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40学时+8学时实验★学时分配课内36学时，作业复习4学时★成绩平时成绩20--30%考试成绩70--80%★自我介绍任永强手机：13092311128qq：371430199信箱：ryq71544@sina.com1.《工程测试与信息处理》，卢文祥、杜润生，华中科技大学出版社，2002.42.《检测理论及其应用》，朱麟章等，机械工业出版社，19963.《在线检测技术》，邓善熙，机械工业出版社，19954.《现代测试系统》，刘文彦等、国防科技大学出版社，19955.《微计算机检测技术及应用》，王俊省等，电子工业出版社，19966.《现代测控技术与智能仪器》，杨欣荣等，湖南科学技术出版社，1996★参考文献第一节测试、信息和信号的概念测试(MeasurementandTest)——具有试验性质的测量。第一章绪论信息(Information)——一般可理解为消息、情报或知识。比如：各种媒体传播的消息、军事情报、书本上的各种知识等。信号(Signal)——传输信息的载体，信息蕴涵于信号之中。单位及量纲1.工程测试及信号处理——指从传感器等敏感元件获得初始信息，再用一定设备手段进行分析处理的过程。包括了信号的的获取、传输、转换、处理、分析、显示及应用等过程。第一章绪论★注意：信号通常可以分为电信号和非电信号，比如：力、位移、加速度温度等属于非电信号，而电压、电流、电荷、数字信号即为电信号。测试中通常将非电信号转换为电信号，目的是：①有利于远距离传输；②有利于记录存贮；第二节测试技术及信号分析的基本内容第一章绪论③有利于动态测量；④有利于数据处理和分析★往往测试信号中包含了有用信号和干扰信号但有用信号和干扰信号是相对而言的。★“信号处理”与“信号分析”的区别：①通常把研究信号的构成和特征值称为信号分析，它对信号本身的信息结构没有影响。②把信号经过必要的加工变换，以便获得有用信息的过程称为信号处理。通常可能改变信号本身的信息结构。２.测试技术及信号处理的内容和过程：信息源传感器转换及传输结论输出分析处理记录存贮噪声（干扰信号）噪声噪声第一章绪论3.测试系统组成•传感器—一从被测对象中接受能量信息，把某种或多种信息从被测系统中检括出来，并将它转换成电信号输出的装置。它是获得信息的手段，在整个测试系统中占有首要地位。•变换及测量装置—把传感器送来弱的电信号变换放大成具有一定功率的电压、电流等信号输出推动下一级的记录和显示及分析处理装置，有时也兼作测量。根据变换及测量装置的类型和测量结果的要求不同，有时进行必要的信号变换，如低频信号或近似直流信号，为了传输方便、需要将其调制成高频信号，有时为了与计算机接口方便，将模拟信号变换成数字信号或其它形式。所以变换及测量装置的形式类别很多、一般包括有阻抗变换器、前置放大器、电桥电路、调制／解调电路、模数转换电路等组成。•记录、显示装置和数据分析处理装置——它的作用是把变换及测量装置送来的电量信号不失真地记录和显示，而记录和显示的方式一般又分为模拟和数字两种显示、记录。有时可以在一个装置中同时实现记录和显示，如电子记忆示波器。在许多情况下，不仅需要被测参数的平均值或有效值，而且还需要它的瞬时值和变化的过程。用显示器无法达到此目的，特别是对动态测试结果的频谱分析、幅值诺分析、能量谱分析等，这时必须使用记录装置将信号记录、存贮在存贮介质中(纸、磁带、磁盘)，然后对测试记录的数据进行处理、运算、分析等，如大量数据，还进行数理统计分析实验曲线的拟台，以及动态测试数据的谱分析等。•激励装置——它的作用是人为地模拟某种条件，把被测系统中的某种信息激发出来，以便检测，如用激励器作用在机械装置上，然后把机械结构产生的振动幅值、应力变化等信息激发出来，由后序装置检测后对它的性能进行分析研究。•被测参数：物理量、化学量、生物量…等•参数检测：含有检查、测量、测试的参数测量。•检测装置：为实现参数检测组建的软硬件系统。•检测技术：以研究信息的提取、转换、处理为理论和技术的一门应用技术学科。检测装置的发展历程第一代检测装置：以物理学原理为基础。如指针式仪表、温度计、天平、游标卡尺、千分尺等。第二代检测装置：以电子管、晶体管为基础，处理模拟电信号。如模拟示波器、温度测量显示仪等。第三代检测装置：数字集成电路与模拟放大器等，具有信号处理功能的仪器仪表。显示仪表、万用表、信号发生器、示波器等。第四代检测装置：以微处理器为核心的智能化仪表。各种智能仪器仪表、波形存储示波器等。•最新一代：虚拟仪器和现场总线仪表。•检测技术、计算机技术与网络技术深层结合的产物。•虚拟军事训练设备、现场多参量多点检测。对检测装置的基本要求•1、能实现多参数、多点检测；•2、动态参数测量，系统的频带宽；•3、实时性要求高的系统，能够实现快速信号处理；•4、具有数据通信能力；•5、能够实现测控网络化。３.信号分析的经典方法：有时域分析法和频域分析法①时域分析（波形分析）是信号幅值随时间变化的图形或表达式分析。②频域分析：把信号的幅值、相位或能量变换为频率表示的函数。进而分析信号的频率特性。如幅值谱、相位谱、功率谱等。第一章绪论第三节测试技术及信号分析的发展概况★测试技术与信号分析中的两个核心技术是：传感器技术和信号分析技术１.传感器技术发展概况：早期的传感器包括：①利用物理学定律所构成的“结构型”传感器——利用结构的变化反映待测量的变化。②利用物质特性构成的“物性型”传感器——利用物性的变化反映待测量的变化。第一章绪论现阶段，传感器正朝着多功能、集成化、智能化方向发展。特别是传感器与计算机结合产生了智能传感器。传感器人的感官计算机人的大脑智能①感知：信息的获取②思维：信息的处理③行为：信息的利用（反馈控制）第一章绪论２.信号分析技术的发展50年代前模拟信号分析方法为主50年代后数字信号分析方法逐渐成为主流随着电子计算机技术的飞速发展，数字分析方法在运算速度、精度与经济性等方面得到了大幅度地提高和改进。现代信号分析技术的发展目标：①在线实时能力的进一步提高。②分辨率和运算精度的提高。第一章绪论③扩大和发展新的专用功能芯片。④专用机的结构小型化，性能标准化，低廉化。3.虚拟仪器(VirtualInstrument)的发展。虚拟仪器是计算机技术和测试仪器技术共同发展的产物——借助一定的模块化功能插卡和软件模块来完成传统的测试功能。它的功能可以根据用户要求设置和定制。被认为是二十一世纪测试仪器的主流发展方向。第一章绪论第四节测试技术在机械工程中的作用测试技术在机械工程中的应用主要表现在：１.监视设备运行过程，告诉人们是否处于最佳工况，或诊断设备故障的部位和性质。２.测定工况参数，用以控制生产过程，使其达到最佳状态，即所谓的以信息流控制物质流和能量流。３.工程过程的实验分析。用以优化设计、分析和评价。第一章绪论例1感温、感烟火灾报警系统集控器1中央监控监控系统组成框图探头11探头12探头1N串行总线现场总线房间中安装一对智能感温、感烟探头，负责检测温度、浓度信号，输出温度、浓度信号通过串行通讯线送入集控器，具有超限报警。楼道集控器：负责信号汇总，汇总各房间的温度和浓度信号，并监控各房间温度、烟浓度是否异常，如异常，声光报警并打开喷淋设备灭火，一层一台。中央监控计算机：各层集控器通过CAN总线、M-BUS总线等现场总线将温度、浓度等信号接入。值班人员在电脑屏幕上直观监视各房间情况（温度、烟雾浓度）。电视摄像头：房间、楼道装配，通过电视屏幕查看楼道情况。如果没有感温、感烟传感器，就像人缺少感官，系统无法工作。图1-2装有温湿度探头的粮仓示意图通风口探头通风口通风口例2粮仓温湿度检测系统无论是金属粮仓还是混凝土粮仓，为防止粮食霉变，都是分层存放。仓内温度和湿度不能过高，为此，需在各层安放温湿度传感器进行检测。装有温湿度探头的粮仓示意图如图1-2。将各层探头的输出接至温湿度巡检仪上，通过巡检仪监视器监视各点温湿度情况。通过控制通风口保持温湿度在要求范围内。多个粮仓通过串行通信实现信息汇总、集中监控。粮仓温度、湿度检测人：人通过感官感觉外界的刺激，通过神经系统传送感知信号到大脑，通过大脑对感受的信息进行判断和处理，再通过神经系统传送控制信号到肢体，作出相应的反映。机器：传感器相当于人的感官，称“电五官”，负责对外界信息的获取，并转换为系统易于处理的电信号，通过通讯网络将信号传送到微处理器等计算机系统，在计算机中对信号进行处理，然后发出控制信号给执行器，由执行器对外界对象进行控制。例3人与机器的对应关系图1-3人与机器的对应关系图外界对象感官传感器人脑微机肢体执行器