机械工程测试技术基础

机械工程测试技术基础（共11篇）

机械工程测试技术基础 篇1

摘要：为了弄清磁窑沟煤业10-2号煤层的瓦斯赋存规律, 利用定点测试技术对10-2号煤层的瓦斯基础参数进行研究, 通过对瓦斯参数和压力测定, 以及计算该煤层瓦斯资源储量, 测得相关数据, 并进行科学处理和预测, 得知该煤层瓦斯含量较低, 为矿井的安全生产提供依据。

关键词：瓦斯含量,瓦斯资源储量,瓦斯压力

0 引言

随着我国煤矿开采深度和煤矿地质条件复杂性的不断增加, 煤与瓦斯突出及瓦斯动力灾害事故越来越频繁, 时刻在威胁着煤矿的安全生产, 因此防治工作尤为重要。采取科学预测矿井的瓦斯涌出量, 提前做好预测预报工作, 并采取行之有效的防治措施, 才能确保矿井的生产安全。

1 矿井概况

山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司位于山西河曲县城东南方向, 矿井设计生产能力为180万t/a。目前开采的是10-2号煤层, 煤层厚4.03~9.50 m, 平均5.86 m, 为稳定厚煤层。采煤方法为一次采全高综合机械化采煤法, 自然垮落法管理顶板。

随着10-2号煤层开采深度的不断增加, 瓦斯含量有增大的趋势[1], 为防止出现煤与瓦斯突出事故, 采用定点测试技术对该煤层进行了瓦斯基础参数方面的研究。

2 参数测试

煤层原始瓦斯含量是单位质量原始煤体所含有的瓦斯量 (换算成标准状态下的体积) , 计量单位常用m3/t或m L/g表示, 它是矿井瓦斯涌出量预测的重要依据参数[2]。瓦斯解吸速度测定装置如图1所示。

2.1 瓦斯含量测点分布

在磁窑沟煤业公司10-2号煤层选取具备测试条件的地点布置测点, 并采用井下钻屑解吸法对10-2号煤层的瓦斯含量进行测定, 测点布置如表1所示。

2.1.1 操作步骤

钻屑解吸法测定煤层瓦斯含量的原理是:

①井下采集新鲜原始煤样, 实测煤样瓦斯解吸量。

②根据 法推算取样过程煤样的损失瓦斯量, 即:

式中V—t时间内的累积瓦斯解吸量, cm3;

V′损—暴露时间t0内的瓦斯损失量, cm3;

K—待定常数。

③然后在实验室测定煤样的残存瓦斯量、水分、灰分等。

④最后根据煤样的取样损失瓦斯量、井下瓦斯解吸量、残存瓦斯量和煤样重量计算煤层瓦斯含量。

即:X= (V1+V2+V3+V4) /m

式中V1—井下解吸瓦斯量, cm3;

V2—损失瓦斯量, cm3;

V3—粉碎前瓦斯量, cm3;

V4—粉碎后瓦斯量, cm3;

m—煤样重量, g;

X—煤样瓦斯含量, cm3/g。

2.1.2 现场实测

通过打钻采集新鲜煤样, 采用上述方法对10-2号煤层的瓦斯含量进行了现场解吸, 并将煤样罐送回实验室进行残存瓦斯含量测定。10-2号煤层瓦斯含量组成如表2所示。

以测点1为例:在北胶带输送机大巷向西方向尽头处采取煤样, 封罐时间90 s, 对该组数据进行分析得出损失的瓦斯量为52.160 2 mL, 该组数据分析如表3所示。由表3得出北胶带输送机大巷向西方向尽头处瓦斯损失量关系图, 如图2所示。

由表3可以看出10-2号煤层瓦斯含量比较低, 并对10-2号煤层瓦斯含量进行线性回归如图3所示。从图3可以得出10-2号煤层瓦斯含量随着埋深增加而增大的趋势明显, 所以在深部开采过程中要注意做好瓦斯防治。

2.2 瓦斯压力测定

(1) 测定原理。采用注浆封孔和被动测压方法测试磁窑沟煤业10-2号煤层的瓦斯压力。首先选好钻孔位置, 采用钻机垂直掘进头工作面方向打顺层钻孔, 深度25~30 m。然后再向测压钻孔安设测压管等设备, 并对孔口进行密封, 接着采用注浆泵向钻孔注入浆液, 待浆液凝固并产生一定强度后再安装压力表进行压力测试。

根据10-2号煤层测点的瓦斯含量数据, 结合下面公式[3]反推瓦斯压力:

式中X—纯煤 (煤中可燃质) 的瓦斯含量, m3/t;

p—煤层瓦斯压力, MPa;

a—试验温度下煤的极限吸附量 (常数) , mL/g;

b—吸附常数, MPa-1;

Mad—煤中水分含量, %;

Aad—灰分, %。

(2) 现场实践。在实验实施期间 (以测点1为例) , 对10-2号煤层瓦斯压力数据进行1个月的观测 (平均2 d观测一次) , 并将所观测数据整理记录, 通过Excel分析能够得出如图4所示的变化规律。

为了使观测数据更加可靠和准确, 采取与现场实测瓦斯压力进行对比。矿方工程技术人员在现场利用井下钻屑解析法观测10-2号煤层北胶带输送机大巷向西方向尽头处瓦斯含量的情况, 测得其瓦斯含量为0.57 m3/t。并将采集的煤样送回实验室, 经试验得到10-2号煤层北胶带输送机大巷向西方向尽头处的吸附常数和工业分析结果, 如表4所示。

根据10-2号煤层北胶带输送机大巷向西方向尽头处瓦斯含量数据, 结合公式反推瓦斯压力为0.063 MPa, 这与图4所得到的瓦斯压力的最大数据基本吻合。

3 瓦斯资源储量计算

煤层气储量块段是根据矿井瓦斯含量等值线图来划分的。利用所划分块段的平均瓦斯含量和平均煤厚以及面积、煤层密度等参数, 利用公式估算出每个块段煤层气资源量如表5所示。

按照10-2号煤层瓦斯含量为划分依据, 将10-2号煤层划分为1个煤层气资源量块段, 总面积为10.62 km2, 估算结果煤层气资源量储量为39.51 Mm3, 属于小型储量规模;平均资源量丰度为0.037×108 m3/km2, 属于低等储量丰度类别。

4 结论

由定点测试技术测得瓦斯含量数据分析可知, 10-2号煤层瓦斯含量随着开采深度的不断增加有增大的趋势, 依据埋深与瓦斯含量线性关系图可知, 最大埋深处的瓦斯含量为0.73 m3/t, 可知该煤层的瓦斯含量很低。通过对瓦斯日报表数据观测分析, 10-2号煤层瓦斯含量比较低, 并且测得10-2号煤层北胶带输送机大巷向西方向尽头处的瓦斯压力为0.057 MPa, 与压力观测的数据基本吻合, 进一步得到该煤层瓦斯含量比较低。随着10-2号煤层开采深度的加大, 为了安全起见, 在生产过程中, 要加强10-2号煤层及其邻近层的瓦斯含量和瓦斯组分的测定工作, 并不断地检验和修正10-2号煤层的矿井瓦斯涌出量预测结果。

参考文献

[1]王大曾.瓦斯地质[M].北京:煤炭工业出版社, 1992

[2]王屹, 李兆平, 庞泽明.山西大远煤业2号煤层瓦斯赋存及涌出规律[J].煤炭技术, 2012 (8) :87-89

[3]张子敏.瓦斯地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009

机械工程测试技术基础 篇2

第1题：根据过滤基本方程，过滤速率与()成正比。

A.过滤面积

B.滤布阻力

C.过滤面积的平方

D.操作压差的平方

【正确答案】：C

第2题：以空气为输送介质，采用气流输送来输送固体颗粒时，气速必须大于

()。

A.临界流化速度

B.起始流化速度

C.颗粒在该流体中的沉降速度

D.20m/s

【正确答案】：C

第3题：50℃液态苯的定压摩尔热容为137.9J/mol·K，那么50℃时液体苯的比热容为()。

A.1768kJ/kg·K

B.1.768kJ/kg·K

C.1768kJ/kg·℃

D.1.768kJ/kg·℃

【正确答案】：B

第4题：反应系统的总转化率高于单程转化率。对这句话的判断是()。

A.正确

B.不正确

C.不能确定

【正确答案】：C

第5题：A和B的混合物通过蒸馏分离成为纯度高的A和B，A和B在操作压力下的沸点分别是319.41K和349.9K。塔顶冷凝器宜选择()作冷却剂。

A.热水

B.深井水

C.空气

D.冷冻盐水

【正确答案】：B

第6题：萃取中溶剂的选择性系数β与蒸馏中相当的参数是()。

A.挥发度v

B.组分的饱和蒸气压P0

C.相对挥发度a

D.相平衡常数K

【正确答案】：C

第7题：在标准蒸发器中，二次蒸气的温度为81℃，溶液的平均温度为93℃，加热蒸气(生蒸气)的温度为135℃，则蒸发器的有效传热温度差为()。

A.54℃

B.42℃

C.48℃

D.12℃

【正确答案】：B

第8题：从蒸气中析出晶体的过程主要用于()。

A.单晶制备

B.制备均匀晶体颗粒

C.真空镀膜

D.净化气体

【正确答案】：C

二、简答题(简答题(共25分))

第9题：有机污染物按生物可降解性和毒性可以分为哪三类?并将下面七种物质分别归类。氯仿、叔丁醇、有机汞、硝基苯、乙醛、三氯乙醛、乙酰胺

【参考解析】：

第一类：易生物降解，对微生物无毒;(1分)乙醛，乙酰胺属于本类;(2分)

第二类：不易生物降解，对微生物无毒;(1分)叔丁醇属于本类;(1分)

第三类：不易生物降解，对微生物有毒;(1分)氯仿、有机汞、硝基苯、三氯乙醛属于本类。(4分)第10题： 生化反应器有哪些类型?其中哪些用于活性污泥法，那些用于生物膜法?

【参考解析】：

生化反应器基本类型有完全混合式、间歇式、推流式、固定床、流化床和转盘式。(6分)完全混合式、间歇式、推流式属于活性污泥法，(2分)固定床、流化床和转盘式属于生物膜法。(2分)

第11题：氨氮废水处理技术有几种分别是什么?

【参考解析】：

氨吹脱法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法和生物脱氮技术

三、解释下列名词(每题3分，共12分。)

第12题：厌氧处理

【参考解析】：

厌氧处理：在无氧环境和适当温度、营养下使厌氧微生物大量繁殖，并利用其生命过程，将废水中有机物氧化成简单的有机物和污泥物，而使废水净化的过程。

第13题：COD

【参考解析】：

化学需氧量，是表示废水中有机物含量最常用的宏观指标。是指一升废水中能被氧化的物质在被化学氧化剂氧化时所需氧的相当量。

第14题：空气湿法氧化法

【参考解析】：

是在较高温度和压力下，通入空气，在有或无催化剂存在的情况下使有机污染物降解二氧化碳及水等无机物质的过程。

第15题：生物炭法

【参考解析】：

在生化进水中定期定量加入粉末活性炭，与回流的含炭污泥在曝气池内混合，利用活性炭巨大比表面积和强吸附能力，提高生化降解效率的办法，又称称PACT法，被认为是最有前途的生化处理工艺。

四、简答题(简答题(共28分))

第16题：生物除磷工艺是利用某些微生物哪些生理现象进行设计的?

【参考解析】：

好氧、吸磷、放磷、厌氧

第17题：SBR工艺的中文全名是什么?它的运行周期包括哪几个阶段?

【参考解析】：

序批式活性污泥法(或间歇曝气活性污泥工艺)进水、曝气、沉淀、排水、排泥

第18题：废水排放标准按照用途分为哪两种?

【参考解析】：

环境质量标准、污染物排放标准

第19题：吸附法所使用的吸附剂包括哪两种?

【参考解析】：

活性炭、大孔吸附树脂

第20题：生物膜处理技术根据设备不同可分为哪几种?

【参考解析】：

生物滤池、塔式滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床

第21题：气浮浮上分离需要在水中形成气泡，形成气泡的方法有哪几种?溶气气浮又可分为什么?

【参考解析】：

化学气浮、溶气气浮、布气气浮、电解气浮

加压溶气气浮、溶气真空气浮

第22题：生物脱氮技术是氨氮先在什么条件下?通过什么作用?转变为硝酸盐和亚硝酸盐，然后再在厌氧条件下通过什么作用转变为氮气?

【参考解析】：

浅析机械工程测试技术 篇3

【关键词】机械工程测试技术；教学改革；课程

1.机械工程测试技术在教学过程中存在的不足

1.1教学方式没有实现多样化

教学手段落后，以课堂教学为主，学生被动接受，缺乏必要的互动。虽说现在多媒体教学已经普及，但基本上还停留在投影代替粉笔的初级阶段，对现代化教学手段的充分利用还远远不够，对教学手段的改进也期待进一步探索所以可以看出，传统教学模式的弊病会造成学生被动吸收知识，难以充分调动学生学习的积极性和主观能动性，不利于培养学生的创新思维和创新能力。

1.2课程的不合理安排导致基础薄弱

机械工程测试技术需要前期学习的课程主要有高等数学和概率论与数理统计。高等数学和概率论与数理统计这两门课程一般安排在大学一、二年级开课，机械程测试技术一般安排在大学三年级开课，中间间隔的时间比较长，学生对基础知识的遗忘比较严重。而比较普遍的现象是学生在学习这门课程时进人状态较慢。该课程一方面要求学生全面回忆起高等数学、数学分析的内容，另一方面要求学生不断吸收全新测试技术知识。假如不能充分利用已学过的基础知识并做到与新知识融会贯通，则相当长一段时间都会处于茫茫然的学习阶段，学习兴趣锐减，积极性受挫。

1.3学生得不到足够的实践机会

机械工程测试技术课程的实验教学中主要存在两个问题：一是由于实验条件有限，难以完成一些较复杂的实验，而且某些简单实验完成的效果也不太好，造成了学生在学习这门课时，感性认识与理性认识相脱节的现象，学生理解这门课程存在一定的困难。二是实验教学中一般要求学生按照实验指导书的步骤操作，有些学生不思考就按部就班完成实验，最终仍然不明白为什么该实验要有这几个中间步骤，知其然而不知其所以然。众所周知，机械工程测试技术是一门实践性很强的学科，所以实验教学对于学习本门课程非常重要。但是由于存在一些这样那样的问题，导致了实验教学不能正常开展，学生动手操作机会少，演示教学多，案例教学较少，实际应用测试结果分析问题的能力不足。

1.4学生接受知识相对比较被动

传统的教学模式主要以教师为中心，上课大多采用灌输式的教学方法，这种模式的优点是有利于教师发挥主导作用，利于教师组织、监控整个教学活动进程，便于教师向学生传授系统的科学知识。但是通过长期的观察，由于，教学手段落后，以课堂教学为主，学生被动接受，缺必要的互动。在以前的教学模式中机械工程测试技术实验教学基本是沿袭传统的教学模式。做实验之前教师将每一个实验从实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容到实验步骤、数据处理等都做了详尽的交待，学生只要按固定步骤操作即可这种传统教学模式，虽然能使学生较快地掌握教材内容，但却影响了学生创新思维的培养，激发不了学生求知的欲望。

2.对于机械工程测试技术改革的几点看法与研究

2.1改变传统的单一枯燥的灌输式教学模式

通过引入多媒体教学，提高课堂教学效果 在测试技术课程学时压缩，测试技术内容不断增加的情况下，把多媒体教学引入测试技术教学，可以改变传统的教学模式采用单纯的黑板、粉笔式课堂教学，缺乏形象、直观生动的特点，使图、文、影、音等多种信息结合在一起。合理的运用多媒体教学可以弥补传统教学的不足，使课程内容化难为易，化繁为简，便于学生对知识的记忆与掌握。而且教师应该改掉灌输式的教学模式改为启发式。启发式教学不仅是教学方法，更是一种教学思想，是教学原则和教观。所谓启发式教学是教师在教学过程中，根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段调动学生的主观能动性，引导学生开动脑筋、积极思维、主动实践，以达到掌握知识和技能，增强能力的目的。

2.2采用案例和基础知识相结合的教学模式

在教学中我们采用案例教学法，结合工程实例，把各个模块的知识有机的结合起来，使学生对模块化知识在实际测试中的具体应用有一个宏观上的认识，加强测试系统系统设计的观念。比如讲解大型钢结构桥梁时，首先让学生分析危险截面所在之处，继而促使学生思考如何贴应变片以测量危险截面处的弯矩，并引导学生思考整个测试系统频率响应函数的建立方法。另外，在分析功率谱时，多数学生误将其峰值视为具有最大振荡幅值所对应的信号，实则不然，功率谱中峰值处对应的信号只能说明其平均能量最大，但其振荡峰值却未必最高，这可以通过讲解测量射流中心速度的方法而使问题明晰。显然，通过工程案例的讲解，不仅加深了学生对电阻应变式传感器、桥电路、A/D转换器和微处理器等的理解，而且有助于其掌握测试系统设计的基本过程，培养综合运用知识的能力。

2.3中心向学生动手实践倾斜

机械工程测试技术课程内容比较抽象，实验在课程教学中占重要的地位。为了加强学生对于课本理论知识的理解，需要安排大量的实验教学。实验应从培养学生的动手能力出发，发挥其能动性，让他们自我解决实际问题众所周知，工程实际中，机械工程师明确了测试任务后，一般的工作顺序是：在互联网上或企业内查询，选用适当的传感器和相关仪器；设计适当的试验方案，组建测试系统；完成测试要求。因此应开设具有实际应用背景的常用物理量（位移、力、压力、振动、噪声和温度等）测量的综合性实验，每个实验相当于完成一项工程测试任务。

2.4优化教学知识结构

教学内容是学习知识和技能的载体。由于机械工程测试技术涉及的知识面比较宽，知识点多而繁琐，针对这一特点，我们在教学过程中把相对离散的知识模块化，把知识点分为信号认知模块、信号分析模块、信号调理模块、传感器基本知识模块以及测试装置性能测试模块等，使每个模块的知识系统化，让学生能够分模块的掌握有关的知识。在把知识模块化的同时，我们根据突出重点，注重实用的原则，在满足教学要求的条件下精选授课内容。当然，要达到上述要求应做好两方面工作：一是确定教学内容是什么，二是怎样将这些教学内容组织成一个合理且实用的有机整体。

3.结语

机械工程测试技术相对于其他的课程最大的特点之一便是其实践性。而且多年的教学经验也显露出老师难教，学生难学的特点。我们应该应用形象、直观、生动的形式充分调动学生的积极性和学习热情。再但前的发展形势下，提高学生综合素质，特别是培养学生创新意识和能力，任重而道远。希望通过以上学改革，相信能够在一定程度上提高机械工程测试技术课程的教学质量。 [科]

【参考文献】

[1]陈光军，常江，张连军.测试技术实验教学改革与学生创新能力的培养.实验技术与管理，2007，2（129～130）.

[2]赵纯.关于大学物理教学改革的若干想法[J].中山大学学报论丛，2005，25（3）：35-37.

机械工程测试技术基础 篇4

《机械工程测试技术》是各高等院校机械、自动化专业等工程类专业开设的一门重要专业基础性课程, 是机械、电子、信息、力学、数学等学科的交叉学科。本课程主要通过讨论信号的描述和分析方法, 传感器、常用信号调理电路和记录、显示仪器的工作原理以及测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件等方面的知识, 要求学生深刻理解有关测试技术的基本理论、使用测试仪器对不同参数进行测量和分析的方法和手段、动态测试所需要的基本理论、基本知识和基本技能, 对机械工程中常见的被测物理量能比较正确的选用检测装置并完成检测任务从而为进一步研究和处理工程测试技术问题打好基础。本文希望通过该门课程教学难点解析与探讨, 不断激发学生的学习欲望、增强学生的动手能力与创新能力, 引导学生较好地理解和掌握, 培养机械工程类的专业人才。

二、《机械工程测试技术》课程的特点

《机械工程测试技术》综合了传感器技术、计算机技术、机械原理、信号分析与处理技术等技术理论, 涉及机械工程领域中的非电量电测技术和其他测试技术等知识, 是工业生产与科学研究不可或缺的重要技术手段, 《机械工程测试技术》强调理论联系实际、突出工程技术应用, 简单的理论知识记忆和掌握并不能完成该课程的教学任务, 它只是课程开设的主要教学目标之一。学生在课堂教学中掌握的信号分析、数据处理、传感器技术、测试系统方面的理论知识, 在专业课程体系中起到的是承上启下的知识衔接作用, 是培养学生的工程实践能力、综合素质及创新能力的基础。

三、《机械工程测试技术》难点

1. 课程内容具有抽象性, 不易理解。

《机械工程测试技术》是工程类专业中综合性很强的一门专业基础课程, 内容涉及大量的数学知识, 课程中有关信处理的部分涉及《概率论与数理统计》和《高等数学》等课程、有关测试装置的动态特性部分涉及《线性代数》和《机械控制工程》等课程, 有关振动测试的部分有与《机械振动》等课程的内容有关联。因此, 《机械工程测试技术》涉及到大量的较为抽象的高等数学知识, 而对来数学基础相对薄弱的工科学生来说如何将抽象的数学知识运用到机械工程测试技术的实践当中, 成为学生学习该门课程的一个难点。

2. 课程涵盖学科较为广泛, 对相关课程的理论知识要求较高。

《机械工程测试技术》课程知识范围广, 包括机械、电子、信息、力学、数学等多门学科, 尤其前面测试信号分析理论部分, 涉及到较多以前所学的高等数学知识, 特别是积分变换知识, 这就要求学生一方面要不断地掌握高等数学、数学分析的内容, 另一方面又要不断吸收全新测试技术知识, 假如不能充分利用已学过的基础知识并做到与新知识融会贯通, 很容易造成各科知识内容的衔接不太顺畅, 导致学生长期无法理解课程内容, 影响机械工程测试技术课程的教学效果。

3. 教学内容与机械工程测试技术的发展存在脱节。

随着现代科学技术的不断快速发展, 以及与国外相关领域交流的不断加强, 机械工程测试技术课程所属的研究领域技术也在快速的更新与发展。但现在高校机械工程测试技术课程教学的内容还停留在以前的教学内容之上, 比较陈旧, 无法跟上技术实际发展的水平。就譬如在机械工程测试技术课程中的传感器技术、测试方法及测量装置等教学内容方面, 都远远落后于当前社会生产实践以及相关技术发展的要求。

4. 实验性教学的缺失。

机械工程测试技术的实验教学当中存在着参差不齐的现象, 各个学校之间也存在着一定的差距。许多学校该门课程受制于实验条件状况, 许多复杂的测试实验无法完成, 造成学生在理解一些较为复杂的课程的时候, 由于只有理论的概念, 而无法直观的参与实验, 在理解这面课程的时候就存在着一定的困难。而一些较为简单的实验的教学效果来看也不是很理想, 着一方面与客观的实验条件限制有关, 另一方面也与学生难以理解此门课程而选择主观放弃的思想有关。

四、改进课程教学的措施研讨

1. 合理安排课程的教学内容, 突出重点教学内容。

《机械工程测试技术》在实际的教学过程当中, 可以不按照教材内容安排的顺利, 打破教材之间的界限, 例如可以不拘泥于传统教学, 打乱书本上介绍各种类型传感器的顺序, 以基本物理量的测量为授课主线, 分别介绍位移的测量、振动测量、压力测量、温度测量、应变及力的测量等机械工程中常见物理量测量所采用的主要传感器及其工作原理, 不再按照现有单列章节的方式去介绍, 从实践教学中优化教材的内容与结构, 将教学内容融会贯通, 各部分知识点衔接有序, 循序渐进地结合起来, 将知识的学习和掌握按照螺旋式上升的方向进行融合, 可以达到让学生在了解传感器相关知识的同时也知道主要作用, 提高学生理论理解与实践理解的能力。

2. 采用启发讨论式教学模式。

在《机械工程测试技术》课程的教学过程当中, 可以采用难点问题启发讨论的模式, 对于机械工程测试技术课程中的难点问题, 鼓励学生大胆发言, 集体讨论, 在这个过程当中, 老师对扮演的角色不是一个解答者, 而是引导者的作用, 引导学生对提出的难点问题进行思考, 收集相关的资料, 调查研究, 指导学生研究发放, 最终对学生提出的难点进行解决, 这样可以让学生真正的理解难点, 掌握相关知识。

3. 讲板书教学与多媒体教学相结合。

作为一门比较抽象的课程, 机械工程测试技术课程也要借鉴多媒体将枯燥的文字内容转化成图片传达给学生, 使用图片记忆的方式帮助学生加强对知识的记忆。其次, 可以通过软件设计模拟动态测试, 将动态测试过程形象化, 使学生建立起测试与系统的感官认识;再次, 还能够通过多媒体技术, 将该领域最新的国内外研究成果、知名研究学者、授课教师、本学院及本学校的科研成果介绍给学生, 通过这种教学手段, 增加了学生对本土科研成果的了解, 激发学生的学习热情。

4. 改革试验教学环节。

实验是机械工程测试技术教学内容的重要组成部分。目前, 随着信息技术与传感器技术的飞速发展, 传统的实践教学模式已经不能适应社会对机械工程教学发展的要求, 现在必须对试验内容进行富有创造性建设意义的课程改革。在试验内容上要增强试验的工程性、可操作性和现实性。在试验方法上, 要根据实验室的条件, 引导学生开展自行设计性实验, 充分发挥学生的主动能动性, 发挥学生的学习潜能, 培养学生创新探索能力, 让学生在解决实际问题的实践中提高分析问题解决问题的应变能力和创造能力。

5. 利用科研项目提高学生的动手能力。

所谓实践出真知, 在剖析《机械工程测试技术》教学难点上可以采用项目实例的方法提高学生的理解力, 以真实发生的实际案例, 讲解在其中所运用到的《机械工程测试技术》课程当中涉及到的如何测试系统的静态、动态特性、安防测试传感器、设计测试系统等等有关方面的知识。

五、结束语

《机械工程测试技术》是一门理论性和实践性都很强的课程, 而且涉及到的相关学科的知识十分庞杂, 在教学的过程当中存在着不少的疑难杂症, 导致不少学生反映该课程晦涩难懂, 课程内容犹如天书, 严重影响教学效果, 既定的课程目标和教学任务也很难在教学中达到预期的效果。本文试图通过对《机械工程测试技术》课程教学难点的分析, 提出了一些在实际教学工作中总结出的经验性的解决方法, 希望对《机械工程测试技术》这门课程今后的教学改进有所裨益, 广大《机械工程测试技术》教员能够以此来参考提高教学效果, 激发学生的学习兴趣, 让学生能够自觉地学习和钻研理论和实践。

参考文献

[1]梁健.“机械工程测试技术”课程教学难点突破[J].广东工业大学学报:社会科学版, 2009, (5) .

[2]运红丽, 王丽君.PBL教学模式在机械工程测试技术教学红的应用[J].科技信息, 2010, (29) .

[3]史荣, 李玉昆, 马筱聪.基于工程的机械工程测试技术教学改革实践[J].教育教学论坛, 2015, (12) .

机械工程测试技术总结 篇5

测试是人们认识客观事物的方法，测试过程是从客观事物中提取有关信息的认识过程。测试包括测量和实验，在测试过程中，需要借助专门设备，通过合适的实验和必要的数据处理，求得所研究对象的有关的信息量值。信息，一般可理解为消息、情报或知识。信息本身不是物质，不具有能量，但信息的传输却依靠物质和能量，一般说，传输信息的载体成为信号，信息蕴含在信号之中。例如，古代烽火，人们观察到的事光信号，它所蕴含的信息是“敌人来进攻了”。信号具有能量，它描述了物理量的变化过程，在数学上可以表示为一个或几个独立变量的函数，可以取为随时间或空间变化之图形。例如，噪声信号可以表示为一个时间函数；机械零件的表面粗糙度，则可表示为一个二元空间变量的高度函数。信息·信号的转换、传输与处理过程

按照信号变化的物理性质，可分为非电信号和电信号。例如随时间变化的力、位移、加速度等，可称为非电信号，而随时间变化的电压、电流、电荷、磁通等，则成为电信号。信号的分析处理，是指从传感器等一次敏感原件获得初始信息，用一定的设备和手段进行分析处理我们就所得的信号往往要经过加工变换，例如，滤波、调制、变换、增强、估值等，其目的是改变信号的形式，便于分析和识别：滤除干扰噪声，提取有用的信息。信号分析的经典方法有时域分析法与频域分析法，其中时域分析法是用信号的幅值随时间变化的图形或表达式来分析的，频域分析法是把信号的幅值、相位或能量变换为以频率坐标轴表示，进而分析其频率特性的一种方法。

测试工作的全过程包含着许多环节

信号可分为确定性信号和非确定性信号，确定性信号是指可以用明确数学关系式描述的信号；非确定性信号是指不能用数学关系式描述的信号。其中确定性信号又分为周期信号和非周期信号。在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号为能量信号，能量不是有限值，此时研究该信号的平均功率更为合适。对周期信号，时域到频域的变换工具是三角傅里叶级数或复数傅里叶级数。前者得到的是单边谱，后者得到的是双边谱。当用Fourier级数的谐波分量之和来表达具有间断点的波形时可以看到吉布斯现象，它是由于展开式在间断点领域不能均匀收敛引起的。对于非周期信号，其频域分析的数学手段是傅里叶变换。信号的分类

周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号

x(t)

=

x(t + nT)简单周期信号非周期信号：不会重复出现的信号

信号分析中常用的函数

δ函数的含义是指在时间内激发一个矩形脉冲Sg(t)(或三角形脉冲、双边指数脉冲、钟形脉冲等)，其面积为1。当ε→0时，Sg(t)的极限就称为δ函数，记作δ(t)。δ函数也称为单位脉冲函数。

δ函数的性质

采样特性：如果δ函数与某一连续函数f(t)相乘，显然其乘积仅在t=0处为f(0)δ(t)，其余各点(t≠0)之乘积均为零。其中f(0)δ(t)是一个强度为f(0)的δ函数。

fttf0t

fttt0ft0tt0 筛选(积分)特性

fttdtf000

ftttdtft卷积特性：任何函数和δ函数卷积是一种最简单的卷积积分

 xt*txtdtxtdtxt sinc 函数

sinc（t）函数又称为抽样函数、滤波函数或内插函数，在许多场合下频繁出现，其定义为

sintsint sinc(t),or，(t)复指数函数

ttestetejt

t

etcostetsint

sj

根据s取值不同，复指数函可以概括信号分析中所遇到的多种波形。虚轴代表振荡频率，实轴代表振幅变化。时域中遇到的任何时间函数，总可以表示成复指数函数的离散和与连续和。

系统是由若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。如计算机系统、测试系统、通信系统等。构成测试系统的每一个单元，也可以看成是一个基本系统（或元系统）。按系统的输入输出分，系统可分为连续时间系统与离散时间系统；系统也可分为即时系统与动态系统。即时系统，也称为无记忆系统：其输出信号只决定于同时刻的激励信号，与它过去的工作状态无关，可用代数方程描述。动态系统，也称有记忆系统：其输出与它过去的工作状态有关，可用微分或差分方程描述。

信息就是事物运动的状态和方式。它具有可以识别、转换、存储和传输的性质。凡是可以扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。信息技术的主体内容包括传感技术、通信技术和计算机技术。

传感技术：主要包括信息的识别、检测、提取、变换以及某些信息处理技术，它是人的感官功能的扩展和延伸。

通信技术：包含信息的变换、传递存贮、处理以及某些控制与调节技术，它是人的信息传输系统(神经系统)功能的扩展和延长。

计算机技术：主要包括信息的存贮、检索、处理、分析、产生(决策或称指令信息)、以及控制等，它是人的信息处理器官(大脑)功能的延长。

信息论可分为广义信息论、侠义信息论和一般信息论。狭义信息论，主要研究信息的测度、信道容量以及信源和信道编码理论等，这一部分即山农信息基本理论；一般信息论，也主要是研究通信问题，但包括噪声理论，信号滤波与预测，信号调制与信号处理等。广义信息论，不仅包括上述内容，而且包括与信息有关的领域，如心理学、遗传学、神经生理学、语言学甚至包括社会学中有关信息的问题。

事件发生的不确定性和事件发生的概率有关。当一个小概率的事件发生了，它所涵盖的信息就很大。自信息函数是一个单调递减的函数，发生的概率越大，它所涵盖的自信息就越小。例如，一台机器，具有正常工作和发生事故两种可能状态，如果正常工作的概率为P(x1)＝0.99；发生故障的概率P(x2)＝0.Ol，则可认为这台机器一般处于正常工作状态。但是，一旦发生故障，则是一件引人注目的事件。因此，某事件发生所含有的信息量，应该是该事件发生的先验概率的函数，即：

IxifPxi式中，P(xi)是事件xi发生的先验概率，I(xi)表示事件xi发生所含有的信息量。根据客观事实和人们的习惯概念，函数I(xi)应满足以下条件:(1)I(xi)是先验概率P(xi)的单调递减函数，P(xi)越大，I(xi)越小；(2)当P(xi)＝1时，I(xi)＝0，必然事件信息量为零；

(3)当P(xi)=O时，I(xi)＝∞，不可能发生的事件发生了，其信息量为无穷大；(4)两个独立事件的联合信息量，等于它们各自信息量之和

显然，满足条件(1)、(2)、(3)时，应取信息量I(xi)为先验概率P(xi)的倒数；满足条件(4)时，最好的方法是用对数来定义信息量。IxiloglogPxi Pxi山农定义自信息的数学期望为信息熵，即信源的平均信息量

N

HXElogPxiPxilogPxi i1熵的单位是[bit／事件]或[bit／符号]。

信息熵表征了信源整体的统计特性，是总体的平均不确定性的量度。对某一特定的信源，其信息熵只有一个；不同的信源，因统计特性不同，其熵也不同。

信息熵表征了信源整体的统计特性，是总体的平均不确定性的量度。对某一特定的信源，其信息熵只有一个，不同的信源，因统计特性不同，其熵也不同。信息熵具有的性质是对称性、确定性、可加性和极值性。在离散信源中，当信源的输出状态是等概率分布时信源的熵取最大值，在连续信源中，情况有所不同，当各约束条件不同时，信源的最大相对熵值不同，有两种情况。其中有峰值功率受限条件下的信源最大熵和平均功率受限条件下的信源最大熵。熵与信息通过一个简单的守恒定律相联系，即一个体系的信息与熵的和保持恒定，这就是信息与熵的守恒定律。

人类感官获取信息具有局限性，随着传感器技术的发展，人类获取信息的范围变的更大。传感技术的发展表现为两个基本的方向，一是扩展感测信息的谱域，二是提高识别信息的智能。其中扩展谱域有视觉与光传感器、听觉与声压传感器、触觉与温度传感器和嗅觉传感器。智能化包括动态测量、远距离非接触测量、特殊环境测量和微观测量。在工程中涌现了许多新型的传感器，在核辐射检测、超声波检测和声发射检测等运用广泛。在选用传感器时应该考虑的基本原则有灵敏度、响应特性、线性、稳定性、精确性和测量范围等。信道是构成一般信息传输系统的重要组成部分，是载荷着信息的信号所通过的通道，它承担了信息传输和存储的任务。信息传输需要借助物质和能量。Shannon信道容量关系式表明，一个信道可靠传输的最大信息量完全由带宽F、时间T和信噪比Ps/Pn所决定。Shannon信道容量关系式：Ct = F log(1+Ps / Pn)

[bit/s] F — 信道带宽

Ps — 输入信号的平均功率

Pn — 引入信道的干扰噪声的平均功率 Ct — 单位时间内的信道容量

Shannon信道容量关系式表明，一个信道可靠传输的最大信息量完全由带宽F、时间T和信噪比Ps/Pn所决定。

上图表示信道容量Ct 与信道带宽F 的关系。当F 较小时，Ct 随F 增加较快，且当F = Ps/N0 时，Ct =Ps / N0，即此时信道容量等于信号功率与噪声功率谱密度的比值；当F 较大时，Ct 趋向于一极限值(Ps / N0)loge。

根据Shannon信道容量关系式，若保持信噪比，那么设计原则应该是环节数目尽可能少以及建立传输环节间的耦合关系。

在测试技术中，许多情况下需要对信号进行调制，信号的调制类型有幅值调制、频率调制和相位调制三种。调幅是将一个高频正（余）弦信号与测试信号相乘，使高频信号的幅值随测试信号的变化而变化。在调幅过程中要保证不出现过调失真和重叠失真。调频是利用信号x（t）的幅值调制载波的频率，或者说调频波是一种随信号x（t）的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波。频率调制较之幅度调制的一个重要优点是改善了信噪比。滤波器是一种选频装置，能够使特殊频率的成分通过，滤波器可分为四类，其中包括低通、高通、带通和带阻。

A/D转换是把连续时间信号转换为离散数字信号的过程，反之称为D/A转换。A/D转换包括了采样、量化和编码。采样是对时间坐标的离散化，是连续的模拟信号变成了离散信号。采样定理

为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。

fs ＞fh

满足采样定理，只保证不发生频率混叠，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原信号x(t)。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到5倍。

量化则是对幅值坐标的离散化，使离散信号变成了数字信号。信号的加窗截断会引起能量的泄漏，采用傍瓣小的窗函数以及加大窗宽能有效的减少能量的泄漏。离散傅里叶变换并非泛指对任意离散信号取傅里叶积分或傅里叶级数，而是为了适应计算机计算傅里叶变换而引出的一个专用名词。若在计算机上实现这一运算，则必须做到:（1）把连续信号改造为离散数据；（2）把计算范围收缩到一个有限区间；（3）实现正、逆傅里叶变换运算。在这种条件下所构成的变换对称为离散傅里叶变换对。其特点是，在时域和频域中都只取有限个离散数据，这些数据分别构成周期性的离散时间函数和频率函数。

数字滤波器是利用离散时间系统的特性对输入信号波形进行加工处理，或者说利用数字方法按预定要求对信号进行变换，把输入序列x（n）变换成一定的输出序列y（n），从而达到改变信号频谱的目的。数字滤波器的滤波系统一般包括了采样、数字滤波、数模转换以及模拟滤波等。

维纳滤波是利用最小平方滤波原理实现剔除噪声的一种滤波方法。设滤波器输入为x(n)=s(n)+n(n)，其中s(n)为源信号，n(n)为干扰噪声，且s(n)与n(n)不相关，维纳滤波器的期望输出为源信号本身，即z(n)=s(n)。

若以滤波器实际输出y(n)与理想输出z(n)的均方误差Q最小为原则，则可推导出维纳滤波器的频率响应函数为：

Rs(ej)jH(e) Rs(ej)Rn(ej)

机械工程测试技术基础 篇6

关键字：起重机械 安装 应力测试技术

1.试验项目概述

在某企业中，需要进行一台起重量为600t的门式起重机安装，为保证安装过程的安全性，保障起重机械安装质量及效益，企业决定对门式起重机主梁提升过程进行应力监测。该起重机械门架结构主要是由行走机构、单柱箱型刚性腿、梯形主梁与人字形圆管柔性腿等构成。起重机械额定起重能力为：上小车，起重值为：2×300t；下小车起重值为：350t+20t。起重机械轨迹为182m，起重高度轨下为9m，起重高度轨上为90m。起重机械安装后自重值为4615t，其长宽高值分别为189.9m×58m×116。

该企业在进行起重机械提升时采取的是先进的液压整体提升技术，并在主梁两头搭设130m左右提升塔架。塔架设计为桁架结构，配置8支350t液压钢于每个塔架主梁上，在计算机集中控制基础上实现整体提升。在起重机械试吊阶段，其起重量设计为大梁+检修吊车+上小车，共25182KN，千斤顶加载由0值到全部荷载等级实现，需要通过十次加载。

2.应力测试技术及其目的

应力测试技术主要是通过测量应变片阻值，并计算出钢材所能够承受力的大小与方向。一般来说，应变片薄片其电阻值多为120Ω，应用特殊胶水，将应变片与钢材进行贴合，在钢材受力变形后，拉压应变片则会将应变片阻值进行改变。通过应变仪采集应变片数据，在分析钢材特性的基础上，获得材料受力情况。在起重机械安装中采取应力测试技术，对主体结构在试吊工程中出现的应力与应变进行测定，将测定结果与理论计算结果进行对比与研究，可以对结构安全性进行判断。通过应力测试技术，对起重机械主要构件在安装过程中其受力区域内应力变化状况进行监测，找出应变与荷载变化之间存在的关系，以保证起重机械安装过程的安全性。在起重机械安装过程中，如出现突然性大风或不利状况，应及时采取处理措施，保证起重机械结构体系在荷载下保持安全性。

3.起重机械应力测试技术应变片布置

在该企业中，进行起重机械安装过程中合理布置应变片，其应变片布置情况如下：第一，在塔架主梁跨中上翼缘上表面相距腹板60mm位置布置8片应变片；第二，于塔架主梁跨中下翼缘上表面相距腹板60mm位置布置8片应变片；第三，在塔架格构56m位置，4柱背心侧与内心侧布置32片应变片；第四，塔架主梁两端腹板内侧，选择中间高度布置16片应变花；第五，塔架格构柱顶截面柱下段高度中心与上段高度中心内外侧共布置32片应变片；第六，在塔架格构柱柱脚斜杆中段位置布置32片应变片。

整体布置112片应变片，16片应变花。在每一次加载后，都应通过应变仪进行应变变化情况观测，直到应变稳定并进行记录为止。在起重机械安装不加载时，白天应间隔4个小时进行一次读数，夜晚应间隔6-8个小时进行一次读数。在该企业中，综合考虑昼夜温差等情况，为消除温度变化对数据影响，每个点采取自补偿方式。应用200m屏蔽双绞线并保证内阻误差在±0.3Ω范围内，以减少外界环境与内阻对测量结果的影响。在起重机械安装过程中，考虑其格构应用的是16锰钢，其强度极限在471-510Nb范围内，屈服极限则在274-343Mb范围内，弹性模型取值为210×109N/cm?。

4.起重机械提升过程研究

在起重机械提升之前，对提升液压缸及应变仪等进行检查，保证其质量的基础上进行起吊作业，起吊分十次加载，数据出现较大变化。通过收集数据后发现，应变花显示角度为43°，与计算值相接近；研究发现主梁数据正常、56m位置钢架受压力正常；数据显示格构柱柱脚斜杆中段数据出现异常，副塔一边斜杆承受拉力，另一边则承受较大压力，其数值表现为不正常上升，管件变形最大数据为1300微应变，在提升过程中，数据最终达到了1700微应变，其应变值达到了材料极限；卸载后数据基本复位，但超过1500微应变数据则恢复十分缓慢，甚至有些材料不再恢复，说明材料变形严重，进入塑性区。通过格构检查发现塔架基础出现下沉，且地脚螺栓出现松动问题。通过禁固所有螺栓，从顶梁到地面对钢材尺寸进行测量，最大限度消除起重机械安装过程中应力过于集中的问题。重新试吊后取得成功，逐步提升并完成起重机械安装。

在起重机械安装过程中，应用应力测试技术对测量过程中数据进行测量，获得梁最大正压力值为96.1N/nm?，柱最大压应力为49.2 N/nm?，斜杆最大压应力值为38.7 N/nm?。通过应力测试判断，在结构系统处于满载状态时，其应力状况仍小于材料设计抗力，满足起重机械安全安装的要求。

5.结语

起重机械属于工业生产中十分重要的机械设备，起重机械安装质量直接影响着其操作性能及运行质量。在进行起重机械安装过程中，其装配产生应力容易对整体结构稳定性造成影响，带来安装质量问题，影响起重机械安装安全性。提出在起重机械安装过程中应用应力测试技术，通过应力测试技术，对起重机械安装过程进行测试，充分保障起重机械安装质量，实现工程施工综合效益。

参考文献：

[1]谢辉.应力测试在起重机检测中的作用[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（12）.

[2]洪正，王松雷.门式起重机金属结构应力测试及分析[J].机械研究与应用，2012，（6）：81-83.

机械工程测试技术基础 篇7

关键词：虚拟实验室,虚拟仪器,实验系统

一、虚拟仪器的基本概念

以计算机为硬件平台, 以编程语言构建专业的软件, 从而通过编程语言所实现的虚拟仪器平面上, 对相关实验设备以及材料进行模拟, 并实现测试功能的一种计算机仪器系统。而虚拟仪器则是一种通过计算机显示器所具备的显示功能, 模拟一般仪器的控制面板, 进而以多种输出方式将检测结果进行输出, 该检测结果利用了各种软件功能, 比如分析、处理、运算、I/O接口设备、信号采集、检测与调试。这些一系列的过程就集成了一个强大计算机测试系统[1]。

二、虚拟仪器的部件构成以及特点

(1) 软件部分。虚拟仪器的实质是将硬件功能软件化, 而这些功能的实现需要计算机的软件和硬件资源, 进一步强化系统的功能性和灵活性。其中, 仪器驱动程序、VISA库、仪器开发软件构成了软件结构的三大组成部分。

(2) 硬件部分。计算机硬件平台以及测控功能硬件则构成了虚拟仪器的硬件系统。主要的硬件设备包括计算机平台、接口硬件、调理电路、数据采集器以及传感器。

(3) 虚拟仪器的开发系统。虚拟仪器开发系统是设计开发虚拟仪器的一种必备软件工具。目前, 最具有实用性和可行性的虚拟仪器软件开发环境包括两种。一种是采取常用的常规编程语言, 即文本式的编程语言, 诸如Visual C++、C、CVI和labwindows等;另一种是在大众中不怎么常见而在图形编程中被广泛应用的编程语言。诸如HPVEE、lab VIEW等。文本式的编程语言的显著特点是开发好的软件一般对系统要求不高, 内存占用也不大, 运行速度也较快, 而且用户可选性比较多;图形化的编程语言的显著特点是相对文本式的编程工作量较少, 且易于上手[2]。

三、实验系统的功能设计

一般教师通过文案备课, 第二天参照课本进行书本理论教学在整个课程教学内容中占1/4, 采集器、传感器的教学占3/4。为不落伍, 坚持与时俱进, 系统涉及计算机技术和虚拟测试技术都运用最新技术。“机械工程测试技术基础”教学内容涉及知识点包括信号处理原理及方法、机械测量原理、机械工程测试方法等知识。根据课本内容结合培养要求制定教学方案, 在制定教学方案过程中, 要充分考虑每个学生的特点, 将每个学生的长处尽可能得到展现和发挥, 实验量应保证层次清晰的要求。该实验系统主要分为三部分:信号仿真实验室、综合性实验、探究性实验。

根据课本内容结合培养要求制定教学方案, 在制定教学方案过程中, 要充分考虑每个学生的特点, 让学生在上完实验课后, 达到如下效果:对实验目的深刻理解, 实验步骤铭记于心, 从实验结果中提高分析问题, 解决问题的能力。

四、小结

本文将科研目标与教学工作目的相结合, 通过分析传统实验教学中所产生和存在的问题, 进一步利用虚拟仪器设备替代实物仪器, 如此一来, 不但节约了实验经费, 而且可有效降低学校投资经费, 更大的好处在于实验内容的多样性、灵活性和开放性得到充分体现。整个实验系统的内容不仅与课本内容相一致, 还与工程应用相结合极大激发孩子们学习的热情。为了达到教学目的, 一定要紧跟课本内容, 在保证学生充分理解和接受机械测试系统的应用及架构, 可以把实验系统设计分成三个部分, 信号仿真实验单元、综合实验单元、探究性实验单元。也就是说, 将一个完整的实验系统设计相对部分化。为了提高学生的动手能力, 设计性实验课要尽量多的安排, 实验课安排多但是不能简单, 易于上手的都安排, 要将经典典型的测试实验多安排。在实验教学中, 工程实践是很好的“引线人”, 可以很好地将课本理论、实验内容和工程实践贯穿起来。

参考文献

[1]路康, 靳贺敏.基于LabV IEW的农作物生态环境远程监测系统设计[J].安徽农业科学, 2008, 07.

[2]邹大鹏, 等.基于虚拟仪器技术实现测试技术教学改革的研究[J].广东工业大学学报 (社会科学版) 2007, 06.

机械工程测试技术基础 篇8

关键词：MATLAB,机械工程,测试技术,应用探讨

MATLAB源于矩阵运算, 同时也是具有高性能计算可视化软件, 其在矩阵计算、信号处理和图形处理为一体, 形成了一个便捷的用户环境。目前MATLAB不但在科学与工程领域进展很快, 并且已经广泛的应用在课程教学中。MATLAB在线性代数、自动控制等教学上已经可以很好的应用, 但在机械工程测试技术教学中的应用还不够成熟, 探究MATLAB在教学中的学习方法, 更好的促进机械工程测试技术的进步。

1 对MATLAB运用在机械工程测试技术中的可行性分析

将MATLAB运用在机械工程测试技术中是可行的。机械工程测试技术中的信号收集、信号处理、信号描述等, 并且在MATLAB软件的工具箱内都会有相互对应的函数, 例如:b=imag (z) 对应%计算虚部, a=real (z) 对应%计算实部, theta=angle (z) 对应%计算相角, 其中中z表示的是复数, Ce=xcorr (y1, y2) 对应%求互相关函数。通过这一系列的函数值在加上编程程序就可以得出想要的结果。比如设置正弦波信号为:y=8sin (16πt) , 求时域及幅值谱图相对应的编程为:fs=200对应%设定采样频率;N=200;n=0:N-1;t=n/fs;x=8×sin (16×pi×t) ;figure (1) ;subplot (331) ;plot (t, x) 与%作正弦信号的时域波形相对应。幅值谱图编程为:y=fft (x, N) /N对应%进行fft变换, mag=abs (y) 对应%求幅值, figure (1) ;subplot (332) ;plot (f-100, mag) 与%做频谱图相对应。应用这种方法, 编程就非常的简单, 减少了其他编程中的数学计算, 还可以使结果简单的计算出来, 充分的体现出测试的效率及速度。

2 对MATLAB的信号分析应用软件的设计

根据上述分析了了解到, MATLAB软件可以对测试信号分析处理有相应的命令函数, 具有便捷性, 但是其执行命令比较多, 想要完全的理解也很难, 在对系统整体的把握上也很难, 并且还要将时间都花费在电脑编程上, 这明显缺乏合理性。由于上述问题, 设计了MATLAB信号分析应用软件。应用这个软件不但可以对测试信号的速度, 在参数设置方面只需要用电脑鼠标进行操作即可完成, 从而节省了编程所用的时间。

2.1 界面的设计工作

在信号分析中, 界面主要是通过GUI图形用户界面菜单的编辑器来设计的。根据信号分析的结构划分, 系统的主页面由多个子窗体的模块共同组成, 分别为:系统简介、信号分析、推出系统等。只要单机主页面上面的模块键就可以打开相应的子窗体。并且所有功能的模块都是MATLAB系统应用程序, 在每个子窗体模块中还有多个典型信号, 其中有方波信号、脉冲波信号等。典型信号的分析还包括实频谱、虚频谱、相位谱等, 相关的分析还有正弦、余弦、方波、脉冲波等信号的自相关与互相关的分析;加窗处理涵盖锯齿波、三角波、方波等信号的窗处理, 窗函数还有汉宁窗、哈明窗、矩形窗等。除此之外, 在典型的信号分析中, 想要保证图形的精确性, 还要进行加窗与选取采样点工作。这样每一个模块的显示的内容就会用菜单的形式很好的体现出来。

2.2 通过举例进行分析

在实际教学过程中, 信号测试分析及处理就可以直接应用先前所设计完成的信号分析应用软件, 并且在辅助教学工具在实际应用过程中, 只需要进行菜单电机就可以完成, 就以就对分析正弦信号的谱举例说明。给出正弦波的信号为y=8sin (10πt) , 并根据数据来求出信号的实频谱、相位谱、虚频谱等求出。然后点击MATLAB信号分析应用软件, 就会出现测试信号分析主页面图;再次点击页面中的正弦信号分析就可以进入正弦信号的分析主页面图。

在选择相应的参数时, 要注意频率在6Hz左右, 取300个采样点, 汉宁窗的宽度为300, 点击绘图就可以得出正弦波信号y=5sin (10πt) 的结果。求出结果为:相频谱、实频谱显示为0, 虚频谱为±3.5, 双边幅值谱为3.5, 功率谱为13.5等等。根据上述的举例分析可了解到, 设计的信号分析应用软件具有简便性, 并且界面显示很好, 比较适合上课测验、演示等。当然, 对于测试技术试验及工程领域此技术仍然可以很好的使用。

3 合理搭配与实际应用

将MATLAB及测试信号的分析应用软件应用在教学中可以取得很好的教学效果。对于教师而言, 在上课中可以在讲解同时还进行演示, 对于一些比较抽象的问题就可以用仿真图形来进行仿真演示, 这样会使分析结果非常清楚, 减少了教师板书的书写及作图步骤所用的时间, 在很大程度上提升了教学效率, 教学质量也随之提升。然而对于学生来讲, 软件的应用可以帮助学生们进行深刻记忆与理解, 可以作为学生预习的材料, 帮助学生们解决困难习题等。此软件的应用充分的表现出MAT-LAB的灵活性, 还可以对学生们起到规范作用, 学生们在教师的帮助下, 可以自己设计一些工具箱, 无形中提升了学生们的学习积极性。

虽然MATLAB及测试信号的分析应用软件具有很多优势, 但是在测试教学中也有其自身的特色, 在进行公式推算中, 相比应用板书会取得更好的效果。因为板书可以将内容保留一段时间, 方便学生们进行比较分析。软件的应用主要偏于结果, 所以在以后的机械工程测试技术教学中, 要将软件应用与其他教学方法进行科学合理的搭配使用, 这样才能充分发挥出其自身优势。

4 总结

将MATLAB充分的应用在机械工程的测试技术中, 形成了一种新型教学试验方法, 并且其与多种教学方法相结合共同完成教学任务, 无疑会推动教育事业的发展, 机械工程测试技术课程改革会更加完善。

参考文献

[1]谢锋云.MATLAB在机械工程测试技术中应用探讨[J].佳木斯大学学报 (自然科学版) , 2008.

[2]谢锋云.MATLAB的控制系统应用软件设计[J].佳木斯大学学报 (自然科学版) , 2007.

某市政工程施工试验测试技术研究 篇9

工程位于上海市杨浦区, 为了适应市政道路建设的需要, 要对新填土进行强夯处理, 地基处理的总面积约3×104m2, 上海地区浅部软土普遍发育, 属于较为典型的天然软土地基区, 软土主要为滨海沼泽相堆积类型。软土层主要为埋深在4m左右的第 (3) 层淤泥质粉质粘土 (指上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》DGJ08-37-2002中地基土层序号, 下同) 及其下部的第 (4) 层淤泥质粘土, 其主要特性是高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度等, 在工程建设中表现出一系列不良工程地质现象, 从而影响建 (构) 筑物的使用。因此, 必须对软土的变形引起重视。本文需处理的土层总厚度约8.5m~l0m。采用3000kJ能量进行强夯处理根据公式H=a (Mh/10) 0.5算其有效加固深度为8.6m (a取0.5) 。

2 强夯地基处理方案设计

强夯采用2遍点夯, 1遍满夯。点夯单击夯击能为3000kJ, 夯锤底面直径2m~2.4m, 锤重200kN、夯点正方形布置, 夯点间距为6m×6m。第2遍夯点选在土1遍己夯点间隙。强夯击数及收锤标准:每个夯点夯击数大于10击, 最后2击的平均夯沉量不大于50mm每遍夯击间隔时间为1d~2d。

满夯:满夯能量为1000kJ, 夯锤底直径2m~2.4m, 要求锤印彼此搭接, 且搭接部分不应小于锤底面积的1/3~1/5 (表1) 。

3 试夯及检测

强夯的目的是通过强夯试验来确定强夯最佳施工参数, 并根据试夯的结果确定施工方案进行大面积的施工、试夯监测项目主要包括:孔隙水压力观测、地下水位观测、夯坑及其周边地表变形观测、每遍点夯及兴夯前后的地表高程测量等监测项目。试夯后还需通过载荷板试验、标准贯入等效果检验来计算经强夯加固后地基土的承载力和密实程度。

试夯区面积为30m×30m, 在试夯区边线以外l0m处埋设水位观测孔1个, 孔深l0m, 地下水位的监测与孔隙水压力观测同步进行。并埋设孔隙水压力观测点1个, 孔隙水压力仪器采用钢弦孔隙水压力计。孔隙水压力和水位观测孔每天观测1次。

在试夯区内选择3个夯点作单点试夯, 每个试夯点位置附近埋设3组孔压, 每组设7个测头。在地面以下4.5m左右往下每隔2m埋设1个孔压传感器, 共21个。单点夯开始, 3组孔压、地下水位同步观测。并进行夯沉量、夯坑及其周边地表变形观测。根据孔隙水压力监测确定强夯的夯击击数、有效加固深度等。

3.1 孔隙水压力监测方法与要求

为防止强夯时剪切波对孔隙水压力测头的破坏, 须对孔隙水压力仪地面以下的电缆加装钢制护管。孔隙水压力仪的埋设在强夯前采用钻孔方法进行埋设。埋设完成等孔压值稳定后, 方可作为初始读数、观测时随强夯每一击进行同步观测, 求出距夯坑不同距离、不同埋设深度土体的孔隙水压力, 并绘制孔压增量与距离关系曲线图、孔压增量与深度关系曲线图、孔压与夯击击数及消散过程曲线等相关图表。

3.2 地下水位监测方法与要求

随同孔隙水压力观测同步进行, 掌握地下水的变化情况, 确定静水压力。

3.3 强夯前后地面高程测量和夯坑及其周边地表变形监测

为了判定夯实效果, 在试夯时选择具有代表性的夯坑作为观测点。沿夯坑2个垂直方向分别设置8个观测桩, 设置间距为距夯坑印边1m, 2m, 3m, 4m, 5m, 6m, 8m, l0m。每个夯坑周边共计16个观测桩。每夯击一次观测夯沉量和每个观测桩的沉降和降起情况, 绘制夯坑周边地表沉降、降起曲线。各夯点每击夯沉量如表1所示。强夯后夯坑周边变形以降起为主, 降起量较小, 基木无沉降、从表1可看出, 单击夯坑总夯沉量为1.35m~1.46m, 点击击数为10~11击时满足设计提出的标准:最后2击平均夯沉量≤50mm。为了确定地面沉降量, 在每遍夯前、夯后均对试验区进行地面高程测量, 按4m×4m的方格网进行, 结果见表2, 地表平均总沉降量为62cm。

3.4 标贯孔

在强夯前、后各进行1个标贯孔, 每lm做1个标贯测试, 绘制地基处理前、后标准贯入击数对比曲线, 分析确定各层地基土加固后的地基承载力。夯后标贯值明显提高, 在影响深度范囚内夯前的标贯击数平均值为:N=13;夯后的标贯击数平均值为N=28。平均增长约2.0倍。

4 强夯质量保证措施

(1) 严格控制夯点测放位置, 允许偏差为±5cm; (2) 严格控制夯锤就位, 允许偏差为±15cm; (3) 严格控制场地整平高差≤±l0cm; (4) 严格控制夯坑回填石料粒径≤30cm, 夯坑回填石料粒径较大时容易导致翻锤; (5) 严格控制夯击能, 强夯前需要校核落距; (6) 下雨天不宜进行强夯, 采取抽排水等措施将夯坑内或场地积水及时排除, 地下水位较高影响施工时, 采取井点降水等措施降低地下水位; (7) 夯锤起吊不平时, 应采取措施纠正, 当坑底倾斜度≥30°时应整平再夯。

5 结语

在素填土形成的新填土区采用强夯处理地基是简单、有效的施工方法、可根据填土厚度选择合适的夯击能量。从孔隙水压力观测资料以及标准贯入对比曲线土反映出, 在此类土层中, 以3000kJ夯击能进行强夯施工时, 其影响深度约为9.5m, 有效加固深度约为8.0m。木工程土质条件比较好孔隙水压力消散较快, 大面积施工可分区穿插进行, 大面积强夯作业可不考虑遍夯间歇时间。

参考文献

[1]刘淦.浅谈软土地基的加固方法[J].科技创新导报, 2010 (1) :6～7.

机械工程测试技术基础 篇10

随着计算机技术、嵌入式技术以及新兴虚拟仪器技术的发展,故障诊断装置和仪器已经由最初的模拟式监测仪表发展到目前的基于计算机的实时在线监测故障诊断系统和基于微机的便携式监测分析系统。设备故障诊断技术主要包括4个基本环节和4项基本技术。4个基本环节为检查和发现异常、诊断故障状态和部位、分析故障类型、提出诊断决策方案及诊断结论。4项基本技术包括检测技术、信号处理技术、识别技术及预测技术,且4项基本技术都在工程测试技术中得到了体现。

测试技术包含测量和试验两方面。凡需要考察事物的状态、变化和特征等,并要对它进行定量描述时,都离不开测试工作。工业生产中的机械化、自动化,必须建立在生产过程中对各种参数的测量、分析的基础上,这样才能保证产品质量和生产效率。同样,要对设备出现的故障进行高效准确的诊断,也离不开先进的测试技术。因此本文将重点描述工程测试技术在设备故障诊断方面的研究和应用。

2 工程测试技术

测试技术是实验科学的一部分,其主要研究各物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法。测试技术是进行科学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段,它起着类似人的感觉器官的作用。

为提高测量精度,增加信号传输、处理、存储、显示的灵活性,提高测试系统的自动化程度,以利于和其他控制环节一起构成自动化测控系统,在测试中通常先将被测对象输出的物理量转换为电量,然后再根据需要对变换后的电信号进行处理,最后以适当的形式显示、输出,如图1所示。

3 故障诊断技术

故障诊断技术是利用现代科学技术和仪器,根据设备(系统、结构)外部信息参数的变化来判别机器内部(系统)的工作状况或机械结构的损伤状态,确定故障的性质、程度、类别和部位,并研究故障产生的机理的技术。

故障按其性质、状态的不同可分为以下几种:①按工作状态分为间歇故障和永久性故障;②按故障程度分为局部功能失效的故障和整体功能失效的故障;③按故障形成速度分为急剧性故障和渐进性故障;④按故障程度及形成速度分为突发性故障和缓变性故障;⑤按故障形成的原因分为操作或管理失误形成的故障和机器内在原因形成的故障;⑥按故障形成的后果分为危险的故障和非危险的故障;⑦按故障形成的时间分为早期故障、随时间变化的故障和随机性故障。

上述故障类型是相互交叉的,随着故障的发展,可从一种类型转移到另一种类型。目前所采用的监视诊断技术可以分为以下3类:①以检测仪表为主体的监视装置;②检测仪表配备软、硬件分析装置;③计算机辅助监视和诊断系统。

4 应用实例

某设备以圆板作为低频发声器,用来模拟特定环境下的声场特征。在使用过程中发现其使用寿命较短,未能达到设计指标要求。经初步分析,可能是圆板在使用过程中的振动频率和其自身的固有频率相近,产生了共振,从而导致了圆板在短时间使用后出现裂纹。为准确判断故障原因并对圆板进行优化设计,本文对圆板进行了试验模态分析。

在多数情况下,要求模态试验的边界条件是自由的,因此试验时对圆板采用海绵支撑,用橡胶带悬挂激振器,以保证圆板处于自由状态。本次振动测试的系统组成如图2所示。

本试验采用上海东昊测试技术有限公司的DHMA模态分析软件,试验模型划分为4圈网格,每圈6个测点,共24个测点,如图3所示。试验采用SIMO测量激振器法,将激励点设在13号测点。经试验得到了圆板的试验频响函数曲线及稳态图,表1列出了前6阶频率。

由于低频圆板发声器的驱动装置所设定的驱动频率为110 Hz,与模态测试得到的圆板的第1阶固有频率相近,因此工作时使圆板产生共振,这是导致其使用寿命短的直接原因。为此,设计人员对圆板的结构进行了改进,即在圆板的径向均布设计了6个加强筋骨,增加了本体刚度,更改了圆板的第1阶固有频率。重新加工后的圆板经模态测试后其第1阶固有频率约为150 Hz,经工作试验验证,该圆板的使用寿命达到了技术指标要求。

5 结论

本文首先介绍了工程测试技术及故障诊断技术的发展历史、研究现状及发展动向,然后通过实例来详细阐述了工程测试技术在设备故障诊断领域中的应用研究,指出了测试技术在故障诊断方面的重要性。在现代化生产中,设备故障诊断技术必将会得到越来越高的重视。

摘要：主要介绍了工程测试技术在设备故障诊断领域中的应用。首先,回顾了设备故障诊断技术和测试技术的发展历史和研究现状,接着描述了工程测试技术和故障诊断技术的发展方向及分类,最后利用振动测试技术针对圆板低频发声器的使用寿命短这一故障进行了分析及精确诊断,得出了导致圆板使用寿命短的直接原因,从而也为结构的优化设计提供了支撑。

关键词：工程测试技术,故障诊断,设备

参考文献

[1]钟秉林,黄仁.机械故障诊断学[M].北京:机械工业出版社,1997.

软件工程中软件测试技术的研究 篇11

1 新时代背景下的ORACLE问题

在软件工程中, 软件测试地目的是为了能够发现和找出软件错误运行的情况, 专门判断测试过程是否通过的可验证即被称为ORACLE, 在如今新时代的背景下, 不管是趋势分析还是相应的图论计算等, 都开始变得越来越困难。新时代的处理模式, 主要包括了物理作用下的数据处理和化学作用下的数据处理两种类型模式。其中, 物理作用下的数据处理, 主要是在保证其价值的情况下, 不断的缩小其数据的规模, 然后由此清洗不变的数据基本属性。这其中就包含了针对数据处理的多种方式, 能够有效的实现将新时代花销, 的物理式变化。因此, 物理作用下的数据处理测试ORACLE本身并没有问题。

而基于化学作用下的数据处理, 则具备最主要的预测和快速算法的问题, 这两个问题都非常经典, 直接促使ORACLE的确定变得异常的困难。比如在计算个性化推荐统计学信息当中, 经过个性化推荐的商品, 更容易获得用户们的喜爱, 当然也存在一半不喜欢的概率。而经过计算的结果也只是表明此类商品被喜欢的概率相对较高。概率性问题直接导致结果的正确性和确定性产生本质的区别, 直接致使ORACLE确定的难度。

2 传统测试平台难以符合新时代处理的要求

以往所采用的软件性能测试, 主要是借助控制器协调本地直接向服务器端发出服务的请求, 由此实现对服务器压力的测试, 其测试负载产生器都属于局部的物理主机。相对少量的服务器构成应用系统来说, 用户数在数百上千量级的应用服务, 才能有效满足应用的需求。

如今, 随着云计算的发展, 用户的需求也在不断的增长, 其多个系统所需支持的并发用户也在不断的增加, 相应的访问量也在由此攀升。这就需要针对服务端系统是否能够真正承受如此巨大的用户访问量进行有效的测试, 可直接在系统上线之前就展开较为充分的测试内容。以往局域网主机测试方法所产生压力, 很难真正满足服务器对其所产生的压力测试需求。由此软件测试工作中开始出现一系列的问题。一是负载产生器的物理机数量很难获得动态的扩展;二是新时代所驱动的云计算系统, 直接采用了广泛的分布客户端。三是在网络海量数据的推动下, 控制器所监控的负载产生器状态直接成为性能测试的瓶颈, 很容易由此引发测试失败。四是控制器对负载产生器的同步问题变得越来越复杂, 直接影响到负载测试的效果。

3 软件服务化所引发的测试挑战

具体从开发的模式而言, 软件开发的过程, 主要包含了完全编码、构件化、服务以及云计算等多个阶段。

3.1 完全编码阶段

主要是相应开发人员直接从零基础开始对每行代码的编写过程, 除了系统本身所提供的类库之外, 通常所有的代码都是直接由相应开发人员所掌握。在此阶段当中, 用户们普遍具有良好的可测性, 几乎所有的测试和调试方式都可以实现。

3.2 构件化阶段

该阶段直接是为了提升软件开发的效率, 要求相应开发组织必须在系统类库的基础上, 结合业务自身的特点来构建出可复用的业务组件。而通常该组件都是在本地运行, 因此其业务系统的耦合度明显偏高, 用户们对于组件的掌控也明显较大。

3.3 服务阶段

在此阶段当中, 多数本地组件所提供的调用可转变成为远程服务形式。用户们可对外部的服务控制处于逐渐减少的状态, 只能透过服务的输入和输出来实现对服务情况的良好把握。

3.4 云计算阶段

这一阶段主要是特别架构和PASS之上的应用程序, 在处理输入和输出的同时, 多数用户并不具备了解PASS服务运行情况的能力, 因而导致用户测试的难度再次增加。

4 杀虫剂效应

在软件工程测试领域当中, “杀虫剂效应”是指相应的测试软件越来越多, 其免疫能力变得越来越强的现象。这种现象就如同采用农药杀虫是一样的效果, 如果持续采用一种单纯的农药, 则害虫将最终在体内产生一定的抗体, 在此情形下, 农药将无法发挥出应有的杀虫效力。而在多种构件化开发当中也是如此, 通常在中前期发现多种缺陷的模式, 其都可直接通过校验和验证的方式集成在构件当中, 乃至直接成为构件的必然属性。此类构件并不需要开发人员进行单独的代码编写, 其直接对测试的方式产生了天然性的免疫能力。

在软件工程中, “杀虫剂效应”将有效的促使软件的测试技术获得飞跃式的更新升级, 可迅速的找出存在软件当中的缺陷问题。一般在进行测试的初期阶段, 只需通过较少的测试即可直接发现其中所存在的更多缺陷, 而在后期的测试当中, 则很容易发现其所存在的缺陷数量, 将渐渐趋于平缓, 甚至最终在某个周期停止增长。

5 结语

综上所述, 针对新时代背景下软件测试的问题, 需要尽可能的避免出现“杀虫效应”, 具体要求测试技术应当由单一的技术类型直接向着多元化测试技术的方向转变。然后需要解决智能数据处理所带来的ORACLE的问题。最后, 需要构建出面向云环境的自动化环境, 尤其是客户端环境必须咬合服务端的需求进行良好的匹配。

参考文献

[1]朱家云.浅析软件测试[J].信息工程系统, 2011.

[2]袁政江.浅析软件测试过程工作要求[J].计算机光盘软件与应用, 2011.

[3]王国鹏.浅析软件测试现状及发展前景[J].电子制作, 2014.