《工程测试与信号处理》课程教学课件（讲稿）第一章 绪论、测量基本知识

工程测试与信号处理武汉理工大学机电工程学院

武汉理工大学 机电工程学院 工程测试与信号处理

10绪论一、测试和测量系统测试技术是测量和试验技术的统称。为确定被测对象的量值而进行的实验过程称为测量。为研究被测对象的某些性能或特性指标所做的探测性的实验过程称为试验。工程测量可分为静态测量和动态测量。●静态测量是指不随时间变化的物理量的测量。●动态测量是指随时间变化的物理量的测量

测试技术是测量和试验技术的统称。 l为确定被测对象的量值而进行的实验过程称为测量。 l 为研究被测对象的某些性能或特性指标所做的探测性 的实验过程称为试验。 l静态测量是指不随时间变化的物理量的测量。 l动态测量是指随时间变化的物理量的测量。 一、测试和测量系统 工程测量可分为静态测量和动态测量。 0 绪论

0绪论测量系统的用途如图所示，产品开发与处理与测量装置设计参数工程试验分析a)输入被控制量过程或系统测量装置接口￥接口数字控制器b)被监测量运行中的机器测量装置或系统分析与诊断c)

测量系统的用途如图所示。 0 绪论

例．汽车乘坐舒适性的台架试验衡量乘坐舒适性的指标之一：坐椅处的加速度加速度计液压振动台：模拟道路的颠簸状态

例. 汽车乘坐舒适性的台架试验 衡量乘坐舒适性的指标之一：坐椅处 的加速度 加速度计 液压振动台： 模拟道路的颠簸 状态

0绪论测量系统的一般构成如图所示显示或存储敏感元件转换元件适调电路接口(数字化)计算机或控制系统反馈、控制或监测诊断分析结果

测量系统的一般构成如图所示 0 绪论

二、信息（号）处理的基本内容工程中的信号描述了物理量的变化过程，在数学上可以表示为1个或n个独立变量的函数，可取为时间或空间变化之图形。工程中的信号，按其物理性质可分为非电信号和电信号。由于电信号方便传输、存储、处理，所以工程中常采用传感器将非电量转换成电量。因为信息是以信号的形式传输的，所以工程中的信息处理又称为信号处理。它是指从传感器第一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。包括信息获取、传输、转换、分析、变换、处理、检测、显示及应用等过程。其中，把研究信号的构成和特征值称为信号分析；把信号经过必要的加工变换，以获得有用信息的过程称为信号处理

二、信息（号）处理的基本内容 工程中的信号描述了物理量的变化过程，在数学上可以表示为 1个或n个独立变量的函数，可取为时间或空间变化之图形。工 程中的信号，按其物理性质可分为非电信号和电信号。由于电 信号方便传输、存储、处理，所以工程中常采用传感器将非电 量转换成电量。 因为信息是以信号的形式传输的，所以工程中的信息处理又称 为信号处理。它是指从传感器第一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。包括信息获取、传输、 转换、分析、变换、处理、检测、显示及应用等过程。 其中，把研究信号的构成和特征值称为信号分析；把信号经过 必要的加工变换，以获得有用信息的过程称为信号处理

信号分析的经典方法有时域分析法和频域分析法。时域分析文称波形分析，是用信号的幅值随时间变化之图形或表达式来分析，可以得到信号任一时刻的瞬时值或最大值、最小值、均值、均方根值等；也可通过信号的时域分解，研究其稳定分量与波动分量；对信号的相关分析，可以研究信号本身或相互间的相关程度；研究信号的幅值取值的分布状态，可以了解信号幅值取值的概率及概率分布情况，因此时域分析文称为幅值域分析。频域分析是把信号的幅值、相位或能量变换为以频率表示的函数，进而分析其频率特性的一种方法，文称频谱分析。例如，幅值谱、相位谱、能量谱密度、功率谱密度等。对信号进行频谱分析，可以获得更多的有用信息，是近代信息技术发展中的一个重要手段

信号分析的经典方法有时域分析法和频域分析法。 时域分析又称波形分析，是用信号的幅值随时间变化之图形 或表达式来分析，可以得到信号任一时刻的瞬时值或最大值、 最小值、均值、均方根值等；也可通过信号的时域分解，研 究其稳定分量与波动分量；对信号的相关分析，可以研究信 号本身或相互间的相关程度；研究信号的幅值取值的分布状 态，可以了解信号幅值取值的概率及概率分布情况，因此时 域分析又称为幅值域分析。 频域分析是把信号的幅值、相位或能量变换为以频率表示的 函数，进而分析其频率特性的一种方法，又称频谱分析。例 如，幅值谱、相位谱、能量谱密度、功率谱密度等。对信号 进行频谱分析，可以获得更多的有用信息，是近代信息技术 发展中的一个重要手段

0绪论三、测试技术的发展概况1.新原理新技术在测试技术中的应用各种物理效应、化学效应、微电子技术，基至生物学原理在工程测量中得到广泛应用，使得可测量的范围在不断扩大，测量精度和效率得到很大提高。2.新型传感器的出现包括新型传感器的出现、传感器性能的提高，还包括功能的增强、集成化程度的提高以及小型、微型化等。3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测试过程与仪器控制技术，以及虚拟仪器及其编程语言等的发展都是现代工程测试技术发展的重要方面

1.新原理新技术在测试技术中的应用 3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 三、测试技术的发展概况 2.新型传感器的出现 各种物理效应、化学效应、微电子技术，甚至生物学 原理在工程测量中得到广泛应用,  使得可测量的范围 在不断扩大，测量精度和效率得到很大提高。 包括新型传感器的出现、传感器性能的提高,  还包括功 能的增强、集成化程度的提高以及小型、微型化等。 传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测 试过程与仪器控制技术, 以及虚拟仪器及其编程语言等的 发展都是现代工程测试技术发展的重要方面。 0 绪论

0绪论四、测试技术的工程应用在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域

0 绪论 四、测试技术的工程应用

0绪论四、测试技术的工程应用在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。a)机械手、机器人中的传感器转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、觉传感器。8253188746926992密根大学的机械手装配模型

0 绪论 四、测试技术的工程应用