熱能與動(dòng)力工程測試技術(shù)天津大學(xué)機(jī)械學(xué)院內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測試技術(shù)的工程應(yīng)用在工程領(lǐng)域，科學(xué)實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開測試技術(shù)。測試技術(shù)應(yīng)用涉及到航天、機(jī)械、電力、石化和海洋運(yùn)輸?shù)让恳粋€(gè)工程領(lǐng)域。1、工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型b)AGV自動(dòng)送貨車超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV(AutomatedGuidedVehicle)小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。香港理工AGV模型c)生產(chǎn)加工過程監(jiān)測2、流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控3、產(chǎn)品質(zhì)量測量4、樓宇控制與安全防護(hù)5、家庭與辦公自動(dòng)化6、其他應(yīng)用測量的意義

日常生活中處處離不開測量科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展離不開測量，離開測量就不會(huì)有真正的科學(xué)。

沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有天文學(xué)，沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，沒有指南針就沒有航海事業(yè)科學(xué)研究離不開測量（續(xù)）（1）物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)；對(duì)宇宙微弱輻射信號(hào)的測量對(duì)能量轉(zhuǎn)移的測量對(duì)人體基因的測定和人體血液定量分析對(duì)蛋白質(zhì)的反應(yīng)測量對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的測量發(fā)現(xiàn)新天體發(fā)現(xiàn)新粒子判明病變的根源了解胚胎的生長情況判斷肌體是否發(fā)生疾病（2）電子信息科學(xué)給人類社會(huì)和國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的、廣泛的、深刻的影響；現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱：測試技術(shù)——信息獲??；通信技術(shù)——信息傳輸；計(jì)算機(jī)技術(shù)——信息處理。沒有測量就沒有科學(xué)，測量是科學(xué)的基礎(chǔ)；沒有科學(xué)的進(jìn)步也沒有測試的發(fā)展!科學(xué)研究離不開測量（續(xù)）科學(xué)研究離不開測量（續(xù)）（3）生產(chǎn)發(fā)展離不開測量

農(nóng)業(yè)社會(huì)中，需要丈量土地、衡量谷物，就產(chǎn)生了長度、面積、容積和重量的測量；掌握季節(jié)和節(jié)候，出現(xiàn)了原始的時(shí)間測量器具，并有了天文測量?，F(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中處處離不開測量一輛汽車內(nèi)配備的監(jiān)測點(diǎn)：50—100個(gè)；一架飛機(jī)中：3000個(gè)；一臺(tái)大型發(fā)電機(jī)組：4000個(gè)；一個(gè)大型石油化工廠：6000個(gè)；一個(gè)大型鋼鐵廠：20000個(gè)?？茖W(xué)研究離不開測量（續(xù)）（4）在高新技術(shù)和國防現(xiàn)代化建設(shè)中更是離不開測量現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，奪取技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)成為軍事戰(zhàn)略的根本目標(biāo)。主要目標(biāo)是全球監(jiān)視與通訊和精確打擊固定和瞬變目標(biāo)?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)從設(shè)計(jì)到樣機(jī)試飛，中間要進(jìn)行成百上千次試驗(yàn)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試車臺(tái)就是一套完整的綜合測量系統(tǒng)。航天飛行中需要檢測的參數(shù)有：飛行參數(shù)、導(dǎo)航參數(shù)、運(yùn)載火箭、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、座艙環(huán)境參數(shù)、航天員生理參數(shù)、飛行器結(jié)構(gòu)參數(shù)等7大類5000多個(gè)參數(shù)。內(nèi)燃機(jī)上應(yīng)用到的測試技術(shù)？課程簡介測試技術(shù)是一門綜合性技術(shù)。現(xiàn)代測試測量系統(tǒng)（主要指非電量電測技術(shù)）常常是集機(jī)電于一體,軟、硬件結(jié)合，具有智能化、自動(dòng)化的測試系統(tǒng)。它涉及到傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等眾多技術(shù)?！稖y試技術(shù)》課程是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程的目的是系統(tǒng)地介紹熱能與動(dòng)力機(jī)械測試技術(shù)的基本概念與基礎(chǔ)理論，以及熱能與動(dòng)力機(jī)械試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備的基本原理，并掌握這些儀器設(shè)備的特點(diǎn)與使用方法以及國內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)向。了解有關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)與測試方法；以及試驗(yàn)的籌備、組織與試驗(yàn)結(jié)果的處理。掌握熱能與動(dòng)力機(jī)械的基本試驗(yàn)知識(shí)與技能。本課程以《熱能與動(dòng)力工程測試技術(shù)》為基礎(chǔ)。課程的基本內(nèi)容及要求一、概述1、教學(xué)內(nèi)容（1）熱能與動(dòng)力機(jī)械測試技術(shù)發(fā)展概況；（2）測量的基本概念

測量方法，非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量，模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)；（3）測量儀器的組成和分類

測量儀器的組成，測量儀器的分類；（4）測量儀器的主要性能參數(shù)。2、基本要求（1）了解熱能與動(dòng)力機(jī)械測試技術(shù)發(fā)展概況；（2）掌握測量的基本概念，了解測量儀器的組成、分類以及主要性能參數(shù)。二、測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1、教學(xué)內(nèi)容（1）儀器在瞬變參數(shù)測量中的動(dòng)態(tài)特性

儀器動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述，傳遞函數(shù)與頻率響應(yīng)，零階儀器，一階儀器，二階儀器；（2）測量儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定；（3）工程中的測量系統(tǒng)簡述。2、基本要求（1）了解儀器在瞬變參數(shù)測量中的動(dòng)態(tài)特性；（2）了解儀器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定和工程中的測量系統(tǒng)簡述。三、誤差理論及應(yīng)用1、教學(xué)內(nèi)容（1）誤差的來源與分類

誤差來源與誤差的概念，測量誤差的分類；（2）系統(tǒng)誤差

系統(tǒng)誤差的分類、消除方法以及系統(tǒng)誤差的綜合；（3）隨機(jī)誤差

隨機(jī)誤差的正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)誤差和概率積分，測量結(jié)果的最佳值，有限測定次數(shù)中誤差的計(jì)算及各種誤差的表示法；（4）可疑測量數(shù)據(jù)的剔除

萊依特準(zhǔn)則和格拉布斯準(zhǔn)則，判別法的選擇；（5）隨機(jī)誤差的計(jì)算

直接測量誤差的計(jì)算，“權(quán)”的概念，間接測量的誤差計(jì)算；（6）傳遞誤差

開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。2、基本要求

了解誤差的來源和分類，了解系統(tǒng)誤差的分類、消除方法，了解隨機(jī)誤差的表示方法和分布規(guī)律，熟練掌握可疑測量數(shù)據(jù)的剔除以及隨機(jī)誤差的計(jì)算，了解傳遞誤差的概念和組成。四、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)整理1、教學(xué)內(nèi)容（1）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及正交表，正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)的直觀（極差）分析，水平不同的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)；（2）有效數(shù)字與計(jì)算方法

有效數(shù)字的表述與計(jì)算法則；（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖示法

坐標(biāo)系和比例尺的選擇，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，曲線極值處理，圖示法的若干技術(shù)問題。（4）回歸分析與經(jīng)驗(yàn)公式（5）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)簡述2、基本要求

了解正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的概念以及分析應(yīng)用，了解試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效數(shù)字的表述與計(jì)算法則，熟練掌握試驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖示法，了解回歸分析與經(jīng)驗(yàn)公式、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。五、傳感器的基本類型及其工作原理1、教學(xué)內(nèi)容（1）概述

傳感器的分類；（2）電阻式傳感器

電位計(jì)式傳感器、應(yīng)變式傳感器和熱電阻傳感器的工作原理；（3）電感式傳感器

電感式傳感器的工作原理；（4）電容式傳感器

電容式傳感器的工作原理；（5）壓電式傳感器

壓電效應(yīng)的概念，壓電傳感器與測量電路的匹配特性要求；（6）磁電式傳感器

磁電式傳感器的工作原理；（7）熱電式傳感器

熱電現(xiàn)象和熱電偶的基本定律，對(duì)熱電極材料的要求，熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法以及熱電動(dòng)勢的測量方法；（8）光電式傳感器

光電式傳感器的工作原理以及光電轉(zhuǎn)換元件基本特性介紹；（9）霍耳傳感器

霍耳效應(yīng)的概念，霍耳元件及其應(yīng)用。2、基本要求

了解電測系統(tǒng)中各種傳感器的基本類型，特別是要了解“能量型”傳感器的基本原理及應(yīng)用，適用范圍以及基本特性。六、溫度測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）概述

溫標(biāo)的基本概念以及溫度計(jì)分類方法；（2）接觸式溫度計(jì)

膨脹式溫度計(jì)、電阻式溫度計(jì)的的分類及基本原理，熱電偶溫度計(jì)的基本原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，測溫元件的安裝與溫度測量誤差，時(shí)滯現(xiàn)象和時(shí)滯的測定方法，溫度計(jì)的標(biāo)定方法；（3）非接觸式溫度計(jì)

單色輻射式光學(xué)高溫計(jì)、全輻射高溫計(jì)、比色高溫計(jì)及紅外測溫儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；（4）氣體溫度計(jì)和蒸氣壓溫度計(jì)

氣體溫度計(jì)和蒸氣壓溫度計(jì)的基本原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2、基本要求

了解溫度測量中三類溫度計(jì)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其適應(yīng)范圍以及在工程中的實(shí)際應(yīng)用。七、壓力測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）測壓儀表

液柱式測壓儀表、彈性測壓儀表以及其他形式測壓儀表的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（2）氣缸動(dòng)態(tài)壓力的測量

氣缸動(dòng)態(tài)壓力測量概述，上止點(diǎn)相位和轉(zhuǎn)角信號(hào)的確定方法，橫向集點(diǎn)法和縱向集點(diǎn)法介紹，示功圖測錄過程的誤差分析；（3）氣流壓力測量

氣流的總壓和靜壓概念，總壓測量和靜壓測量原理；（4）測壓儀表的標(biāo)定、安裝和使用

測壓儀表的標(biāo)定方法，測壓儀表的安裝和使用方法。2、基本要求

了解壓力測量中測壓儀表的種類和特點(diǎn)，熟練掌握氣缸動(dòng)態(tài)壓力測量的基本原理、適應(yīng)范圍以及誤差分析等，了解氣流壓力測量原理，熟練掌握測壓儀表的標(biāo)定、安裝和使用方法。八、流速測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）皮托管測速

皮托管基本構(gòu)造和測速原理，二維氣流速度的測量方法和原理，皮托管的標(biāo)定方法；（2）熱線流速儀測速

熱線流速儀測的基本構(gòu)造，熱線流速儀測速的基本原理；（3）激光多普勒流速儀測速

激光多普勒流速儀測速的基本原理，測量多普勒頻移的基本光路系統(tǒng)介紹，判斷流速方向的頻移裝置，多維流速的測量方法，多普勒測速系統(tǒng)的激光器和散射微粒介紹。2、基本要求

了解皮托管測速的基本原理和方法，熟練掌握熱線流速儀測速、激光多普勒流速儀測速的基本方法和工作原理。九、流量測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）流量及其測量儀表概述

流體與流量的概念，流量計(jì)的類型和選用原則；（2）傳統(tǒng)測量流量方法和流量計(jì)

流速法測量流量方法，差壓式流量計(jì)工作原理和應(yīng)用，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理和應(yīng)用，渦輪流量計(jì)的工作原理和特性，渦街式流量計(jì)的工作原理和應(yīng)用，沖量式固體粉粒流量計(jì)的工作原理和實(shí)際應(yīng)用；（3）新型測量流量方法和流量計(jì)

光纖流量計(jì)、超聲波流量計(jì)的工作原理和應(yīng)用。2、基本要求

了解流量和其測量儀表的概念、分類和選用原則，掌握流量測量中的兩種測量方法流量計(jì)的基本工作原理和實(shí)際應(yīng)用。十、液位測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）概述

液位測量方法及儀表簡介；（2）差壓式液位測量法

差壓式液位測量的基本原理，差壓式液位計(jì)測量鍋爐汽包水位的原理和實(shí)例分析；（3）電容式液位測量法

測量導(dǎo)電液體的電容式液位傳感器的工作原理，測量非導(dǎo)電液體的電容式液位傳感器的工作原理；（4）電阻式液位測量法

電接點(diǎn)液位計(jì)、熱電阻液位計(jì)的測量原理；（5）光纖傳感技術(shù)在液位測量中的應(yīng)用

兩種典型的光纖液位計(jì)的工作原理。2、基本要求

了解液位測量中各種液位計(jì)的工作原理和應(yīng)用，能進(jìn)行各種測量的實(shí)例分析。十一、轉(zhuǎn)速和功率測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）轉(zhuǎn)速測量

轉(zhuǎn)速傳感器的基本原理，轉(zhuǎn)速測量方法和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量；（2）功率測量

功率測量概述，三種測功機(jī)的工作原理和特性，測功機(jī)使用技術(shù)；（3）轉(zhuǎn)矩儀

相位差式轉(zhuǎn)矩儀、應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀、磁致伸縮式轉(zhuǎn)矩儀的工作原理。；2、基本要求熟練掌握轉(zhuǎn)速測量中測速傳感器工作原理和測量方法，掌握好功率測量中測功機(jī)的基本特性和實(shí)際應(yīng)用，了解轉(zhuǎn)矩儀的工作原理和應(yīng)用，。十二、氣體成分分析1、教學(xué)內(nèi)容（1）概述

氣體成分分析方法簡介；（2）氧含量測量

氧化鋯氧量分析儀的基本工作原理和其測量系統(tǒng)介紹；（3）色譜法測量氣體成分

色譜法測量氣體成分原理概述，氣相色譜分析儀的組成和工作流程介紹；（4）紅外光譜法測量氣體成分

紅外光譜法測量氣體成分的工作原理介紹；（5）化學(xué)發(fā)光法測量氮氧化物濃度

化學(xué)發(fā)光法測量氮氧化物濃度的工作原理；（6）微粒測量

微粒中煙度測量原理和煙度計(jì)，整體微粒的測量原理和分析方法。2、基本要求了解氣體成分分析方法以及氧含量分析儀的的工作原理和應(yīng)用，熟練掌握色譜法、紅外光譜法、化學(xué)發(fā)光法測量氣體成分的工作原理和分析方法，了解微粒的測量原理和分析方法。十三、振動(dòng)測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）概述

振動(dòng)測量技術(shù)簡介；（2）振動(dòng)測量的基本原理簡介；（3）測振系統(tǒng)及其分類

電測和光學(xué)測振系統(tǒng)介紹；（4）典型測振儀與激振器簡介

測振儀、激振器的測量原理介紹；（5）振動(dòng)測量的實(shí)施

振動(dòng)測量目的、測振系統(tǒng)的選擇及測振工況及測點(diǎn)的選擇介紹。（6）內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)測量

內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)的四種形式，內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的振動(dòng)測量，內(nèi)燃機(jī)曲軸扭振測量介紹；（7）葉片、葉輪振動(dòng)的測量

葉片振動(dòng)測量方法和葉片振動(dòng)疲勞試驗(yàn)方法介紹，葉輪振動(dòng)測量方法和特點(diǎn)；（8）測振系統(tǒng)的校驗(yàn)方法介紹；（9）振動(dòng)分析和數(shù)據(jù)處理簡述。2、基本要求了解振動(dòng)測量技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，了解測振系統(tǒng)的工作原理、分類、測量的實(shí)施及幾種典型測振儀器，熟練掌握內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)測量內(nèi)容，了解葉片、葉輪振動(dòng)測量、測振系統(tǒng)的校驗(yàn)方法。十四、噪聲測量1、教學(xué)內(nèi)容（1）噪聲測量中的聲學(xué)概念

聲場、聲壓級(jí)、聲功率級(jí)的概念，噪聲的頻譜介紹；（2）噪聲評(píng)定值

用響度級(jí)、、計(jì)權(quán)聲級(jí)、統(tǒng)計(jì)聲級(jí)來評(píng)定噪聲；（3）噪聲測量儀器

聲級(jí)計(jì)、頻率分析儀、信號(hào)記錄儀等的工作原理；（4）噪聲測量方法與測量環(huán)境

測量方法的分類與選擇，測量環(huán)境、測量表面和測點(diǎn)布置等介紹，測量結(jié)果處理和修正。2、基本要求了解噪聲測量中的聲學(xué)概念和噪聲評(píng)定值，基本掌握噪聲測量儀器的工作原理和使用方法，熟練掌握噪聲測量方法與測量環(huán)境等基本內(nèi)容，并能與實(shí)驗(yàn)配合學(xué)習(xí)。十五、

其他（1）激光多普勒測試技術(shù)（2）數(shù)據(jù)采集方面內(nèi)容（3）試驗(yàn)--不一定都開展

傳感器認(rèn)知

壓力傳感器標(biāo)定

轉(zhuǎn)速和功率測量

氣體成分分析

振動(dòng)測量

噪聲測量

儀器儀表展參觀課程內(nèi)容：本課程主要介紹熱能動(dòng)力工程中常見物理量（溫度、光、聲音、壓力、位移、加速度、溫度等）的傳感器測量原理、測量電路原理、信號(hào)分析方法和工程應(yīng)用背景。課程安排（48學(xué)時(shí)）

課題上課（38學(xué)時(shí)）

傳感器認(rèn)知（2學(xué)時(shí)）

壓力傳感器標(biāo)定試驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）

發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）

振動(dòng)噪聲試驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）

排放試驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）

儀器儀表展（2學(xué)時(shí)）

復(fù)習(xí)答疑（2學(xué)時(shí)）

考試１第一章

概述共計(jì)2課時(shí)2第二章

測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性共計(jì)3課時(shí)3第三章

誤差理論及應(yīng)用共計(jì)5課時(shí)４第四章

傳感器的基本類型及其工作原理共計(jì)6課時(shí)５第五章

溫度測量共計(jì)2課時(shí)６第六章

壓力測量共計(jì)4課時(shí)７第七章

流速測量共計(jì)2課時(shí)８第八章

流量測量共計(jì)2課時(shí)９第九章

液位測量共計(jì)2課時(shí)１０第十章

轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率測量共計(jì)3課時(shí)１１第十一章

氣體成分分析共計(jì)2課時(shí)１２第十二章

振動(dòng)測量共計(jì)3課時(shí)13第十三章

噪聲測量共計(jì)2課時(shí)１4實(shí)驗(yàn)共計(jì)8課時(shí)第一章概述第一節(jié)測量的基本概念一.測試技術(shù)的發(fā)展測試技術(shù)是生產(chǎn)和科學(xué)研究工作中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)已逐步成為一門完整、獨(dú)立的學(xué)科二、測量直接測量：直接從使用的測量儀器上讀得被測量數(shù)值。直接測量常用的方法有直讀法、差值法、代替法、零值法。間接測量：通過直接測量得到與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的量然后經(jīng)過運(yùn)算得到被測量的數(shù)值。（例如，用伏安法測電阻值時(shí)，需先測出電壓和電流值，再由歐姆定律求出電阻值。）組合測量：測量中使各個(gè)未知量以不同組合形式出現(xiàn)(或改變測量條件以獲得不同的組合)，根據(jù)直接測量或間接測量所得數(shù)據(jù)，通過求解聯(lián)立方程組求得未知量數(shù)值。

（先測出具有一定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量，再解聯(lián)立方程求出被測量。）三、穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量穩(wěn)態(tài)參數(shù)：數(shù)值不隨時(shí)間而改變或變化很小的被測量。(有時(shí)是相對(duì)的)瞬變參數(shù)：隨時(shí)間不斷改變數(shù)值的被測量（非穩(wěn)態(tài)或稱動(dòng)態(tài)參數(shù))，如非穩(wěn)定工況或過渡工況時(shí)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率等。四、模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)模擬測量：在測量過程中首先將被測物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以儀表指針的位置或記錄儀描繪的圖形顯示測量的結(jié)果(不表現(xiàn)為“可數(shù)”的形式)。數(shù)字測量：測量可直接用數(shù)字形式表示。通過模／數(shù)（A／D)轉(zhuǎn)換將模擬形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。特點(diǎn)：模擬測量：直觀性強(qiáng)、簡便、價(jià)格低；主要缺點(diǎn)是測量精度低、指示器讀數(shù)誤差大。但模擬信號(hào)含有“仿真”的意思，分辨能力無限。數(shù)字測量：測量精度高，操作方便，后處理方便，但對(duì)硬件要求高，分辨力有限。第二節(jié)測量儀器的組成與分類

一、測量儀器的組成感受件（傳感器）：它直接與被測對(duì)象發(fā)生聯(lián)系(但不一定直接接觸)，感知被測參數(shù)的變化，同時(shí)對(duì)外界發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。中間件（傳遞件）：起傳遞作用，還可能兼有“放大”、“變換”和“運(yùn)算”任務(wù)。效用件（顯示元件）：作用是向觀測者指出被測參數(shù)在數(shù)量上的大小。在形式上可以分為模擬（指示式儀器和記錄式儀器）和數(shù)字顯示。二、測量儀器的分類范型儀器：是準(zhǔn)備用以復(fù)制和保持測量單位，或是用來對(duì)其他測量儀器進(jìn)行標(biāo)定和刻度工作的儀器。準(zhǔn)確度很高，保存和使用要求較高。實(shí)用儀器：是供實(shí)際測量使用的儀器，它又可分為試驗(yàn)室用儀器和工程用儀器。（1）試驗(yàn)室用儀器：必須要提供關(guān)于它們讀數(shù)的標(biāo)定曲線或數(shù)值表，使用時(shí)應(yīng)考慮周圍環(huán)境對(duì)示值的影響(如溫度、壓力、磁場振動(dòng)等)，其測量結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。（2）工程用儀器：不需要標(biāo)定資料，它們的準(zhǔn)確度是預(yù)先根據(jù)其結(jié)構(gòu)、制造和運(yùn)用條件定出的。測量結(jié)果應(yīng)能滿足工程測量誤差所允許的范圍。第三節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)1.準(zhǔn)確度：準(zhǔn)確度的表示方法：測量儀器采用允許誤差來表示儀器準(zhǔn)確度的級(jí)別。儀器的選用：應(yīng)在滿足被測量要求的條件下，盡量選擇量程較小的儀器，一般應(yīng)使測量值在滿刻度的2/3以上為宜，并根據(jù)對(duì)被測量絕對(duì)誤差的要求選擇測量儀器的精度等級(jí)。2.恒定度：儀器多次重復(fù)測量時(shí)，其指示值穩(wěn)定的程度，稱為恒定度。讀數(shù)的變差：當(dāng)外部條件不變時(shí)，用同一儀器對(duì)某一物理量的同一參數(shù)值重復(fù)進(jìn)行測量或是相隔一段時(shí)間再測量時(shí)，指示值之間最大差數(shù)與儀器量程之比的百分?jǐn)?shù)即為讀數(shù)的變差。在選用時(shí)，儀器的讀數(shù)的變差不應(yīng)超過儀器的允許誤差。3.靈敏度：它以儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值之間的比例S來表示。線性儀表在作靜態(tài)測量時(shí)，輸出端信號(hào)增量△Y與輸入端信號(hào)增量△X之比，即：S＝△Y/△X。S值越大，靈敏度越高。4.靈敏度阻滯：靈敏度阻滯又稱為感量,感量是足以引起儀器指針從靜止到作極微小移動(dòng)的被測量的變化值。零值法指被測量和已知量比較時(shí)，檢測器指零，如用電橋測量電阻。一般儀器的靈敏度阻滯應(yīng)不大于儀器允許誤差的一半。5.指示滯后時(shí)間

：從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時(shí)間，又稱時(shí)滯。時(shí)滯主要由儀器的慣性引起。因儀器均存在引起慣性的因素，如機(jī)械式儀器中運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量、電測儀器中的電感或電容、傳熱式儀器中的熱容量等，故時(shí)滯是無法避免的。測試儀器的發(fā)展進(jìn)程

經(jīng)歷了5個(gè)階段：第一代:以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)的模擬指針式儀表;第二代:以電子管或晶體管為基礎(chǔ)的分立元件儀表;第三代:以集成電路為基礎(chǔ)的數(shù)字式儀表;第四代:以微處理器為基礎(chǔ)的智能式儀表;第五代:以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的虛擬儀器，是測試領(lǐng)域里的一場新的革命?，F(xiàn)代測試系統(tǒng)的基本構(gòu)成大致分為3類：基本型（重點(diǎn)介紹）敏感元件或傳感器信號(hào)調(diào)理電路采集卡計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口型閉環(huán)控制型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)判斷決策、實(shí)時(shí)控制基本型傳感器1信號(hào)調(diào)理數(shù)據(jù)采集卡計(jì)算機(jī)顯示被測量X1傳感器2信號(hào)調(diào)理被測量X2傳感器n信號(hào)調(diào)理被測量Xn被測量X電氣參量非電氣測量獲取信號(hào)信號(hào)變換預(yù)濾波A/D轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換信號(hào)分析、處理標(biāo)準(zhǔn)通用接口型儀器1子系統(tǒng)儀器n子系統(tǒng)各種儀器模塊由數(shù)據(jù)總線通過標(biāo)準(zhǔn)接口卡組成大型測試系統(tǒng)。包括RS232、GPIB、VXI、PXI等總線。以GPIB總線為例說明標(biāo)準(zhǔn)通用接口測試系統(tǒng)框圖：GPIB接口卡計(jì)算機(jī)儀器2子系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線單臺(tái)儀器n＝14（最多）第四節(jié)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)測試技術(shù)與系統(tǒng)簡述一、計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的基本組成及功能典型的計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)由傳感器、信號(hào)調(diào)理器、多路模擬開關(guān)、摸/數(shù)(A/D)和數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換及微機(jī)組成。信號(hào)調(diào)理器：完成由傳感器輸出信號(hào)的放大、整形、濾波等，以保證傳感器輸出信號(hào)成為A/D轉(zhuǎn)換器能接受的電信號(hào)。它的核心部分為放大器，主要有測量放大器和隔離放大器等。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)：實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)測量，并由它完成輪流切換被測量與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的連接。采樣保持器：它保證采用信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換過程中不發(fā)生變化以提高測量精度。A/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字信號(hào)；與之相對(duì)應(yīng)的D/A轉(zhuǎn)換器是將輸入的數(shù)字信號(hào)換成模擬信號(hào)。2008-10-7xmwu@計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)二、總線技術(shù)的應(yīng)用任何一個(gè)微處理器都要與一定數(shù)量的部件和外圍設(shè)備連接，但如果將各部件和每一種外圍設(shè)備都分別用一組線路與CPU直接連接，那么連線將會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜，甚至難以實(shí)現(xiàn)。為了簡化硬件電路設(shè)計(jì)、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐?，與各部件和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線路被稱為總線。采用總線結(jié)構(gòu)便于部件和設(shè)備的擴(kuò)充，尤其制定了統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)則容易使不同設(shè)備間實(shí)現(xiàn)互連?？偩€實(shí)際上是連接功能部件或系統(tǒng)的一組公用信號(hào)線，它具有很強(qiáng)的兼容性和擴(kuò)展能力，便于靈活組建測控系統(tǒng)。總線技術(shù)在大型測試現(xiàn)場或系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大提高了測試效率和精度。如內(nèi)燃機(jī)多臺(tái)架試驗(yàn)中已采用總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)測試自動(dòng)化和數(shù)據(jù)處理、存檔等工作。智能化儀器框圖三、虛擬儀器VI(VirtualInstruments)

虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。這也正是NI近30年來始終引領(lǐng)測試測量行業(yè)發(fā)展趨勢的原因所在。

只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢。虛擬儀器系統(tǒng)框圖汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試檢測試系統(tǒng)虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上通過增加相關(guān)硬件和軟件構(gòu)建而成的、具有可視化界面的儀器。虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動(dòng)化的應(yīng)用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學(xué)家們都已將NILabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時(shí)間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。四、網(wǎng)絡(luò)化測試儀器隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了將自動(dòng)測試技術(shù)和它們相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化測試技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測試，是信息時(shí)