验的结果是未知的。 2、试验的意义 试验是开展科学研究工作必不可少的手段。一项科学研究往往需要通过多次 反复的试验工作才能获得足够数量的数据和信息，在对这些实验数据和信息进行 科学处理和分析研究之后，才能对所研究事物的本质及内在规律、相互关系和影 响逐步有所认识，最后才能得到可靠有用的结论。 3、试验的目的 机械新产品试验的目的是： 1）为机械理论研究和产品设计提供科学依据； 2）评定机械产品（整机或部件）的制造质量（是否符合设计技术要求）； 3）评定机械产品的工作质量（能否满足生产技术要求）； 4）评定机械产品的经济效益（确定生产效率、功率消耗等）； 5）评定机械产品的结构强度以及使用耐久性等。 4、试验的种类 1）根据测试项目的不同，分为： （1）性能试验； （2）结构试验 2）根据试验条件的不同，分为： （1）室内试验； （2）室外试验 3）根据试验对象的不同，分为： （1）整机试验；（2）机构及总成试验；（3）零件试验 4）其它试验技术： （1）强化试验；（2）模拟试验；（3）计算机辅助试验；（4）计算机模型试 验 5、机械产品的试验过程 机械产品的试验是一项技术性较强的工作，必须周密计划与组织。试验过程 可分为试验准备、试验实施和试验总结三个阶段：
1）试验准备阶段（1）制定试验大纲：（2）仪器设备准备：（3）人员配备和记录表格准备。2）试验实施阶段3）试验总结阶段现代测试技术（检测与转换技术）检测对象：非电量；检测方法：非电量电测法；检测工具：传感器；转换工具：电子电路显示记录仪表：电子仪器仪表
1）试验准备阶段 （1）制定试验大纲；（2）仪器设备准备；（3）人员配备和记录表格准备。 2）试验实施阶段 3）试验总结阶段 现代测试技术（检测与转换技术） 检测对象：非电量； 检测方法：非电量电测法； 检测工具：传感器； 转换工具：电子电路 显示记录仪表：电子仪器仪表