1、材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù) 張占領(lǐng)張占領(lǐng)河南科技大學(xué)材料學(xué)院河南科技大學(xué)材料學(xué)院材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)內(nèi)容提要內(nèi)容提要 主要介紹：主要介紹：材料工程生產(chǎn)、檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域中常見(jiàn)物理材料工程生產(chǎn)、檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域中常見(jiàn)物理量（壓力、應(yīng)變、位移、溫度、流速等）的傳感器測(cè)量原量（壓力、應(yīng)變、位移、溫度、流速等）的傳感器測(cè)量原理、測(cè)量電路原理和信號(hào)分析方法，以及傳感器的具體應(yīng)理、測(cè)量電路原理和信號(hào)分析方法，以及傳感器的具體應(yīng)用。用。 學(xué)習(xí)方法：學(xué)習(xí)方法：材料加工測(cè)試技術(shù)是一門(mén)與材料科學(xué)、微電子材料加工測(cè)試技術(shù)是一門(mén)與材料科學(xué)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)密切相關(guān)

2、的快速發(fā)展的學(xué)科，是培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)、信息技術(shù)密切相關(guān)的快速發(fā)展的學(xué)科，是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程測(cè)量問(wèn)題能力的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)充分解決實(shí)際工程測(cè)量問(wèn)題能力的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)充分利用課程所開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)和案例。利用課程所開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)和案例。 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1.傳感器部分只有圖片，沒(méi)有實(shí)物對(duì)象；傳感器部分只有圖片，沒(méi)有實(shí)物對(duì)象； 2.傳感器原理復(fù)雜，信號(hào)分析理論部分深?yuàn)W、難懂。傳感器原理復(fù)雜，信號(hào)分析理論部分深?yuàn)W、難懂。材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一章 緒論第二章 材料工程的測(cè)試系統(tǒng)第三章 檢測(cè)轉(zhuǎn)換原理第四章 基本參量的測(cè)量第五章 測(cè)控儀表第六章 溫度的調(diào)節(jié)材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試

3、技術(shù)學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求：1.掌握測(cè)試技術(shù)的概念及研究?jī)?nèi)容掌握測(cè)試技術(shù)的概念及研究?jī)?nèi)容2.了解測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用情況了解測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用情況 3.了解測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)了解測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài) 第一章第一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)1.1 材料工程的測(cè)試技術(shù)材料工程的測(cè)試技術(shù) 測(cè)試技術(shù)是測(cè)試技術(shù)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分，主要研究各種物理量的，主要研究各種物理量的測(cè)量原理和測(cè)量信號(hào)分析處理方法；是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理和測(cè)量信號(hào)分析處理方法；是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)測(cè)量研究和生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)測(cè)量必不可少的手段必不可少的手段，起著人的感官，起著人的感官的作用。的作用。 材

4、料工程領(lǐng)域中新材料研究、新材料制備、新材料加工材料工程領(lǐng)域中新材料研究、新材料制備、新材料加工技術(shù)等需要對(duì)加工工藝、生產(chǎn)工藝精確測(cè)試和控制；材料技術(shù)等需要對(duì)加工工藝、生產(chǎn)工藝精確測(cè)試和控制；材料性能的測(cè)量和試驗(yàn)、探傷也需要測(cè)試技術(shù)。性能的測(cè)量和試驗(yàn)、探傷也需要測(cè)試技術(shù)。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：檢測(cè)的概念和一般方法、測(cè)量誤差和處理、檢測(cè)的概念和一般方法、測(cè)量誤差和處理、被測(cè)參數(shù)檢出原理和檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、試驗(yàn)檢測(cè)和控制的被測(cè)參數(shù)檢出原理和檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、試驗(yàn)檢測(cè)和控制的常用裝置（儀器儀表）、常用的控制基本原理及相關(guān)方面常用裝置（儀器儀表）、常用的控制基本原理及相關(guān)方面的最新發(fā)展。的最新發(fā)展。第一章第

5、一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)測(cè)量：測(cè)量：以確定量值為目的的一組操作（國(guó)際通用計(jì)量學(xué)以確定量值為目的的一組操作（國(guó)際通用計(jì)量學(xué) 基本名詞）。被測(cè)量與單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比對(duì)。基本名詞）。被測(cè)量與單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比對(duì)。測(cè)試：測(cè)試：以試驗(yàn)為目的的測(cè)量，是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。以試驗(yàn)為目的的測(cè)量，是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。檢驗(yàn)：檢驗(yàn)：分辨出參數(shù)量值的范圍帶，判斷其被測(cè)量是否合格分辨出參數(shù)量值的范圍帶，判斷其被測(cè)量是否合格或現(xiàn)象的有無(wú)。或現(xiàn)象的有無(wú)。檢測(cè)：檢測(cè)：測(cè)量測(cè)量+檢驗(yàn)。檢驗(yàn)。檢出：檢出：將被測(cè)控對(duì)象所包含的有用信息的信號(hào)檢出來(lái)。將被測(cè)控對(duì)象所包含的有用信息的信號(hào)檢出來(lái)。第一章第一章 緒論緒論材料

6、加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)1.2 1.2 測(cè)量誤差和提高準(zhǔn)確度的方法測(cè)量誤差和提高準(zhǔn)確度的方法1.2.1 1.2.1 測(cè)量誤差概述測(cè)量誤差概述 研究對(duì)象某參數(shù)量值的真值（絕對(duì)精確值）是存在的，但研究對(duì)象某參數(shù)量值的真值（絕對(duì)精確值）是存在的，但被測(cè)量得出的量值與真值總會(huì)有誤差。應(yīng)把誤差控制在所允被測(cè)量得出的量值與真值總會(huì)有誤差。應(yīng)把誤差控制在所允許的范圍內(nèi)。許的范圍內(nèi)。1 1）誤差產(chǎn)生的原因）誤差產(chǎn)生的原因 （1 1）測(cè)量方法）測(cè)量方法 （2 2）測(cè)量設(shè)備）測(cè)量設(shè)備 （3 3）環(huán)境）環(huán)境 （4 4）測(cè)量人員）測(cè)量人員材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)2 2）測(cè)量誤差的分類(lèi)）測(cè)量誤差的分類(lèi) （1

7、 1）表示方法：絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差）表示方法：絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差 （2 2）使用條件的滿(mǎn)足程度：基本誤差（儀器儀表在標(biāo)）使用條件的滿(mǎn)足程度：基本誤差（儀器儀表在標(biāo)準(zhǔn)條件下使用，固有誤差），附加誤差（偏離使用條件）準(zhǔn)條件下使用，固有誤差），附加誤差（偏離使用條件） （3 3）被測(cè)量變化速率：靜態(tài)，動(dòng)態(tài)）被測(cè)量變化速率：靜態(tài)，動(dòng)態(tài) （4 4）誤差與被測(cè)量的數(shù)值關(guān)系：）誤差與被測(cè)量的數(shù)值關(guān)系： 定值誤差（如指針不指零）定值誤差（如指針不指零） 累積誤差（誤差值大小和被測(cè)量成正比變化）累積誤差（誤差值大小和被測(cè)量成正比變化） 整量化誤差（連續(xù)信號(hào)變換成離散信號(hào)的整量化整量化誤差（連續(xù)信號(hào)變換成離散信號(hào)

8、的整量化過(guò)程）過(guò)程） （5 5）誤差出現(xiàn)的規(guī)律：）誤差出現(xiàn)的規(guī)律： 系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，緩變誤差，粗大誤差（操系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，緩變誤差，粗大誤差（操作失誤）作失誤）第一章第一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)1.2.2 提高測(cè)量準(zhǔn)確度的方法提高測(cè)量準(zhǔn)確度的方法 根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因和出現(xiàn)的規(guī)律分析。根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因和出現(xiàn)的規(guī)律分析。1）隨機(jī)誤差的估算）隨機(jī)誤差的估算 符合正態(tài)分布。符合正態(tài)分布。:誤差；誤差；:均方根誤差均方根誤差(標(biāo)準(zhǔn)誤差標(biāo)準(zhǔn)誤差)； 正態(tài)分布特點(diǎn)：正態(tài)分布特點(diǎn)： -至至+之間概率之間概率0.6827， 2：0.9545； 3：0.9973； 6：0.99999

9、66 置信系數(shù)：置信系數(shù)：K1，2，3（幾個(gè)（幾個(gè)） 置信概率：與置信系數(shù)置信概率：與置信系數(shù)K相應(yīng)的概率，相應(yīng)的概率，p=1-，為超限概為超限概率。率。 不確定度：不確定度：K，常用，常用e表示表示第一章第一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)2）粗大誤差的減小和剔除準(zhǔn)則）粗大誤差的減小和剔除準(zhǔn)則 發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，隨時(shí)剔除，重新測(cè)量。發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，隨時(shí)剔除，重新測(cè)量。 拉依達(dá)準(zhǔn)則：剔除拉依達(dá)準(zhǔn)則：剔除3以外的測(cè)量值。以外的測(cè)量值。第一章第一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)1.3 檢測(cè)的一般方法檢測(cè)的一般方法 檢測(cè)對(duì)象千變?nèi)f化，待測(cè)參數(shù)眾多，量值范圍寬，環(huán)境多檢測(cè)對(duì)象千變?nèi)f化，待測(cè)參

10、數(shù)眾多，量值范圍寬，環(huán)境多變，發(fā)展出多種測(cè)量方法。變，發(fā)展出多種測(cè)量方法。1）電測(cè)量和非電量電測(cè)）電測(cè)量和非電量電測(cè) 電量測(cè)量：電量測(cè)量：成熟。成熟。 非電量測(cè)量：非電量測(cè)量：通過(guò)傳感器將待測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成電參數(shù)測(cè)出，通過(guò)傳感器將待測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成電參數(shù)測(cè)出，再按原轉(zhuǎn)換規(guī)律逆向找出待測(cè)非電量。再按原轉(zhuǎn)換規(guī)律逆向找出待測(cè)非電量。 傳感器：傳感器：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。用輸出信號(hào)的器件或裝置。 敏感元件：敏感元件：傳感器中直接感受或響應(yīng)被測(cè)量，輸出與被測(cè)傳感器中直接感受或響應(yīng)被測(cè)量，輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的其它量。量

11、成確定關(guān)系的其它量。第一章第一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)2）主動(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè)）主動(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè) 主動(dòng)檢測(cè)：主動(dòng)檢測(cè)：主動(dòng)向被測(cè)對(duì)象施加能量，根據(jù)響應(yīng)情況實(shí)主動(dòng)向被測(cè)對(duì)象施加能量，根據(jù)響應(yīng)情況實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。現(xiàn)檢測(cè)。 被動(dòng)檢測(cè)：被動(dòng)檢測(cè)：無(wú)須向?qū)ο笫┘幽芰考葘?shí)現(xiàn)檢測(cè)。無(wú)須向?qū)ο笫┘幽芰考葘?shí)現(xiàn)檢測(cè)。3）接觸檢測(cè)和非接觸檢測(cè)）接觸檢測(cè)和非接觸檢測(cè)4）偏差法、平衡法、微差法，替代法、計(jì)數(shù)法）偏差法、平衡法、微差法，替代法、計(jì)數(shù)法 偏差法：由模擬的顯示儀表指針偏轉(zhuǎn)反映被測(cè)量大小。偏差法：由模擬的顯示儀表指針偏轉(zhuǎn)反映被測(cè)量大小。 平衡法：調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量平衡平衡法：調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量平衡

12、(天平天平,電位差計(jì)電位差計(jì))。 微差法：偏差法微差法：偏差法+平衡法平衡法(不完全平衡不完全平衡)。 替代法：替代法： 計(jì)數(shù)法：計(jì)數(shù)法：第一章第一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)5）直接法、間接法、組合法）直接法、間接法、組合法 直接法：被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量直接對(duì)比。直接法：被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量直接對(duì)比。 間接法：由測(cè)出的與被測(cè)量有關(guān)系的幾個(gè)量計(jì)算得出被間接法：由測(cè)出的與被測(cè)量有關(guān)系的幾個(gè)量計(jì)算得出被測(cè)量測(cè)量(電阻率電阻率)。 組合法：測(cè)量多種組合關(guān)系，求解方程組得出被測(cè)量。組合法：測(cè)量多種組合關(guān)系，求解方程組得出被測(cè)量。電阻率與溫度的關(guān)系。電阻率與溫度的關(guān)系。第一章第一章 緒論緒論材料加工測(cè)試技術(shù)材料加工測(cè)試技術(shù)1.4 檢測(cè)技術(shù)的新發(fā)展檢測(cè)技術(shù)的新發(fā)展 檢測(cè)遇到的檢測(cè)遇到的困難越來(lái)越多：困難越來(lái)越多：對(duì)象復(fù)雜，參數(shù)難測(cè)，環(huán)境對(duì)象復(fù)雜，參數(shù)難測(cè)，環(huán)境惡劣。惡劣。 發(fā)展動(dòng)力：發(fā)展動(dòng)力：基礎(chǔ)理論，辨識(shí)、濾波、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)基礎(chǔ)理論，辨識(shí)、濾波、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件。絡(luò)技術(shù)，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件。1）軟測(cè)量技術(shù)（軟儀表）：傳感器測(cè)出信號(hào)，計(jì)算機(jī)建）軟測(cè)量技術(shù)（軟儀表）：傳感器測(cè)出信號(hào)，計(jì)算機(jī)建模計(jì)算出待測(cè)參數(shù)值模計(jì)算出待測(cè)參數(shù)值2）多傳感