机电测试技术第1章_测试技术概述

《机电检测技术》课程大纲一、课程的性质与作用机电检测技术是一门技术应用课程的性质，选修课；学时22学时，考查课。

课程的随着市场的变化和技术的发展，以前的传感器技术无法满足学生特别是机电专业学生在检测方面的需求。

检测技术是现代科学技术与现代化生产中重要的技术手段之一，是信息技术的重要组成部分。

检测技术是一个涉及数学、物理学、电工电子学、材料学、光学、机械、计算机技术等多门学科的综合技术领域。

对于高等学校的学生来说，具备一定的检测技术知识和技能是十分必要的。

二、课程目标知识目标本课程的教学目标是使学生对机电工程技术有一个全面、系统的认识，为学习有关专业课程并直接从事工程实践打下必要坚实的基础。

通过本课程的学习，学生应了解机电设备在工农业生产中的应用，掌握机电设备的电-液-气控制及基本控制原理,熟悉机电设备的综合应用技术，使学生的综合素质得到提高，培养继续学习的能力和严谨认真的工作态度。

能力目标从应用的角度出发，以检测系统整体结构为主线，深入浅出地对检测技术所涉及的各方面做了介绍，理论结合实际，通俗易懂。

另外，本书在详细讲解机电检测知识的基础上，尽可能多地与实训项目相联系，尽量采用通俗易懂的语言讲解专业知识。

本教材力求浅显易懂、结构科学合理，符合高职学生学习的特点，知识结构由基础到提高，再到综合应用，切实锻炼学生的实际工作能力。

职业素养目标掌握成人教育学生的心理特征，有针对性的引导学生端正学习态度，明确学习目的，以培养学生的创造能力，分析解决实际问题的能力及动手能力。

三、课程基本内容与要求第1章机电一体化概述1.1 机电一体化的基本概念1.2 机电一体化产品1.3 机电一体化的现状与发展第2章检测技术基础2.1 检测技术的概念2.2 检测技术的一般方法2.3 信号及其描述2.4 误差分析及数据处理2.5 检测装置的基本特性第3章检测技术与检测元件3.1 机械式检测元件3.2 电阻式检测元件3.3 电容式检测元件3.4 变磁阻式检测元件3.5 压电式检测元件3.6 热电式检测元件3.7 光电式检测元件3.8 霍尔检测元件第4章信号调理电路4.1 变送器4.2 阻抗匹配4.3 测量电桥4.4 信号放大电路4.5 滤波器第5章信号显示记录装置5.1 无纸记录仪5.2 数字存储示波器5.3 触摸屏技术第6章检测仪表6.1 检测仪表的构成和设计方法6.2 机械量测量仪表6.3 压力检测仪表6.4 流量检测仪表6.5 物位检测仪表6.6 温度检测仪表四、教学方法与手段主要采用理论教学与实践教学相结合，让学生系统的学习检测知识。

机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集第一章测试与测量基础知识1. 概述机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分。

它涉及到测量、测试和控制等方面的知识，为机械设计和制造提供了重要的支撑。

本章将介绍测试与测量的基础知识，为后续章节的学习打下基础。

2. 测试与测量的概念测试是指根据一定的方法和程序对被测对象进行实验或观察，并获取数据以评价其性能、特性或状态的过程。

测量是指采用设备、仪器或传感器等工具对被测对象进行定量或定性分析的过程。

3. 测试与测量的分类测试与测量可按照被测量的对象、被测量的量理性质、测试方法等进行分类。

按照被测量的对象可分为机械测试、电气测试、化学测试等。

按照被测量的量理性质可分为温度、压力、力量、速度等。

按照测试方法可分为直接测量和间接测量等。

4. 测量数据的误差与精度在测量过程中，会存在着各种误差，如系统误差、随机误差和人为误差等。

误差的存在会影响到测量结果的准确性和可靠性。

精度是指测量结果与被测量真实值之间的接近程度，可以通过误差精度限制来描述。

5. 测量数据的处理在实际测试过程中，我们往往需要对测量数据进行处理和分析。

常用的方法包括平均值、标准差、方差、相关系数等。

这些方法可以帮助我们更好地理解和利用测量数据。

第二章机械测试技术基础知识1. 概述机械测试技术是机械工程中的一个重要分支，它主要涉及到各种机械性能的测试和测量。

本章将介绍机械测试技术的基础知识，包括机械测试的目的、方法和步骤等。

2. 机械测试的目的机械测试主要是为了评价机械产品的性能和质量，以指导机械设计和制造的改进。

通过对机械产品进行测试，可以了解其强度、刚度、疲劳寿命、噪声等性能指标，为产品的改进提供依据。

3. 机械测试的方法机械测试的方法包括静态测试和动态测试两种。

静态测试是指在静止状态下对机械产品进行测试，如材料的拉伸试验、硬度测试等。

动态测试是指在运动状态下对机械产品进行测试，如振动测试、冲击试验等。

《机电测试技术》复习题（1—5章）(一)1.测试是测量和试验的概括，是人们借助于一定的装置，获取被测对象有关信息的过程。

2.测试包括了两个方面的含义，一是测量，二是试验。

3.基本的测试系统由传感器、信号调理电路、显示记录装置三个部分组成。

(二)4.信息时事物运动状和运动方式的反映。

信息的载体称为信号。

信号中除了有用信息之外的部分称为干扰。

5.按照信号的幅值是否随时间变化可分为静态信号和动态信号。

按照信号对时间的变化规律可分为确定性信号和非确定性信号。

确定性信号又可分为周期信号和非周期信号。

非周期信号分为瞬变信号和准周期信号两类。

6.对测试装置特性的研究一般是从静态特性和动态特性两个方面进行。

7.测试装置的输入也叫做激励，测试装置的输出也叫做响应。

8.对于稳定的系统来说，y(t)导数的最高阶次n不小于x(t)导数的最高阶次m，即n≥m。

9.测试装置的静态特性指标主要有以下三个：静态灵敏度、线性度、回程误差。

10.做归一化处理（设S=1）后，一阶系统（惯性环节）的频响函数为H（jw）=1/（jwt+1）；二阶系统（震荡环节）的传递函数为H（s）=Wn2/( s2+2ξWns+Wn2)。

11.二阶系统的工作状态有无阻尼、过阻尼、欠阻尼、临界阻尼等几种。

12.当输入信号的频率接近于Wr=Wn(1-2ξ2)1/2时，会使输出信号的幅值很大，这种现象称为共振。

对应的频率称为共振频率。

13.一阶装置的动态特性主要取决于时间常数，二阶装置的动态特性主要取决于固有频率和阻尼比。

不失真测试的实现取决于信号的工作频带和测试装置的频率响应特性两个因素。

(三)14.通常传感器由敏感元件和转换原件组成.15.变阻器式传感器一般接入分压式测量电路中.16.应变效应是指材料在承受应变时,其几何尺寸发生变化而导致电阻发生变化(由1+2u项引起);压阻效应则是指材料在承受应变时,其电阻率发生变化而导致电阻发生变化(由λE项引起).17.对于金属导体材料制成的金属应变片来说,电阻变化由应变效应引起,而半导体应变片的电阻变化则是由压阻效应引起.18.半导体应变片主要有体型,薄膜型,扩散型三种类型.19.电感式传感器可分为自感式,互感式和涡流式三种.20.涡流效应:把一个扁平线圈置于一金属板附近,当线圈中通以高频交变电流I时,线圈中变产生交变磁通φm1,此交变磁通通临近的金属板,金属板上便会感应出电流Ie,所感应出的电流在金属内呈体分布且是环状闭合的,故称为涡流或者涡电流.根据楞次定律,所感应出的涡流也产生一磁通φm2,其方向总是与φm1相反,即抵抗原磁通φm1的变化,这种现象称为涡流效应.21.电容传感器可制作成为为极距变化型,面积变化型,介质变化型三种类型.22.实际应用的极距变化型传感器也常做成是差动式.左右两个极板为固定极板,中间极板为活动极板,当被测量使活动极板移动一个Δδ时,由活动极板与两个固定极板所形成的两个平板电容器的极距一个减小,一个增大,因此它们的电容量也发生变化.采用差动式原理后,电容传感器的灵敏度了一倍,非线性得到了很大的改善,某些因素(如环境温度变化、电源电压波动等)对测量精度的影响也得到了一定的补偿.23.电容式传感器后接常用转换电路主要有交流电桥,调频电路,运算式电路三种.24.压电效应:某些物质,如石英等,当受到外力作用时,不仅其几何尺寸发生了变化,而且其内部还会出现极化现象,某些表面上出现电荷,形成电场,当外力去掉时,又回到原来的状态,物质的这种性质称为压电效应.25.晶体的压电效应有以下几种情况.沿X轴方向加力-纵向压电效应;沿Y轴方向加力-横向压电效应;沿Y-Z平面或X-Z平面施加剪力-切向压电效应.26.压电传感器有两种灵敏度:电荷灵敏度Sq和电压灵敏度Se.27.压电传感器的后接转换电路主要应满足的要求:(1).阻抗匹配:提供足够大的输入阻抗,足够小的输出阻抗;(2)对传感器的输出进行转换放大.28.霍尔效应:将一金属或半导体薄片置于磁场B中,并在相对的两个控制电极之间通入电流I 时,由于运动的电子在磁场中受到洛伦兹力的作用而在另两个电极的位置产生电子堆积,从而在这两个电极上形成电动势V H,称为霍尔电势,这种现象称为霍尔效应.29.热电偶所产生的热电动势包括两部分:温差电动势和接触电动势.30.热电偶定律有:中间导体定律,中间温度定律,参考电极定律.31.光电效应有内光电效应,外光电效应和光生伏特效应.(四)32.光栅传感器由照明系统,光栅副和光电接收元件所组成.33.莫尔条纹的特点:对应关系,放大作用,平均作用.34.频率低于20HZ的声波称为次声波,频率超过20000HZ的叫做超声波.35.压电式超声波发生器利用了压电晶体的电致伸缩效应(逆压电效应).36.红外探测器分为热敏探测器和光电探测器两种.(五)37.直流电桥的平衡条件为:R1R3=R2R438.根据电桥工作时的工作桥臂数量,电桥有半桥单臂,半桥双臂,全桥三种接桥方法.39.交流电桥的平衡条件为:Z1ZX3=Z2Z4;(Z01Z03=Z02Z04;φ1+φ3=φ2+φ4)即交流电桥的平衡必须同时满足两个条件:相对桥臂阻抗的模的乘积相等,称为模平衡条件,相对桥臂阻抗的阻抗角之和相等,称为相位平衡条件.40. 理想运算放大器具有两个输入端和一个输出端，输入端中以“+”号标注的称为同相输入端，以“—”号标注的称为反相输入端。

测试技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握测试技术的基本概念，理解测试的目的、意义和分类；2. 帮助学生了解各种测试方法的特点及应用场景，如黑盒测试、白盒测试、灰盒测试等；3. 引导学生掌握测试用例设计的原理和方法，提高测试用例的编写能力；4. 使学生了解软件测试的生命周期，以及各阶段的主要任务和目标。

技能目标：1. 培养学生运用测试方法对软件进行系统分析、设计测试用例的能力；2. 提高学生运用测试工具进行软件测试的实践操作能力；3. 培养学生团队合作意识，提高沟通协调能力，为后续项目实践打下基础。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对测试技术学科的兴趣和热情，激发学生主动学习的动力；2. 培养学生严谨、细致、负责任的职业素养，树立正确的软件质量观念；3. 引导学生树立团队合作意识，认识到团队协作的重要性，培养学生的团队精神。

课程性质分析：本课程为信息技术学科，旨在让学生掌握测试技术的基本知识，提高软件测试能力。

课程注重理论与实践相结合，强调动手实践和团队合作。

学生特点分析：学生处于高年级阶段，已具备一定的编程基础和软件工程知识。

他们对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力，但需要教师在实践操作和团队协作方面给予指导。

教学要求：1. 教师应注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 教师应关注学生的个体差异，因材施教，激发学生的学习兴趣；3. 教师应注重培养学生的团队协作能力，提高学生的沟通表达能力。

二、教学内容1. 测试技术基本概念：介绍测试的定义、目的、意义和分类，使学生建立测试技术的基本框架。

教材章节：第一章 测试技术概述2. 测试方法：讲解黑盒测试、白盒测试、灰盒测试等测试方法的原理、特点和应用场景。

教材章节：第二章 测试方法3. 测试用例设计：分析测试用例设计的原则、方法，引导学生掌握测试用例的编写技巧。

教材章节：第三章 测试用例设计4. 软件测试生命周期：阐述软件测试生命周期的各阶段，如测试计划、测试设计、测试执行、测试评估等，以及各阶段的主要任务和目标。

测量技术1 工程测量包括对建(构)筑物施工放样、建(构)筑物变形监测、工程竣工测量等。

2 工程测量应遵循“由整体到局部，先控制后细部”的原则。

3 利用水准仪提供的一条水平视线，测出两地面点之间的高差，然后根据己知点的高程和高差，推算出另七个点的高程。

测定待测点高程的方法有高差法和仪高法两种。

4 利用经纬仪和检定钢尺，根据两点成一直线原理测定基准线。

测定待定点位的方法有水平角测量和竖直角测量。

5 平面安装基准线不少于纵横两条。

6 相邻安装基准点高差应在 0.5m以内。

7 沉降观测采用二等水准测量方法。

8工程测量的程序:建立测量控制网→设置纵横中心线→设置标高基准点→设置沉降观测点→安装过程测量控制→实测记录等。

9工程测量竣工图的绘制:包括安装测量控制网的绘制，安装过程及结果的测量图的绘制。

10 设备基础的测量工作大体包括以下步骤:11 安装基准线的测设:放线就是根据施工图，按建筑物的定位轴线来测定机械设备的纵、横中心线并标注在中心标板上，作为设备安装的基准线。

12 安装标高基准点的测设:标高基准点一般埋设在基础边缘且便于观测的位置。

标高基准点一般有两种:一种是简单的标高基准点:另一种是预埋标高基准点。

例如，简单的标高基准点一般作为独立设备安装的基准点;预埋标高基准点主要用于连续生产线上的设备在安装时使用。

13管线中心定位的测量方法:定位的依据:定位时可根据地面上已有建筑物进行管线定位，也可根据控制点进行管线定位。

14 例如，管线的起点、终点及转折点称为管道的主点。

15 管线高程控制的测量方法16为了便于管线施工时引测高程及管线纵，横断面测量，应设管线敷设临时水准点。

例如，水准点一般都选在旧建筑物墙角、台阶和基岩等处。

17 地下管线工程测量18地下管线工程测量必须在回填前，测量出起、止点，客井的坐标和管项标高，应根据测量资料编绘竣工平面图和纵断面图。

19 长距离输电线路钢塔架(铁塔)基础施工的测量4点20 平面控制网测量方法:三角测量法、导线测量法、三边测量法等。

测试技术绪 论 1. 测试：测试是具有实验性质的测量，或者可以理解为测量和实验的综合。

2. 测试技术研究的主要内容为被测量的测量原理、测量方法、测量系统及数据处理四个方面。

3. 测试技术的组成及作用：1.传感器是将被测信息转换成 电信号的器件，包括敏感器和转换器两部分。

2.信号的调理环节是把来自传感器的信号转换成更适合进一步的传出和处理的形式。

3.信号处理环节是对来自信号调理环节的信号进行各种运算滤波和分析。

4.信号显示记录环节是将来自信号处理环节的信号以观察者易于观察的形式来显示或存储测试的结果。

5.反馈、控制环节主要用于闭环控制系统中的测试系统。

第1章 信号及其描述 1． 信号的分类 ⎧⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎩⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎨⎩⎩⎪⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎩⎩简谐信号周期信号复合周期信号确定性信号准周期信号非周期信号瞬变信号信号各态历经信号平稳随机信号随机信号非各态历经信号非平稳随机信号确定性信号：能用明确的数学关系式 或图像表达的信号。

2. 工程测试 就是信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。

平稳随机过程：统计特征量不随时间 变化 各态历经随机过程：样本特征量代替总体特征量 3. 信号的描述：时域描述（表达式、波形）和频域描述（频谱：相频谱、幅频谱） 周期信号的描述、非周期信号的描述、随机信号的描述：（1）周期信号与离散频谱 周期信号的频谱特点和求取方法1）周期信号的频谱特点是离散的，每条频谱线表示一个谐波分量。

2）每条频谱线只出现在基频整数倍的频率上。

3)各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比，谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。

求取方法:用三角函数展开式或是用负指数函数展开式求得。

4..欧拉公式： ：)e (e 2/sin )e (e 2/1cos jsin cos e 00jn t jn t jn t jn tjn t j t n t n tn t n ωωωωωωωωω-=+=±=0000-0-00±5.傅里叶变换的主要性质1）奇偶虚实性。

《机械工程测试技术基础》知识点总结引言机械工程测试技术是机械工程领域中的重要组成部分，它涉及到对机械系统的性能、参数和状态进行测量、分析和评估。

随着科技的发展，测试技术在提高产品质量、优化设计、降低成本和保障安全等方面发挥着越来越重要的作用。

第一部分：测试技术概述1.1 测试技术的定义测试技术是指利用各种仪器和方法对机械系统进行定量或定性的测量，以获取系统的性能参数和状态信息。

1.2 测试技术的重要性质量控制：确保产品符合设计标准和用户需求。

故障诊断：及时发现并解决机械故障，延长设备使用寿命。

性能优化：通过测试数据对机械系统进行优化设计。

第二部分：测试技术基础2.1 测量的基本概念测量单位：国际单位制（SI）和常用单位。

测量误差：系统误差、随机误差和测量不确定度。

2.2 传感器原理电阻式传感器：利用电阻变化来测量物理量。

电容式传感器：基于电容变化来测量。

电感式传感器：基于电感变化来测量。

光电传感器：利用光电效应来测量。

2.3 信号处理技术模拟信号处理：滤波、放大、模数转换。

数字信号处理：FFT、数字滤波、谱分析。

2.4 数据采集系统硬件组成：数据采集卡、接口、传感器。

软件功能：数据采集、处理、存储和分析。

第三部分：机械性能测试3.1 力和扭矩测试力测试：静力测试和动力测试。

扭矩测试：静态扭矩和动态扭矩的测量。

3.2 振动测试振动类型：随机振动、谐波振动、冲击振动。

振动测量：加速度计、速度计和位移计的使用。

3.3 温度测试接触式温度测量：热电偶、热电阻。

非接触式温度测量：红外测温技术。

3.4 流体特性测试压力测试：压力传感器的应用。

流量测试：流量计的选择和使用。

3.5 材料特性测试硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

疲劳测试：循环加载下的应力-应变关系。

第四部分：测试技术的应用4.1 机械系统的故障诊断故障信号的采集：振动、声音、温度等。

故障特征的提取：频域分析、时域分析。

故障诊断方法：专家系统、神经网络、模糊逻辑。

第1章测试技术概述1.1 测试的概念科学技术的三大支柱——信息技术、能源技术、材料技术。

信息技术三个方面——传感技术、计算机技术和通信技术。

测试技术属于信息技术的范畴，它是信息技术的主要组成部分。

1.1.1 测试■测试测量与试验的概括，是人们借助于一定的装置获取被测对象有关信息的过程。

●静态量与静态测试的概念。

●动态量（过程）与动态测试（过程测试）的概念。

■测试的含义测量：使用测试装置通过实验来获取被测量的量值。

试验：在获取被测量量值的基础上，获取关于被测对象的其他有关信息。

●测量变换的概念。

1.1.2 测试技术的主要内容■产品的验收检测。

■工程实验分析。

■工艺过程的工况监测。

■作为自动化闭环测控系统的核心环节。

1.1.3 测试系统的组成■测试系统的基本组成（图1-1）基本的测试系统由传感器、信号调理电路、显示记录装置三部分组成。

图1-1 测试系统的组成●传感器感受被测量并对其进行测量变换，将被测量转换成某种易于处理的参量或参数。

●信号调理电路对传感器输出的信号做进一步的处理。

●显示记录装置将经转换处理后的包含被测量信息的信号以某种可为人的感官所接受的形式表现出来。

■计算机测试系统的组成（图1-2）在测试系统基本组成的基础上，增加了计算机、数据采集系统、数据分析与处理系统（硬件及软件）等，并通常用显示器、打印机、绘图仪、存储器等代替显示记录装置。

图1-2 计算机测试系统■测控系统的组成（图1-3）在测试系统的基础上增加了反馈控制机构、执行机构，组成各种闭环系统，用来对被控对象的某些参数或过程进行监控。

图1-3 测控系统1.2 测试技术的发展1.2.1 测试技术的发展历史●秦始皇统一度量衡●伽利略主张通过观测和实验定量描述自然界的各种现象和运动规律●门捷列夫：“科学，只有人类懂得测量时才开始。

”●现代工业、军事、航空、航天等领域的测试●日常生活中所涉及的测试1.2.2 测试技术的发展趋势●利用新原理制成的各种新型传感器层出不穷，可测试的对象迅速增多●测试装置中的电路设计得到迅速改进●出现了多参量测试系统●信息技术得到了广泛应用计算机数据采集、分析与处理，智能仪器。

电机测试技术书引言电机是现代工业中广泛使用的一种设备，用于将电能转化为机械能。

为了确保电机的性能和质量，进行电机测试是必不可少的。

本技术书将介绍电机测试的基本原理、常用方法和注意事项，帮助读者更好地理解和应用电机测试技术。

1. 电机测试的基本原理1.1 电机结构与工作原理在进行电机测试之前，首先需要了解电机的结构和工作原理。

常见的电机类型包括直流电动机、交流异步电动机和交流同步电动机。

不同类型的电动机具有不同的结构和工作原理，因此需要针对不同类型进行相应的测试。

1.2 测试参数与性能指标在进行电机测试时，需要关注一些重要的参数和性能指标。

常见的参数包括额定功率、额定转速、额定电压等；常见的性能指标包括效率、功率因数、起动特性等。

通过对这些参数和指标进行测量和分析，可以评估出电动机在实际运行中的性能表现。

2. 常用方法及注意事项2.1 额定参数测试额定参数是电机的重要参考数据，可以通过实验测试来获得。

在进行额定参数测试时，需要注意以下几点：•使用合适的测试设备和工具，确保测试的准确性和可靠性。

•严格按照相关标准和规范进行测试，避免误差和不确定性。

•注意安全事项，避免因操作不当而导致事故发生。

2.2 效率测试电机的效率是衡量其能源利用率的重要指标。

为了准确测量电机的效率，可以采用功率损耗法或者负载法。

在进行效率测试时，需要注意以下几点：•确保电机运行在额定工况下，并保持稳定运行。

•测量输入功率和输出功率，并计算出效率。

•注意测量误差来源，并采取相应措施进行校正。

2.3 起动特性测试电机的起动特性是指在启动过程中电机所表现出来的性能。

通过对起动特性进行测试，可以评估电机在启动过程中的稳定性和可靠性。

在进行起动特性测试时，需要注意以下几点：•测试前需检查电路连接是否正确，并确保安全措施到位。

•观察并记录电机在不同启动条件下的起动时间、起动电流等参数。

•分析测试结果，评估电机的起动性能。

3. 结论电机测试是保证电机质量和性能的重要手段。