機(jī)械工程測試技術(shù)課程日期:目錄CATALOGUE02.傳感器技術(shù)應(yīng)用04.典型測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)05.數(shù)據(jù)采集與分析01.測試基礎(chǔ)理論03.信號(hào)處理技術(shù)06.工程案例實(shí)踐測試基礎(chǔ)理論01測試系統(tǒng)組成原理測量傳感器將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，是測試系統(tǒng)的核心部分，常見的傳感器有電阻應(yīng)變片、熱電偶、光柵等。01信號(hào)調(diào)理電路對傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、線性化等處理，以滿足后續(xù)采集和處理的需求。02數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、顯示等操作，通常由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、軟件等部分組成。03信號(hào)分類與特性分析信號(hào)類型根據(jù)信號(hào)的時(shí)間特性和頻率特性可分為確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)，其中確定性信號(hào)又可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)。信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性指信號(hào)隨時(shí)間變化的特性，如上升時(shí)間、下降時(shí)間、峰值時(shí)間等，對于動(dòng)態(tài)測量和控制系統(tǒng)具有重要意義。信號(hào)的頻域描述通過傅里葉變換將時(shí)間域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域信號(hào)，描述信號(hào)的頻率成分和分布，常用于頻譜分析、濾波設(shè)計(jì)等。測量誤差與精度控制誤差來源測量誤差主要來源于儀器誤差、環(huán)境誤差、方法誤差等方面，需要在測量過程中進(jìn)行控制和修正。精度控制方法包括校準(zhǔn)、重復(fù)測量、誤差傳遞分析等，通過一系列的操作來減小誤差，提高測量精度。不確定度評定對于無法準(zhǔn)確測量的誤差，可以通過不確定度評定來估計(jì)誤差的范圍和可信度，從而合理地評價(jià)測量結(jié)果的可靠性。傳感器技術(shù)應(yīng)用02應(yīng)變式傳感器原理通過測量電阻值的變化來推算被測物體的應(yīng)變情況。電阻應(yīng)變片的工作原理電橋電路的原理與應(yīng)用，信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換技術(shù)。應(yīng)變片測量電路金屬電阻應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片、特殊材料應(yīng)變片等。應(yīng)變片的種類與特點(diǎn)010302精度高、測量范圍廣，但易受溫度等干擾因素影響。應(yīng)變式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)04光電與壓電傳感器選型光電傳感器工作原理光電效應(yīng)、光敏電阻、光敏二極管等原理介紹。01壓電傳感器工作原理壓電效應(yīng)、壓電材料的選擇與應(yīng)用。02傳感器選型考慮因素測量范圍、精度、靈敏度、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性等。03典型應(yīng)用場景光電傳感器在光電檢測、測量與控制中的應(yīng)用；壓電傳感器在力學(xué)量測量、振動(dòng)監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用。04溫度傳感器校準(zhǔn)振動(dòng)傳感器校準(zhǔn)校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)規(guī)程與校準(zhǔn)周期等。校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)規(guī)程與校準(zhǔn)周期等。溫度與振動(dòng)傳感器校準(zhǔn)校準(zhǔn)證書與校準(zhǔn)報(bào)告校準(zhǔn)結(jié)果的記錄、校準(zhǔn)證書的格式與內(nèi)容、校準(zhǔn)報(bào)告的編寫要求等。校準(zhǔn)后的傳感器應(yīng)用校準(zhǔn)后的傳感器在溫度與振動(dòng)測量中的應(yīng)用，以及如何保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。信號(hào)處理技術(shù)03時(shí)域/頻域轉(zhuǎn)換方法傅里葉變換將信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，分析信號(hào)的頻率成分和頻譜特性。拉普拉斯變換在復(fù)數(shù)平面上對信號(hào)進(jìn)行變換，能夠處理連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)。小波變換對信號(hào)進(jìn)行多尺度分析，同時(shí)提供時(shí)域和頻域信息，適用于非平穩(wěn)信號(hào)。濾波與降噪技術(shù)實(shí)踐通過濾除高頻噪聲，平滑信號(hào)，保留低頻成分。低通濾波只允許某一特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過，濾除其他頻率成分。帶通濾波通過濾除低頻噪聲，突出信號(hào)中的高頻成分。高通濾波010302根據(jù)信號(hào)和噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，自動(dòng)調(diào)整濾波器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳濾波效果。自適應(yīng)濾波04信號(hào)特征提取算法峰值檢測相位檢測能量檢測頻域特征提取通過尋找信號(hào)中的峰值，確定信號(hào)的重要特征點(diǎn)。通過計(jì)算信號(hào)的相位，提取信號(hào)的周期性和相位信息。通過計(jì)算信號(hào)的能量或幅值，判斷信號(hào)的存在和強(qiáng)度。在頻域中提取信號(hào)的譜密度、頻譜峰值、頻帶能量等特征，用于信號(hào)分類和識(shí)別。典型測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)04振動(dòng)測試系統(tǒng)用于測量機(jī)械結(jié)構(gòu)在振動(dòng)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，包括加速度計(jì)、位移傳感器等。聲學(xué)測試系統(tǒng)測量聲音在空氣中的傳播特性及材料的聲學(xué)特性，包括傳聲器、聲學(xué)傳感器等。壓力測試系統(tǒng)測量流體或氣體中的壓力變化，包括壓力傳感器、壓力表等。應(yīng)力測試系統(tǒng)測量機(jī)械部件的應(yīng)力分布情況，通常采用應(yīng)變片、應(yīng)力計(jì)等。機(jī)械量動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)無損檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)利用X射線或伽馬射線穿透材料的能力進(jìn)行缺陷檢測，適用于金屬、玻璃等材料的檢測。射線檢測渦流檢測磁粉檢測利用超聲波在材料中的傳播特性進(jìn)行缺陷檢測，適用于金屬、塑料等材料的檢測。利用渦流在導(dǎo)電材料中的感應(yīng)效應(yīng)進(jìn)行缺陷檢測，適用于金屬材料的表面和近表面缺陷檢測。利用磁場和磁粉對材料表面缺陷進(jìn)行檢測，適用于鐵磁性材料的表面缺陷檢測。超聲波檢測多傳感器融合方案數(shù)據(jù)融合技術(shù)傳感器信號(hào)處理技術(shù)傳感器優(yōu)化布置故障診斷技術(shù)將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高測試的準(zhǔn)確性和可靠性。根據(jù)測試需求和機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，優(yōu)化傳感器的布置方案，以獲得最佳的測試效果。對傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、轉(zhuǎn)換等處理，以提高信號(hào)的質(zhì)量和可靠性。利用多傳感器融合方案進(jìn)行故障診斷，提高診斷的準(zhǔn)確性和快速性。數(shù)據(jù)采集與分析05采樣定理應(yīng)用規(guī)范采樣定理的概念介紹采樣定理的基本原理，包括頻率域和時(shí)域的關(guān)系。01采樣定理的應(yīng)用詳細(xì)講解如何在實(shí)際工程中應(yīng)用采樣定理，包括采樣頻率的選擇和信號(hào)重建的方法。02采樣定理的局限性分析采樣定理在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問題，如失真、混疊等。03數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)方法數(shù)據(jù)可視化概述介紹數(shù)據(jù)可視化的基本概念和重要性。常用的數(shù)據(jù)可視化方法列舉并解釋常用的數(shù)據(jù)可視化方法，如折線圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖等。數(shù)據(jù)可視化軟件工具介紹常用的數(shù)據(jù)可視化軟件工具，如MATLAB、Python等，并說明其特點(diǎn)和適用范圍。虛擬儀器平臺(tái)操作虛擬儀器概述介紹虛擬儀器的基本概念和優(yōu)點(diǎn)。虛擬儀器的構(gòu)建詳細(xì)說明如何根據(jù)實(shí)際需求構(gòu)建虛擬儀器，包括選擇合適的硬件和軟件。虛擬儀器的應(yīng)用實(shí)例列舉幾個(gè)虛擬儀器在機(jī)械工程測試中的實(shí)際應(yīng)用案例，并說明其使用方法和效果。工程案例實(shí)踐06工業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測振動(dòng)分析壓力測量溫度監(jiān)測噪聲分析通過傳感器對設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集和分析，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障情況。利用紅外測溫等技術(shù)手段，對設(shè)備的溫度進(jìn)行監(jiān)測和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的過熱問題。采用壓力傳感器等設(shè)備，對設(shè)備的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以確保設(shè)備在安全范圍內(nèi)運(yùn)行。通過對設(shè)備運(yùn)行時(shí)的噪聲進(jìn)行采集和分析，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和潛在故障。車輛性能測試場景動(dòng)力性能測試在不同工況下測試車輛的動(dòng)力性能，包括加速性能、最大速度等。01制動(dòng)性能測試通過模擬不同制動(dòng)情況，測試車輛的制動(dòng)性能和穩(wěn)定性。02操控穩(wěn)定性測試在不同道路和條件下測試車輛的操控穩(wěn)定性，包括轉(zhuǎn)向、側(cè)滑等。03舒適性測試測試車輛在不同路面和速度下的舒適性，包括減震性能和噪音水平等。04智能裝備測試驗(yàn)證