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第1章 绪 论教学提示：引导初学者正确理解机械工程测试的基本概念。
测试的含义，测量和测试的联系及区别，非电量电测法的基本概念，系统的基本构成。
教学要求：正确理解测量与测试的含义，掌握非电量电测法基本系统的构成，了解本课程应用领域。
1.1 测试的含义测试是人们认识客观事物的方法。
测试技术泛指测量和试验两个方面的技术。
对生产、生活和科学研究活动中的各种物理量的确定构成了测量的全部内涵。
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。
如图1.1所示，为了确定某人的身高(一个被测量)，通常采用标准长度的米尺(一个预定标准)对其进行测量，通过被测量与预定标准之间的定量比较，从而得到此人实际的身高(被测对象的数值结果)。
图1.1 测量过程与输入量和输出量的关系比较的标准必须与被测量具有相同的特征，这些标准通常是被法定的或被承认的机构或组织规定和确认，如国际标准化组织(ISO)或中国国家标准化管理委员会(SAC)。
如图1.1所示，“米”便是一个明确规定的长度标准。
机械测量的范畴中除了长度、质量、时间等基本量之外，还包括温度、应变，以及有关液流、声学和运动(如位移、速度、加速度)有关的参数等。
试验是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。
图1.2所示为汽车乘坐舒适性的台架试验。
坐椅处的加速度是衡量乘坐舒适性的指标之一。
测试技术基础・2・・2・坐椅的加速度由置于坐椅处的加速度计测量，而液压振动台则提供汽车在颠簸道路上行驶的状态模拟，测量得到的加速度的实验数据反映了汽车乘坐舒适性的一个指标。
图1.2 实验与测量的关系综上所述，通过实验得到的实验数据成为研究对象的重要依据(如通过坐椅处加速度值来评价该车的乘坐舒适性，如果超标，则表示应改进该车的设计)，而测量的重要性在于它提供了系统所要求的和实际所取得的结果之间的一种比较。
第一章 测试的技术基础§1-1测试系统的组成及其主要性能指标一、测试系统的组成被测对象→传感器→测量电路→输出装置 荷载系统→测量系统 → 显示记录信息输出 →转换 → 传递 → 输出荷载系统：液压、重力、气压、杠杆、弹簧 测量系统：传感器、中间变换、测量电路传感器又称为一次仪表，其余部分称为二次、三次仪表。
测量电路：使用较多的是电桥电路和放大电路，此外，还有滤波、整流，积分、微分电路、放大器等。
最简单情况，测量电路就是传感器和测量仪器之间的导线。
信号处理系统：对输出信号的处理显示和记录系统：显示记录器和分析处理仪多被计算机取代。
二、测试系统的主要性能指标 1 精度和误差： 绝对误差：o x A x -=∆相对误差：引用误差：2 稳定性：● 稳定度：时间上的稳定性表示方法：δs ＝1.3mV/8h ； δs ＝0.3ε/d ● 环境影响：βu ＝0.02mA/10% ； βr ＝0.3Ω/℃3 测量范围：量程超载、工作频率范围4 分辨率：能测量的最小变化量零点和90%满量程5 传递特性：输入量与输出量的对应关系。
静态传递特性 动态传递特性§1-2线性系统及其主要性质1 线性时不变系统● X → Y ，X1→ Y1， X2→ Y2 ● 线性系统的方程2 线性系统的主要特性● 叠加性：X1+X2 → Y1+Y2 ● 齐次性（比例性）：cX → cY ● 微分特性：X → Y X’→ Y ’●● 积分特性：X → Y● 频率保持特性：幅值、频率、相位差 x(t)＝ Asin(ωt+φ) y(t)＝Bsin(ωt+ ξ)频率保持特性的证明：设输入信号x(t)为单一频率ω的简谐信号，00A A x x -=γmoy X A x -=γ)()()()()()()()(0'1110'111t x b t x b t x b t x b t y a t y a t y a t y a m m m mn n n n ++++=++++---- ⎰⎰→ttdtt y dt t x 00)()(例题：对某线性装置输入简谐信号x(t)＝Asin(ωt+φ)，若输出为y(t)＝Bsin(θt+ ξ)，请对幅值等各对应量作定性比较，并用数学语言描述它们之间的关系。
第1章检测技术基础1.1 检测仪表的基本概念1.1.1 检测仪表的定义检测技术是研究如何获取被测参数信息的一门科学，涉及到数学、物理学、化学、生物学、材料学，机械学、电子学、信息学和计算机科学等很多学科。
因此，这些学科的发展都会不同程度地推进检测技术的发展。
检测的过程就是利用敏感元件将被测参数的信息转换成另一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所认识。
检测仪表通常包括两个过程（如图）：一是能量（信息）形式一次或多次的转换，这一过程的目的是将人们无法感受的被测信息转换成可以被人直接感受（或利用已有成熟的仪表可以感受）的信息（如机械位移、电压、电流等），它一般包括敏感元件、信号变换、信号传输和信号处理等四个部分；二是根据规则将被测参数与相应的单位进行比较，通过合适的形式给出被测参数的具体信息，如数值显示、带刻度的指针显示、声音的变化等，这个过程包括显示装置和与显示装置配套的相关测量电路。
在检测过程中的检测仪表要完成的主要任务有：物理量的变换、信号的放大传输和处理、测量结果的显示等。
任何一个检测仪表必须要有敏感元件和显示装置，其余环节视测量的要求和敏感元件的性能等不同而已。
主要名称术语①敏感元件（sensor）敏感元件也称检测元件，是一种能够灵敏地感受被测参数并将被测参数的变化转换成另一种物理量的变化的元件。
例如，用铜丝绕制而成的铜电阻能感受其周围温度的升降而引起电阻值的增减，所以铜电阻是一种敏感元件。
又由于它能感受温度的变化，故称这种铜电阻为温度敏感元件。
②传感器（transducer）传感器它能直接感受被测参数，并将被测参数的变化转换成一种易于传送的物理量。
很显然，有些传感器就是一个简单的敏感元件，例如，上面提到的铜电阻。
由于很多敏感元件对被测参数的响应输出不便于远传，因此，需要对敏感元件的输出进行信号变换，使之能具有远传功能。
这种信号变换可以是机械式的、气动式的，更多的是电动式的。
例如，作为检测压力常用的膜片是一种压力敏感元件，虽然它能感受压力的变化并引起膜片的形变（位移），但由于该位移量非常小（一般为微米级），不便于向远方传送，所以它只是一个敏感元件，不是传感器。
