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主讲人：于晓光（多媒体教学课件）2002~2006年省校优秀课程2007~2010年省校精品课程课程建设情况1、“机械工程测试技术课程体系改革”1998年获冶金部教学成果三等奖；2、《机械工程测试技术》课程2002年获辽宁省优秀课程；3、《机械工程测试技术》课程2007年获辽宁省精品课程；4、“机械工程测试技术课程教学内容、环节和模式的优化全面提高学生综合素质”教改项目，2005获辽宁省第五届教学成果一等奖。5、2009年获辽宁省第六届教学成果二等奖;6、机械工程测试与数据处理》教材获中国冶金教育优秀教材三等奖。课程特色（1）机械工程测试技术课程综合改革，强化精品工程建设。在多年课程改革实践中，在教学内容、环节和教学模式等方面进行了一系列成效显著的改革和实践探索，优化了教学内容、方法、教学环节和教学模式，努力构建基于课堂理论教学、综合创新实验、第二课堂和科技活动及各种竞赛的立体化教学模式，将课堂·实验室·生产现场·有机地结合起来，形成完整的理论与实验教学体系，更加突出了培养学生综合素质和能力的主旋律，形成了自己独特的鲜明特色，长期保持精品的课称号，辐射作用明显。（2）实验教学改革力度大，效果明显。建立了比较稳定的、形式多样的、有自己特色的实验教学体系，即全面更新、开发多种高水平实验项目，调整增加了设计性和综合性实验，全面实现开放式实验，同时还率先开展了局域网络实验教学，先后指导学生设计制作了多台套实验装置，填补了国内该类实验装置的空白。实验室面向学生开放图30智能控件化单通道FFT分析仪局域网络实验系统学生动手制做的仪器和设备自制GJ-Ⅱ电阻应变仪12台为学校节省3万多元教师指导学生动手设计制造的“机械故障诊断综合实验台”填补国内该实验装置的空白荣获全国挑战杯三等奖学生在“机械设备故障诊断综合实验系统”做实验学生创新成果用于学生的实验教学中自制转炉及其自动控制装置填补国内该实验装置的空白高炉炉顶无料钟布料及控制装置学生自制实验室装置部分展示（3）建好第二课堂，培养学生综合能力成效显著。常年坚持带领学生深入企业生产现场，真刀真枪进行实际操作技能训练，建立比较稳定的第二课堂，同时积极带领学生开展科技创新活动，充分发挥学生们的想象力和创造力，注重综合能力培养、注重实践应用，取得了丰硕成果，获得了多项省和国家级的各种奖励。学生在鞍钢线材厂、大型厂等进行现场教学第一章绪论机械工程测试技术的重要性、作用、目的、任务《机械工程测试技术》课程的内容、特点、要求机械工程测试技术组成环节、发展趋势机械工程测试技术的重要性机械工程测试技术作用机械工程测试技术目的机械工程测试技术任务《机械工程测试技术》课程的内容《机械工程测试技术》课程特点《机械工程测试技术》课程要求教材参考教材21世纪高等学校机械设计制造及其自动化专业系列教材机械工程测试技术基础机械量各种参数测量应用信号分析与处理☻第一章绪论☻第二章测试信号及频谱☻第三章测试仪器静特性及误差☻第四章测试仪器动特性及误差☻第五章机械量测试系统的基本环节☻第六章应变片测试技术基础☻第七章应力与外力测量☻第八章常用传感器☻第九章振动测量☻第十章信号处理机械工程测试技术课程是机械类专业的主干课程和学位必修课程之一。机械工程测试技术在国民经济的各个领域得到广泛的应用，已成为人类社会进步的一个重要基础技术。也是机械工程师必须掌握的重要基础技术。首先观看测试技术的应用实例。一般测试系统的组成框图被测对象传感器信号调理信号处理显示记录观察者激励装置反馈、控制自动化防空系统简图通信系统计算中心控制系统武器雷达目标自动化轧钢系统简图计算中心控制系统通信系统测力计测厚仪轧辊钢板v信息、新材料、新能源三技术的鼎足结构信息新能源新材料空间海洋生物通信传感计算机激光微电子图2-3生产过程自动化系统模型框图目标数据人-机接口数据显示变换通信系统输入设备计算机主系统输出设备显示打印指令通信系统通信系统控制系统生产过程监测系统数据处理切削过程刀具磨损是监控系统放大变换识别控制系统刀架传感器正向通道反向通道切削过程颤振的检测识别与控制系统主轴调速涡流传感器电荷放大器滤波微型机在线信号分析系统位移计A/DZ-80串板机D/A进给系统刀架加速度计GDJY—Ⅰ型钢丝绳断丝检测仪工作原理示意图Ｈａｌｌ元件放大滤波A/D计算机HHF-212热轧机钢板厚度检测仪框图前置放大光电倍增管闪烁体钢板射线源主放大器鉴别器分频器成形器数字显示直流放大对数积分跟随器自动调节超声波测厚仪工作原理发射电路扫描电路主控主放大器标记发生器探头试件示波器声发射检测仪工作原理放大滤波主放大整形计数记录时基GZ-1型激光干涉测振仪原理框图光电倍增管光电放大器计数器双线示波器功率放大器信号发生器频率计激光器参考镜测量镜振动台分光镜传光型光纤传感器调制器光源入射光纤出射光纤输出光谱、化学、荧光、射线等多普勒、光纤、粒子运动强度遮挡光纤偏振态光纤红外测温仪原理光学系统前置放大选频放大末级放大指示记录光栅盘补偿电阻检测电阻电源调制数字信号处理系统预处理A/D转换数字信号处理器或计算机预处理A/D转换结果显示X(t)y(t)钢带运动速度的非接触测量时间延迟相关器输出确定输油管裂损位置电机振动的测量与谱图电荷放大器电荷放大器电荷放大器转子的振动监测系统测量与适调线路LXR基频检测器数据巡回检测与采集系统实时频谱仪电子示波器函数记录仪数字绘图仪打印设备多通道此带记录仪机械工程测试技术第一章绪论一、测试技术在机械工程中的作用二、测试系统的组成四、对大家的几点要求三、机械工程测试技术课讲授内容绪论人类对客观世界的认识和改造活动总是从测试工作开始的。人类早期在从事生产活动时已经开始对长度、时间、重量等量进行测量，但当时的测试手段及方法现在看来是极为简单的，极为粗糙的。如……秦始皇在建立统一的中央政权后，立即建立了统一的度量衡制度，这也说明了恰当的测试工作对于发展生产和社会交往是非常重要的。但当时生产力水平决定了测试的能力仅仅是静态量的测量，以确定被测物属性量值为目的的全部操作。那么测试的基本概念是什么呢？测试的基本任务就是获取有用的信息，它是测量和试验的综合，换句话来说就是测试是具有有试验性质的测量。在测试技术的发展史中，应着重提一下伽利略，伽利略不满足于古代思想家对宇宙进行哲理性的定性描述，主张根据观测和实验，对自然界的运动规律进行定量描述，所以我们认为是伽利略开创了实验科学。对于测试技术来说，实验是非常重要的。因为工程技术中的研究对象往往十分复杂，有些问题至今还难以进行完善的理论分析和计算，必须靠实验来解决问题，通过测试工作积累原始数据。这项工作是工程设计和研究中很艰巨的，也是很重要的一项工作。机械工业在国民经济中占着举足轻重的地位，它担负着为国民经济各部门提供装备的任务。随着我国的改革开放，机械工业面临着更新产品、革新生产技术、改善经营管理、提高产品质量，提高经济效益和参与国际市场竞争的挑战，要想迎接上述挑战，测试技术是一项基础技术。一、测试技术在机械工程中的作用二、测试系统的组成四、对大家的几点要求三、机械工程测试技术课讲授内容一、测试技术在机械工程中的作用随着机械工业的迅速发展，对测试技术这项基础技术提出了越来越高的要求。在工业生产中，测试技术的重要作用可归纳为如下几个方面：1、做为企业，为了增加产量，提高质量，减少消耗，降低成本，需要对生产全过程进行检测；2、为了延长设备的使用寿命，使设备处于最佳的运行状态，也对我们提出了新的课题，就是要对设备进行状态监测；3、随着在工厂开展现代化的维修管理，设备维修已逐步由预知维修及故障诊断取代以前的定期维修；4、原有设备的设计改造及挖潜革新，也需要测试，取得必须的资料和指标；（例）5、新设备的安装调试，也大多需要测试来对其性能指标进行检验。特别是近代工程技术中广泛应用着自动控制技术越来越多地运用测试技术，测试装置已成为控制系统的重要组成部分。测试技术也与我们的生活息息相关。日常生活用具如汽车、家用电器等方面也都离不开测试工作，如汽车测速测油位、电冰箱的测温装置、洗衣机的测温测水位装置、计算机电视机手机中的信号的发射接收及信号的分析处理等。因此，对于我们机械类专业开设机械工程测试技术这门课是必须的。二、测试系统的组成从广义上来讲，测试系统包含的面极为广泛，主要有：试验设计、模型理论、传感器技术、信号的传输加工处理、误差理论、控制工程、系统辨识、参数估计、预测预报等。但从狭义上来讲，测试系统一般有以下几个环节构成：图0-1测试系统框图被测对象观察者传感器传输信号调理信号处理显示记录激励装置反馈、控制被测对象观察者传感器传输信号调理信号处理显示记录激励装置反馈、控制传感器受被测量的直接作用后能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出。其输出通常是电信号。信号调理环节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。这时的信号转换，在多数情况下是电信号之间的转换。例如，将幅值放大、将阻抗的变化转换成电压的变化等等。被测对象观察者传感器传输信号调理信号处理显示记录激励装置反馈、控制信号处理环节接受来自调理环节的信号，并进行各种运算、滤波、分析，将结果输至显示，记录或控制系统。被测对象观察者传感器传输信号调理信号处理显示记录激励装置反馈、控制信号显示、记录环节以观察者易于认识的形式来显示测量的结果，或者将测量结果存储，供必要时使用。被测对象观察者传感器传输信号调理信号处理显示记录激励装置反馈、控制激励使系统能够产生充分表征我们所要的信息而且又方便检测的信号，如常见的振动激励。被测对象观察者传感器传输信号调理信号处理显示记录激励装置反馈、控制从框图中我们可以看出，测试技术一项综合性技术，要想做好测试工作需要综合运用多种学科的知识，同时应密切注意新技术的发展，时时对新技术加以运用。测试技术内容非常广泛，对于我们本科生来说只能讲授基本理论知识，打下基础，有了坚实的基础，以后再提高。三、机械工程测试技术课讲授内容机械工程技术这门课是一门技术基础课。通过学习，要求大家掌握以下几个方面的知识：1、掌握信号的时域、频域描述方法，对信号的频谱要概念明确，掌握数字信号分析初步；2、掌握测试装置的静、动态特性的评价方法和不失真条件，掌握一阶、二阶系统的动态特性及评价方法，最后达到正确选择仪器的目的；3、了解常用传感器、常用的信号调理电路及记录仪器的工作原理及性能，并合理设计和选用；4、通过对测力、测振（及测温）的学习，对于动态测试的基本问题有一个完整的概念，为学习相关的机械工程测试技术知识打下坚实的基础。5、如果时间允许介绍一下CAT（ComputerAidedTest）知识。四、对大家的几点要求1、按时上课，勿旷课、迟到、早退；2、按时交作业及实验报告，并要求独立完成；3、上课认真听讲，勿影响他人；4、按时做实验，认真预习，更不允许让同学替代。强调一点：本课为必修课。本门课程综合性强，涉及的知识面广，希望大家能认真学习。机械工程测试技术第二章第一节、信号的分类第二节、周期信号与离散频谱第四节、随机信号第三节、瞬变非周期信号及其连续频谱第二章信号和频谱第二章信号和频谱在生产实践和科学实验中,经常需要进行测试。而测试工作的第一项任务就是将所需要的信息转变为易于传输、记录和分析的信号，被转换的信息常常状态、运动特征等信息，而这里所说的易于传输、分析、记录的信号就是我们常见的电信号。这也就是说，信号是信息的载体，在信号中包含了有用的信息。通过对信号的分析研究来得到我们所需的信息。第一节信号分类有关静、动态测量以及静、动态性能指标等问题将在后面进行讲解。本节有关静动态（实验）数据的比较请自阅一下。我们主要研究的是动态信号。一、静动态（实验）数据的比较如何理解信号？信号到底是什么？信号：随时间或空间变化的物理量，信号是信息的载体，信息是信号的内容，并依靠信号实现传输电、光、声、力、温度、压力、流量等。其中电信号易于变换、处理和传输，测试技术中往往将非电信号转换为电信号进行测量。这也是常常将这门课称之为“电测技术”的原因。二