測試技術(shù)概述第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一測試技術(shù)概述二、測試系統(tǒng)的基本組成三、簡單的測試系統(tǒng)舉例五、測試技術(shù)的發(fā)展趨勢六、測試技術(shù)在工程技術(shù)領域中的應用四、測試技術(shù)的常用方法概述一、測試的重要作用和意義第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一隨著科技的發(fā)展，測試技術(shù)已經(jīng)形成了一門專門的技術(shù)科學。人們通過測試獲得客觀事物的定量概念，以掌握其運動規(guī)律。在某種意義上來說，“沒有測試，就沒有科學?！币驗槿祟惖母鞣N活動領域中都離不開測試。測試包含著測量和試驗兩大內(nèi)容。測量就是把被測系統(tǒng)中的某種信息，如運動物體的位移、速度、加速度檢測出來，并加以度量；試驗就是通過某種人為的方法，把被測系統(tǒng)所在的許多信息中的某種信息，用專門的裝置人為地把它激發(fā)出來，加以測量。因此，測試工作是人們認識客觀事物、掌握其內(nèi)在規(guī)律，從而利用并改造世界的重要手段。第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一1、產(chǎn)品檢驗和質(zhì)量控制的重要手段一、測試技術(shù)的作用與意義被動檢測主動檢測（在線檢測）質(zhì)量控制領域2、在大型設備安全經(jīng)濟運行監(jiān)測中得到廣泛應用故障監(jiān)測系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測保證設備和人員安全提高經(jīng)濟效益3、自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分生產(chǎn)過程：“物流”“信息流”控制管理數(shù)量狀態(tài)趨向檢測獲取信息分析判斷自動控制自動化：信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息傳送、信息執(zhí)行4、檢測技術(shù)的完善和發(fā)展推動著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步檢測手段水平?jīng)Q定科學研究的深度和廣度理論研究成果離不開必要的檢測手段第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一“機遇”號火星車拍攝火星土壤的顯微照片

“勇氣”號火星車發(fā)回的彩色照片美國勇氣號和機遇號火星探測移動機器人第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一生物醫(yī)學圖像分析醫(yī)學臨床診斷：X射線、B超、CT、核磁共振（MRI）醫(yī)學影像融合分析細胞個數(shù)統(tǒng)計

CT圖像自動檢測：染色體切片、癌細胞切片、超聲波圖象﹤第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一二、測試系統(tǒng)基本組成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號檢出部分）（信號變換部分）（分析處理部分、通信接口及總線）第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一1、信號檢出部分傳感器（Sensor）----執(zhí)行檢出功能的器件信號提?。ū粶y量）、傳輸（信號變換部分）特點：1）輸出量為電壓、電流、頻率2）輸出的電信號一般較微弱：電壓----毫伏級、微伏級；電流----毫安級、納安級3）輸出信號與噪聲混雜在一起----傳感器內(nèi)部噪聲傳感器的信噪比小、輸出信號弱----信號淹沒在噪聲中4）傳感器的輸出特性呈線性或非線性選擇：測量精度要求、被測量變化范圍、被測對象所處的環(huán)境條件以及對傳感器體積和整個檢測系統(tǒng)的成本等的限制電阻、電容、電感兩種：數(shù)字量、模擬量5）外界環(huán)境的變化會影響傳感器的輸出特性檢測系統(tǒng)中形式最多樣、與被測對象關聯(lián)最密切的部分第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2、信號變換部分檢出信號適合于分析和處理的信號信號調(diào)理電路阻抗變換----輸出阻抗很高時；電壓/電流（V/A）轉(zhuǎn)換----需要電流輸出時；目的：4）簡化后續(xù)系統(tǒng)的組成2）消除或抑制傳感器輸出量中的無用信號3）提高測量、分析的準確度信號放大----輸出信號微弱時；噪聲抑制----信號淹沒在噪聲中；模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換----需要輸出數(shù)字信號時1）對傳感器的輸出量變換成易于處理或放大的量第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一3、分析處理部分功能：管理不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換不斷注入新內(nèi)容----檢測系統(tǒng)的研究中心通用標準接口---不同的系統(tǒng)尤其是不同廠家的產(chǎn)品能夠互聯(lián)4、通信接口與總線部分計算機系統(tǒng)----強大問題分析能力、復雜系統(tǒng)的實時控制自動化、智能化USB、IEEE-488、RS-232（串行）、并行總線：傳送數(shù)字信號的公共通道----信號線的集合RS-232C、VXI、Centronics（并行）（硬件系統(tǒng)）（規(guī)范、結(jié)構(gòu)形式）接口---分系統(tǒng)和上位機之間/分系統(tǒng)之間交換信息﹤第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一當機床主軸徑向跳動時，相當于兩極板間的極距d發(fā)生變化，其電容也發(fā)生變化。只要測得此電容的變化，就能間接知道車床主軸的徑向跳動的量值。電容式位移測量儀是將傳感器測得的電容的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，并進行濾波放大等處理。計算機則通過A／D轉(zhuǎn)換卡，將測得的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再經(jīng)過分析處理后，將結(jié)果通過所需要的圖形成文字顯示出來．也可以打印出來。三、簡單的測試系統(tǒng)舉例第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一簡單來說，測試系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置三部分組成

傳感器將被測物理量(如噪聲,溫度)檢出并轉(zhuǎn)換為電量，中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進行信號分析，顯示記錄裝置則測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其它自動控制裝置。

信息轉(zhuǎn)換信息提取﹤第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一四、測試技術(shù)的常用方法概述選擇：被測量的性質(zhì)、特點和測量任務要求分類：（1）按測量手段：直接測量、間接測量（2）按測量值的獲得方式：偏移法測量、零位法測量、差分式測量（3）按傳感器與被測對象是否直接接觸：接觸式測量、非接觸式測量（4）根據(jù)對象變化的特點：靜態(tài)測量、動態(tài)測量1、直接測量與間接測量直接測量----與同類基準進行簡單的比較以得到被測量線紋尺----物體尺寸、天平----物體重量間接測量----被測量無法或不易進行直接測量自變量目標變量負載電阻功率=電壓電流（關系）（直接測量）第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2、偏移法與零位法測量1）偏移法---完全從被測量中獲得信號轉(zhuǎn)換所需能量例：彈簧秤2）零位法---不從信號源獲得能量作用：測量原理線性化、提高靈敏度結(jié)構(gòu)：對稱結(jié)構(gòu)的兩個傳感器，被測量反對稱作用在兩個傳感器上（常見檢測結(jié)構(gòu)形式）高精度測量例：天平稱量物體測量誤差3、差分式測量消除干擾的影響2第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一4、隨動跟蹤測量---基于零位法的測量例：高精度電子秤、伺服加速度計、高精度壓力傳感器自學習能力---神經(jīng)網(wǎng)絡模擬某種非線性映射---智能化檢測的標志之一高精度測量5、主動探索與信息反饋型檢測自適應能力改變傳感器的工作溫度傳感器的靈敏度被測對象傳感器信息處理檢測結(jié)果通過學習不斷調(diào)整連接強度問題最優(yōu)解調(diào)整對象的位置、姿態(tài)使檢測結(jié)果具有確定性信號特征辨析第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一最常用的測試方法—電測法

在各種測量中，大量的參量很難用直接測量的方法獲得，需要將它們的變化轉(zhuǎn)換成另外某些參的變化，然后對轉(zhuǎn)換后的參量進行測量。測量的方法可以用機械方法、光學方法、電學方法和聲學方法等等。隨著微電子技術(shù)、半導體超大集成器件的發(fā)展．特別是微型電子計算機技術(shù)的成熟，極大的推進了測試技術(shù)的進步，對電量的測量技術(shù)已達到比較完美的程度。由于它的高精確度、高靈敏度、高響應速度，以及低功耗、結(jié)構(gòu)小、可以速續(xù)測量、自動控制和可以方便地與計算機接口等連接，使之達到了用機械方法和一般光學方法測量時很難達到的水平，致使電測法(把被測的非電量變換成電量后，再加以測量)在動、靜態(tài)測量中得到了廣泛的應用。第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一用電測方法測試時有以下優(yōu)點：

(1)可以將許多不同的非電量轉(zhuǎn)換成電量加以測量，從而可以使用相同的測量和記錄顯示儀器。

(2)輸出的電量信號可以作遠距離傳輸，有利于遠距離操作和自動控制。

(3)采用電測法可以對變化中的參數(shù)進行動態(tài)測量，因此可以測量和記錄其瞬時值及變化過程。

(4)易于用許多后續(xù)的數(shù)據(jù)處理分析儀器，特別是與電子計算機連接。從而能夠?qū)碗s的測量結(jié)果進行快速的運算分析處理，以及提供反饋控制。﹤第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一五、測試技術(shù)的發(fā)展趨勢測試技術(shù)重要手段相關學科：物理、化學、數(shù)學、生物學、材料科學等等新的檢測理論、方法和技術(shù)手段1、傳感器水平的提高光纖傳感器、液晶傳感器、壓敏傳感器（以高分子有機材料為敏感元件）化學傳感器、微生物傳感器、仿生傳感器（代替視覺、嗅覺、味覺和聽覺）以及檢測超高溫、超高壓、超低溫和超高真空等極端參數(shù)的新型傳感器1）新原理、新材料、新工藝新功能傳感器2）新領域、新需求新型傳感器科學研究形成推動實驗研究和發(fā)展第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一3）傳感器向著高精度小型化和集成化方向發(fā)展微電子技術(shù)---多個同類型傳感器集成在一個芯片或陣列上②一體化：將傳感器和后續(xù)的處理電路集成一體③微型化：微米/納米技術(shù)、MEMS技術(shù)體積微小、重量輕微特點：點測量平面/空間測量例：電荷耦合器件（CCD）----光敏元陣列數(shù)碼相機多功能傳感----不同功能的傳感器集成化①集成化：特點：一個傳感器可以同時測量不同種類的多個參數(shù)例：測量血液中各種成分的多功能傳感器特點：減少干擾，提高靈敏度，方便使用；可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理（傳感器和數(shù)據(jù)處理電路集成）2、測試系統(tǒng)由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展以計算機為中心的檢測系統(tǒng)復雜對象或系統(tǒng)的多路、多參數(shù)檢測；數(shù)據(jù)存貯、傳輸、處理或復雜分析加工；故障診斷﹤第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一六、測試技術(shù)在工程技術(shù)領域中的應用領域：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天、軍事等(1)零件的識別與定位1、工業(yè)檢測■自動連接引線、對準芯片和封裝；■自動安裝部件，自動焊接或自動切割加工、自動澆注系統(tǒng)等。(2)零件尺寸的在線測量鋼板厚度的在線測量

(3)零件外觀及內(nèi)部缺陷檢測(5)產(chǎn)品標識、編碼識別商品條碼、印鑒、標簽(4)產(chǎn)品分類、分組蘋果分級、分色、配色第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一“手-眼”定位：兩個攝像機---兩幅平面圖像---三維場景信息用于：目標識別、道路識別、障礙物判斷、主動導航、自動視覺導航無人駕駛汽車、無人駕駛飛機、無人戰(zhàn)車、探測機器人實例：美國Sojourner系列和Rocky系列火星探測移動機器人2、機器人密歇根大學的機械手裝配模型香港理工AGV模型第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一交通---車輛識別、牌照識別、車型判斷、車輛監(jiān)視、交通流量檢測安全---指紋判別與匹配、面孔與眼底識別、安全檢查（飛機、海關）監(jiān)視---超市、商店防盜、銀行監(jiān)控，停車場、電梯閉路電視5、軍事與國防：4、監(jiān)控、安防、交通管理：超低空雷達、超視距雷達、導彈制導、導彈導航、地形匹配單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)、戰(zhàn)場遙測、夜視儀、聲納成象6、辦公與家電：辦公設備---數(shù)碼復印機、掃描儀、傳真機、繪圖儀家用電器---數(shù)碼攝像機、數(shù)碼照相機、可視電話、可視門鈴3、遙感圖像分析：衛(wèi)星遙感圖像---氣象衛(wèi)星（紅外成象---云圖---氣象狀況）資源衛(wèi)星（多光譜成象----地質(zhì)、礦藏、森林、災害）海洋衛(wèi)星（合成孔徑雷達成象---海洋、海浪、海灘）航空攝影圖像---（多目成象--