機(jī)械工程測試與信號處理

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1、機(jī)械工程測試與信號處理主講:范良志武漢科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院課程內(nèi)容本課程主要介紹工業(yè)自動化領(lǐng)域中常見物理量（壓力、應(yīng)變、位移、加速度、溫度等）的傳感器測量原理、測量電路原理和信號分析方法?；陧椖康膶W(xué)習(xí)?軌跡跟蹤培養(yǎng)學(xué)生在實踐中對知識融會貫通，獨(dú)立學(xué)習(xí)和解決問題的能力。打算：開設(shè)一門獨(dú)立于課程之外的測控實驗課。倉儲模型機(jī)械手AGV小車基本概念測試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實驗研究和生產(chǎn)過程參數(shù)測量必不可少的手段，起著人的感官的作用。簡單的測試系統(tǒng)可以只有一個模塊，如玻璃管溫度計。它直接將被溫度變化轉(zhuǎn)化液面示值。沒有電量轉(zhuǎn)換和分析電路，很簡單

2、，但精度底，無法實現(xiàn)測量自動化。為提高測量精度和自動化程度，以便于和其它環(huán)節(jié)一起構(gòu)成自動化裝置，通常先將被測物理量轉(zhuǎn)換為電量，再對電信號進(jìn)行處理和輸出。如圖所示的聲級計。存在的問題：1.測試技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展部分空洞；2.傳感器部分沒有實物對象、枯燥無味；3.信號分析理論部分深奧、難懂。煤氣包高度測量橋梁固頻測量機(jī)翼模態(tài)分析索道檢測測試技術(shù)的工程應(yīng)用1、工業(yè)自動化中的應(yīng)用a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器轉(zhuǎn)動/移動位置傳感器、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。在各種自動控制系統(tǒng)中，測試環(huán)

3、節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。機(jī)械手裝配模型機(jī)器狗b)AGV自動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)動軌跡和AGV小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。香港理工AGV模型c)生產(chǎn)加工過程監(jiān)測切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、紅外接近開關(guān)傳感器等。數(shù)字化工廠2、流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立24小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。3、產(chǎn)品質(zhì)量測量在汽車、機(jī)床等

4、設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動機(jī)等零部件出廠時，必須對其性能質(zhì)量進(jìn)行測量和出廠檢驗。圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測量機(jī)床加工精度測量4、樓宇控制與安全防護(hù)為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測試技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運(yùn)行狀況。圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控

5、。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測器5、家庭與辦公自動化在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設(shè)計中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測試技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度)液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測)。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器6、其他應(yīng)用航天農(nóng)業(yè)交通醫(yī)學(xué)鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器聲位筆:超聲波傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡+D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服7、PC機(jī)中的測試技術(shù)應(yīng)用第一章信號描述及其分析基礎(chǔ)1.

6、1概述信號的分類主要是依據(jù)信號波形特征來劃分的，在介紹信號分類前，先建立信號波形的概念。信號波形：被測信號信號幅度隨時間的變化歷程稱為信號的波形。波形0At信號波形圖：用被測物理量的強(qiáng)度作為縱坐標(biāo)，用時間做橫坐標(biāo)，記錄被測物理量隨時間的變化情況。第一章信號描述及其分析基礎(chǔ)為深入了解信號的物理實質(zhì)，將其進(jìn)行分類研究是非常必要的，從不同角度觀察信號，可分為：1從信號描述上分--確定性信號與非確定性信號；2從信號的幅值和能量上--能量信號與功率信號；3從分析域上--時域與頻域；第一章信號描述及其分析基礎(chǔ)第一章信號描述及其分析基礎(chǔ)4從連

7、續(xù)性--連續(xù)時間信號與離散時間信號；5從可實現(xiàn)性--物理可實現(xiàn)信號與物理不可實現(xiàn)信號。1確定性信號與非確定性信號可以用明確數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號稱為確定性信號。不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號稱為非確定性信號。周期信號：經(jīng)過一定時間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號x(t)=x(t+nT)簡單周期信號復(fù)雜周期信號準(zhǔn)周期信號:由多個周期信號合成，但各信號頻率不成公倍數(shù)。如：x(t)=sin(t)+sin(√2.t)瞬態(tài)信號:持續(xù)時間有限的信號，如x(t)=e-Bt.Asin(2*pi*f*t)b)非周期信號：在不會重復(fù)出現(xiàn)的信號。c)非確定性信號：不能用

8、數(shù)學(xué)式描述，其幅值、相位變化不可預(yù)知，所描述物理現(xiàn)象是一種隨機(jī)過程。噪聲信號(平穩(wěn))統(tǒng)計特性變異噪聲信號(非平穩(wěn))2能量信號與功率信號a)能量信號在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量為有限值的信號稱為能量信號，滿足條件：一般持續(xù)時間有限的瞬態(tài)信號是能量信號。b)功率