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测试技术的发展及学习重点 |
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1、 首先我们来了解 测试的基本概念
测量是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作。
测试是具有试验性质的测量，或者可以理解为测量和试验的综合。
2、 测试技术的内容和任务
1) 测试技术的内容
测试技术研究的主要内容为：被测量的测量原理、测量方法、 测量系统以及数据处理四个方面。
测量原理是指实现测量所依据的物理、化学、生物等现象及有关定律的总体。例如，压电晶体测振动加速度时所依据的是压电效应；电涡流位移传感器测静态位移和振动位移时所依据的是电磁效应；热电偶测量温度时所依据的是热电效应等等。不同性质的被测量用不同的原理去测量，同一性质的被测量亦可用不同的的原理去测量。
测量原理确定后，根据对测量任务的具体要求和现场实际情况，需要采用不同的测量方法，如直接测量法或间接测量法、电测法或非电测法、模拟量测量法或数字量测量法、等精度或不等精度测量法等。
在确定了被测量的测量原理和测量方法以后，就要设计或选用装置组成测量系统。
实际测试得到的数据必须加以处理，才能得到正确可靠的结果。
2)测试技术的任务
测试技术的任务
测试技术的任务主要有以下五个方面：
（1） 在设备设计中，通过对新旧产品的模型试验或现场实测，为产品质量和性能提供客观的评价，为技术参数的优化和效率的提高提供基础数据；
（2） 在设备改造中，为了挖掘设备的潜力，以便提高产量和质量，经常需要实测设备或零件的载荷、应力、工艺参数和电机参数，为设备强度校验和承载能力的提高提供依据；
（3） 在工作和生活环境的净化及监测中，经常需要测量振动和噪声的强度及频谱，经过分析找出振源，并采取相应的减振、防噪措施，改善劳动条件与工作环境，保证人的身心健康；
（4） 科学规律的发现和新的定律、公式的诞生都离不开测试技术。从实验中可以发现规律，验证理论研究结果，实验与理论可以相互促进，共同发展；
（5） 在工业自动化生产中，通过对工艺参数的测试和数据采集，实现对设备的状态监测、质量控制和故障诊断。
3、 测试系统的组成
测试系统是指由相关的器件、仪器和测试装置有机组合而成的具有获取某种信息之功能的整体。为了准确的获得被测对象的信息，要求测试系统中的每一个环节的输出量与输入量之间必须具有一一对应关系。而且，其输出的变化能够准确地反映出其输入的变化，即实现不失真的测试。
激励装置
一个被测对象的信息总是通过一定的物理量－信号所表现出来。有些信息可以在被测对象处于自然状态时所表现出的物理量中显现出来，而有些信息却无法显现或显现的不明显。在后一种情况下，需要通过激励装置作用于被测对象，使之产生出我们要获取的信息载于其中的一种新的信号。
传感器
传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件。它包括敏感器和转换器两部分。敏感器一般是将被测量如温度、压力、位移、振动、噪声、流量等转换成某种容易检测的信号，而转换器则是将这种信号变成某种易于传输、记录、处理的电信号。
调理环节
信号的调理环节是把来自传感器的信号转换成更适合于进一步传输和处理的形式。这种信号的转换，多数是电信号之间的转换。如幅值放大，将阻抗的变化转换成电压的变化或频率的变化等等。
信号显示、记录环节
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贮测试的结果。
4、测试技术的发展动向
先进技术的发展日新月异，测试技术应该适应这种发展。根据先进制造技术发展的要求以及测试技术自身的发展规律，不断拓展着新的测量原理和测试方法，以及测试信息处理技术。
具体体现>>
就机械工程而言，测试技术在以下几个方面需要发展：
1）测量方式的多样化
2）视觉测试技术
3)尺寸继续向两个极端发展
测试技术的发展动向具体体现
（1） 传感器向新型、微型、智能型方向发展；
（2） 测试仪器向高精度、多功能、小型化、在线监测、性能标准化和低价格发展；
（3） 参数测量与数据处理以计算机为核心，使测量、分析、处理、打印、绘图、状态显示及故障预报向自动化、集成化、网络化发展。
测量方式的多样化
①多传感器融合技术在制造现场中的应用 多传感器融合是解决测量过程中测量信息获取的方法，它可以提高测量信息的准确性。由于多传感器是以不同的方法或从不同的角度获取信息的，因此可以通过它们之间的信息融合去伪存真，提高测量精度。
②积木式、组合式测量方法 增加测试系统的柔性，实现不同层次不同目标的测试目的。
③便携式测量仪器 如便携式光纤干涉测量仪、便携式大量程三维测量系统等，用于解决现场大尺寸的测量问题。
④虚拟仪器 虚拟仪器是虚拟现实技术在精密测试领域的应用，一种是将多种数字化的测试仪器虚拟成一台以计算机为硬件支撑的数字式的智能化测试仪器；另一种是研究虚拟制造中的虚拟测量，如虚拟量块、虚拟坐标测量机等。
⑤智能结构 它属于结构检测与故障诊断，是融合智能技术、传感技术、信息技术、仿生技术、材料科学等的一门交叉学科，使监测的概念过渡到在线、动态、主动的实时监测与控制。
视觉测试技术
视觉测试技术是建立在计算机视觉研究基础上的一门新兴测试技术。与计算机视觉研究的视觉模式识别、视觉理解等内容不同，视觉测试技术重点研究物体的几何尺寸及物体的位置测量，如三维面形的快速测量、大型工件同轴度测量、共面性测量等。它可以广泛应用于在线测量、逆向工程等主动、实时测量过程。
两个极端发展
两个极端就是指相对于现在测量尺寸的大尺寸和小尺寸。通常尺寸的测量已被广为注意，也开发了多种多样的测试方法。近年来，由于国民经济的快速发展和迫切需要，使得很多方面的生产和工程中测试的要求超过了我们所能测试的范围，如飞机外形的测量、大型机械关键部件测量、高层建筑电梯导轨的准直测量、油罐车的现场校准等都要求能进行大尺寸测量；微电子技术、生物技术的快速发展，探索物质微观世界的需求，测量精度的不断提高，又要求进行微米、纳米测试。纳米测量也多种多样，有光干涉测量仪、量子干涉仪、电容测微仪、X射线干涉仪、频率跟踪式法珀标准量具、扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM5、 测试技术的应用)、原子力显微镜(AFM)、分子测量机M3(molecular measuring machine)等。
视频点播区：
实时自动检测
综合监测系统
振动噪声监测
在化工上的应用
在吊装上的应用
振动筛
6、测试课程的学习要求
测试技术是一门综合性技术。现代测试系统常常是集机电于一体，软硬件相结合的，具有智能化、自动化的系统。它涉及到传感技术、微电子技术、控制技术、计算机技术、信号处理技术、精密机械设计技术等众多技术。因此，要求测试工作者具有深厚的多学科知识，如力学、电学、信号处理、自动控制、机械振动、计算机、数学等。
测试技术也是实验科学的分支，学习中必须理论学习与实验密切结合，以便得到基本实验技能的训练。
通过本课程的学习，要求学生能做到：
（1）掌握测试技术的基本理论，包括信号的时域和频域的描述方法、频谱分析和相关分析的原理和方法、信号调理和信号处理基本概念和方法；
（2）熟练掌握各类典型传感器、记录仪器的基本原理和适用范围；
（3）具有测试系统的机、电、计算机方面的总体设计能力；
（4） 具有实验数据处理和误差分析能力。
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