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現代測試技術及應用 版權信息
- ISBN：9787030712158
- 條形碼：9787030712158 ; 978-7-03-071215-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
現代測試技術及應用 內容簡介
本書取材新穎，內容廣泛，從理論和實踐相結合的角度，以構成現代測試系統的各個環節為主線，詳細闡述了現代測試技術的基本理論、原理和典型應用。本書共有9章，內容包括測試技術的概念內涵、信號與測試系統基礎、測試信號的獲取、測試信號的調理技術、測試信號的數字處理與分析、測試系統總線通信技術、虛擬儀器測試技術、現代測試系統集成設計以及現代測試技術的綜合運用等。
現代測試技術及應用 目錄
目錄
“艦船裝備保障工程叢書”序
前言
第1章 測試的本質與內涵 1
1.1 基本概念 1
1.1.1 測量 1
1.1.2 計量 4
1.1.3 檢測 4
1.1.4 測試 5
1.2 測試系統組成架構及基本特征 5
1.2.1 測試系統的組成架構 5
1.2.2 測試系統的基本特性 7
1.3 現代測試技術體系 20
1.3.1 測試技術內涵與分類 20
1.3.2 現代測試技術體系框架 22
1.4 本章小結 28
思考題 28
第2章 測量誤差分析 29
2.1 測量誤差的基本概念 29
2.1.1 測量誤差的來源 29
2.1.2 測量誤差的表示方法 30
2.1.3 測量誤差的分類 31
2.1.4 測量不確定度與置信概率 33
2.2 隨機誤差分析及其處理 34
2.2.1 隨機誤差的統計特性和概率分布 34
2.2.2 隨機變量的特征參數 35
2.2.3 有限次測量數據的數學期望與方差的估計 36
2.3 系統誤差分析及其處理 37
2.3.1 系統誤差的判別 37
2.3.2 系統誤差的消除 39
2.4 疏失誤差分析及其處理 40
2.4.1 拉依達準則 41
2.4.2 格拉布斯準則 41
2.5 誤差的合成與分配 42
2.5.1 誤差合成 43
2.5.2 誤差分配 46
2.6 本章小結 46
思考題 47
第3章 測試信號獲取 48
3.1 傳感器概述 48
3.1.1 傳感器的定義和組成 48
3.1.2 傳感器的分類 49
3.1.3 傳感器的標定和校準 52
3.1.4 傳感器的選用原則 56
3.2 電參量的測量 59
3.2.1 電阻的測量 59
3.2.2 電容的測量 60
3.2.3 電感的測量 61
3.2.4 頻率、周期和時間間隔的測量 63
3.2.5 電壓、功率和電能等的測量 67
3.2.6 應用實例：導彈火工品檢查臺 71
3.3 力及其傳導量的測量 72
3.3.1 基本方法概述 72
3.3.2 基于電阻應變片式傳感器的測力方法 74
3.3.3 溫度誤差及失真補償 77
3.3.4 電橋電路 80
3.3.5 變阻式測力的方法 88
3.3.6 應用實例：艦船水壓場測試系統 90
3.4 聲的測量 92
3.4.1 聲場信號測量概述 92
3.4.2 噪聲測量常用儀器 102
3.4.3 噪聲測量中要考慮的問題 103
3.4.4 應用實例：水中兵器噪聲測量系統 104
3.5 磁的測量 107
3.5.1 測磁傳感器概述 107
3.5.2 典型磁電式傳感器原理 114
3.5.3 應用實例：典型海洋磁場測量系統 121
3.6 速度、加速度和位移的測量 126
3.6.1 速度的測量 126
3.6.2 加速度的測量 127
3.6.3 位移的測量 133
3.6.4 應用實例：加速度計 134
3.7 本章小結 139
思考題 139
第4章 測試信號轉換與調理技術 140
4.1 信號轉換與調理概述 140
4.1.1 信號轉換 140
4.1.2 信號調理 140
4.1.3 運算放大器 142
4.2 典型的信號轉換原理 143
4.2.1 電壓/電流轉換 143
4.2.2 電壓/頻率轉換 148
4.3 信號放大 149
4.3.1 差分放大器 150
4.3.2 隔離放大器 152
4.3.3 程控放大器 152
4.3.4 集成儀用放大器 153
4.4 信號濾波 156
4.4.1 濾波器的概述 156
4.4.2 濾波器的一般特性 158
4.4.3 典型濾波器的設計與運用 162
4.4.4 濾波器的綜合運用 173
4.5 信號調制與解調 177
4.5.1 幅值調制與解調 178
4.5.2 頻率調制與解調 190
4.6 本章小結 196
思考題 196
第5章 測試信號數字處理與分析 198
5.1 數字信號處理基礎 198
5.1.1 模擬信號數字化 198
5.1.2 信號的時域截斷與能量泄漏 200
5.1.3 離散傅里葉變換及其快速計算 202
5.2 測試信號相關分析及其應用 209
5.2.1 相關關系 209
5.2.2 自相關函數與互相關函數 210
5.2.3 相關分析應用 217
5.3 測試信號功率譜分析及其應用 218
5.3.1 自功率譜密度函數 219
5.3.2 互功率譜密度函數 222
5.3.3 功率譜分析應用 223
5.4 測試信號時頻域分析及其應用 225
5.4.1 短時傅里葉變換 225
5.4.2 小波分析 227
5.4.3 時頻分析在微弱信號檢測中的應用 229
5.5 測試信號的智能信息處理 233
5.5.1 神經計算技術 234
5.5.2 深度學習理論 236
5.5.3 進化計算技術 241
5.5.4 強化學習理論 244
5.5.5 類腦智能理論 245
5.6 本章小結 248
思考題 248
第6章 現代測試系統總線技術 249
6.1 總線技術概述 249
6.1.1 總線的產生 249
6.1.2 總線的定義及分類 249
6.1.3 總線的標準化兼容分類 252
6.1.4 總線的性能參數 252
6.2 系統總線 254
6.2.1 VXI總線 254
6.2.2 PXI總線 265
6.3 串行通信總線 275
6.3.1 串行通信的基本特性 275
6.3.2 RS-232C總線接 278
6.3.3 RS-422/485總線接 281
6.3.4 MIL-STD-1553數據總線 286
6.4 并行通信總線 292
6.4.1 GPIB概述 292
6.4.2 GPIB接口信號與功能 293
6.4.3 GPIB三線掛鉤過程 298
6.4.4 應用實例：基于GPIB的速率陀螺單元測試系統 299
6.5 網絡化測試總線 301
6.5.1 LXI總線概述 301
6.5.2 LXI總線的物理規范 303
6.5.3 LXI總線的觸發機制 305
6.5.4 應用實例：基于LXI的導彈通用測試系統 306
6.6 本章小結 308
思考題 308
第7章 虛擬儀器測試技術 309
7.1 虛擬儀器概述 309
7.1.1 虛擬儀器內涵與系統組成 309
7.1.2 虛擬儀器硬件構成 311
7.1.3 虛擬儀器軟件系統 315
7.2 虛擬儀器軟件結構 324
7.2.1 VISA簡介 324
7.2.2 VISA的結構及特點 326
7.2.3 VISA的應用舉例 327
7.3 測試儀器驅動程序開發 330
7.3.1 SCPI 331
7.3.2 VPP儀器驅動程序開發 340
7.3.3 IVI儀器驅動程序開發 347
7.4 本章小結 354
思考題 354
第8章 現代測試系統集成技術 356
8.1 現代測試系統的開發與集成 356
8.1.1 現代測試系統的設計原則 356
8.1.2 現代測試系統的開發與集成流程 358
8.2 測試系統的級間匹配 361
8.2.1 負載效應 361
8.2.2 一階系統的互聯 363
8.2.3 二階系統的互聯 364
8.3 測試系統的抗干擾技術 369
8.3.1 干擾源及干擾模式 370
8.3.2 干擾耦合途徑 374
8.3.3 干擾抑制技術 379
8.3.4 計算機系統抗干擾技術 392
8.4 測試平臺的通用化設計 410
8.4.1 測試平臺通用化作用意義 410
8.4.2 測試平臺開放式體系架構 410
8.4.3 測試平臺通用化設計實例 419
8.5 本章小結 427
思考題 427
第9章 裝備測試工程應用 429
9.1 裝備測試工程與測試性 429
9.1.1 裝備測試性內涵 429
9.1.2 裝備測試性指標體系 430
9.1.3 測試性技術框架 432
9.1.4 測試性設計的關鍵技術 435
9.1.5 一體化測試性工程的研究與發展 440
9.2 裝備自動測試系統 440
9.2.1 自動測試系統的組成結構 440
9.2.2 自動測試系統的沿革與發展 443
9.2.3 某型裝備自動測試系統典型應用 448
9.3 裝備預測與健康管理技術 459
9.3.1 PHM基本概念 459
9.3.2 PHM技術體系 467
9.3.3 故障預測技術 471
9.3.4 PHM技術應用與評估 477
9.4 本章小結 480
思考題 480
參考文獻 481
“艦船裝備保障工程叢書”序
前言
第1章 測試的本質與內涵 1
1.1 基本概念 1
1.1.1 測量 1
1.1.2 計量 4
1.1.3 檢測 4
1.1.4 測試 5
1.2 測試系統組成架構及基本特征 5
1.2.1 測試系統的組成架構 5
1.2.2 測試系統的基本特性 7
1.3 現代測試技術體系 20
1.3.1 測試技術內涵與分類 20
1.3.2 現代測試技術體系框架 22
1.4 本章小結 28
思考題 28
第2章 測量誤差分析 29
2.1 測量誤差的基本概念 29
2.1.1 測量誤差的來源 29
2.1.2 測量誤差的表示方法 30
2.1.3 測量誤差的分類 31
2.1.4 測量不確定度與置信概率 33
2.2 隨機誤差分析及其處理 34
2.2.1 隨機誤差的統計特性和概率分布 34
2.2.2 隨機變量的特征參數 35
2.2.3 有限次測量數據的數學期望與方差的估計 36
2.3 系統誤差分析及其處理 37
2.3.1 系統誤差的判別 37
2.3.2 系統誤差的消除 39
2.4 疏失誤差分析及其處理 40
2.4.1 拉依達準則 41
2.4.2 格拉布斯準則 41
2.5 誤差的合成與分配 42
2.5.1 誤差合成 43
2.5.2 誤差分配 46
2.6 本章小結 46
思考題 47
第3章 測試信號獲取 48
3.1 傳感器概述 48
3.1.1 傳感器的定義和組成 48
3.1.2 傳感器的分類 49
3.1.3 傳感器的標定和校準 52
3.1.4 傳感器的選用原則 56
3.2 電參量的測量 59
3.2.1 電阻的測量 59
3.2.2 電容的測量 60
3.2.3 電感的測量 61
3.2.4 頻率、周期和時間間隔的測量 63
3.2.5 電壓、功率和電能等的測量 67
3.2.6 應用實例：導彈火工品檢查臺 71
3.3 力及其傳導量的測量 72
3.3.1 基本方法概述 72
3.3.2 基于電阻應變片式傳感器的測力方法 74
3.3.3 溫度誤差及失真補償 77
3.3.4 電橋電路 80
3.3.5 變阻式測力的方法 88
3.3.6 應用實例：艦船水壓場測試系統 90
3.4 聲的測量 92
3.4.1 聲場信號測量概述 92
3.4.2 噪聲測量常用儀器 102
3.4.3 噪聲測量中要考慮的問題 103
3.4.4 應用實例：水中兵器噪聲測量系統 104
3.5 磁的測量 107
3.5.1 測磁傳感器概述 107
3.5.2 典型磁電式傳感器原理 114
3.5.3 應用實例：典型海洋磁場測量系統 121
3.6 速度、加速度和位移的測量 126
3.6.1 速度的測量 126
3.6.2 加速度的測量 127
3.6.3 位移的測量 133
3.6.4 應用實例：加速度計 134
3.7 本章小結 139
思考題 139
第4章 測試信號轉換與調理技術 140
4.1 信號轉換與調理概述 140
4.1.1 信號轉換 140
4.1.2 信號調理 140
4.1.3 運算放大器 142
4.2 典型的信號轉換原理 143
4.2.1 電壓/電流轉換 143
4.2.2 電壓/頻率轉換 148
4.3 信號放大 149
4.3.1 差分放大器 150
4.3.2 隔離放大器 152
4.3.3 程控放大器 152
4.3.4 集成儀用放大器 153
4.4 信號濾波 156
4.4.1 濾波器的概述 156
4.4.2 濾波器的一般特性 158
4.4.3 典型濾波器的設計與運用 162
4.4.4 濾波器的綜合運用 173
4.5 信號調制與解調 177
4.5.1 幅值調制與解調 178
4.5.2 頻率調制與解調 190
4.6 本章小結 196
思考題 196
第5章 測試信號數字處理與分析 198
5.1 數字信號處理基礎 198
5.1.1 模擬信號數字化 198
5.1.2 信號的時域截斷與能量泄漏 200
5.1.3 離散傅里葉變換及其快速計算 202
5.2 測試信號相關分析及其應用 209
5.2.1 相關關系 209
5.2.2 自相關函數與互相關函數 210
5.2.3 相關分析應用 217
5.3 測試信號功率譜分析及其應用 218
5.3.1 自功率譜密度函數 219
5.3.2 互功率譜密度函數 222
5.3.3 功率譜分析應用 223
5.4 測試信號時頻域分析及其應用 225
5.4.1 短時傅里葉變換 225
5.4.2 小波分析 227
5.4.3 時頻分析在微弱信號檢測中的應用 229
5.5 測試信號的智能信息處理 233
5.5.1 神經計算技術 234
5.5.2 深度學習理論 236
5.5.3 進化計算技術 241
5.5.4 強化學習理論 244
5.5.5 類腦智能理論 245
5.6 本章小結 248
思考題 248
第6章 現代測試系統總線技術 249
6.1 總線技術概述 249
6.1.1 總線的產生 249
6.1.2 總線的定義及分類 249
6.1.3 總線的標準化兼容分類 252
6.1.4 總線的性能參數 252
6.2 系統總線 254
6.2.1 VXI總線 254
6.2.2 PXI總線 265
6.3 串行通信總線 275
6.3.1 串行通信的基本特性 275
6.3.2 RS-232C總線接 278
6.3.3 RS-422/485總線接 281
6.3.4 MIL-STD-1553數據總線 286
6.4 并行通信總線 292
6.4.1 GPIB概述 292
6.4.2 GPIB接口信號與功能 293
6.4.3 GPIB三線掛鉤過程 298
6.4.4 應用實例：基于GPIB的速率陀螺單元測試系統 299
6.5 網絡化測試總線 301
6.5.1 LXI總線概述 301
6.5.2 LXI總線的物理規范 303
6.5.3 LXI總線的觸發機制 305
6.5.4 應用實例：基于LXI的導彈通用測試系統 306
6.6 本章小結 308
思考題 308
第7章 虛擬儀器測試技術 309
7.1 虛擬儀器概述 309
7.1.1 虛擬儀器內涵與系統組成 309
7.1.2 虛擬儀器硬件構成 311
7.1.3 虛擬儀器軟件系統 315
7.2 虛擬儀器軟件結構 324
7.2.1 VISA簡介 324
7.2.2 VISA的結構及特點 326
7.2.3 VISA的應用舉例 327
7.3 測試儀器驅動程序開發 330
7.3.1 SCPI 331
7.3.2 VPP儀器驅動程序開發 340
7.3.3 IVI儀器驅動程序開發 347
7.4 本章小結 354
思考題 354
第8章 現代測試系統集成技術 356
8.1 現代測試系統的開發與集成 356
8.1.1 現代測試系統的設計原則 356
8.1.2 現代測試系統的開發與集成流程 358
8.2 測試系統的級間匹配 361
8.2.1 負載效應 361
8.2.2 一階系統的互聯 363
8.2.3 二階系統的互聯 364
8.3 測試系統的抗干擾技術 369
8.3.1 干擾源及干擾模式 370
8.3.2 干擾耦合途徑 374
8.3.3 干擾抑制技術 379
8.3.4 計算機系統抗干擾技術 392
8.4 測試平臺的通用化設計 410
8.4.1 測試平臺通用化作用意義 410
8.4.2 測試平臺開放式體系架構 410
8.4.3 測試平臺通用化設計實例 419
8.5 本章小結 427
思考題 427
第9章 裝備測試工程應用 429
9.1 裝備測試工程與測試性 429
9.1.1 裝備測試性內涵 429
9.1.2 裝備測試性指標體系 430
9.1.3 測試性技術框架 432
9.1.4 測試性設計的關鍵技術 435
9.1.5 一體化測試性工程的研究與發展 440
9.2 裝備自動測試系統 440
9.2.1 自動測試系統的組成結構 440
9.2.2 自動測試系統的沿革與發展 443
9.2.3 某型裝備自動測試系統典型應用 448
9.3 裝備預測與健康管理技術 459
9.3.1 PHM基本概念 459
9.3.2 PHM技術體系 467
9.3.3 故障預測技術 471
9.3.4 PHM技術應用與評估 477
9.4 本章小結 480
思考題 480
參考文獻 481
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現代測試技術及應用 節選
第1章測試的本質與內涵 1.1基本概念 隨著計算機和信息科技的發展，測試技術成為一門越來越重要的技術學科。人們通過測試獲得客觀事物定量的概念，進而掌握其變化規律。從某種意義上講，沒有測試，就沒有科學。測試包含測量和試驗兩大內容，要了解測試的本質和內涵，就要先理解測量、計量、檢測和測試這幾個基本概念。 1.1.1測量 測量通常是指用儀器測定各種物理量，工程上的一般解釋是采用測量設備，按照一定的作業規范與要求對觀測目標或對象進行數據采集（data acquisition，DAQ）和記錄。這里的“量”是指可以定性區別和定量確定的現象、物理或物質的屬性，包括廣義量和特定量。廣義量有長度、時間、質量、溫度、電阻、濃度等；特定量有某根棒的長度、某根電線樣品的電阻、某份酒樣中乙醇的濃度等。 測量的本質是要能采集和表達被測物理量，對事物進行量化描述；測量的結果是得到量值或數據，還能與標準進行比較。例如，某機械部件的長度為0.98m，就是對此機械部件測量的結果，其中0.98是量值，m是標準。 測量的前提是被測量必須有明確的定義，而且測量標準必須事先通過協議確定，即量制。沒有明確定義的量，如氣候的舒適度或人的智力等，在上述意義上是不可測的。 要理解測量的本質和前提，需要弄清楚量制、量綱、測量原理、測量方法、測量系統等基本概念。 量制是指一般意義下各個量之間存在確定關系的一組量，包含基本量和導出量。基本量是指量制中約定地認為在函數關系上彼此獨立的量。每個基本量只有一個基本單位，目前國際單位制（SI）的七個基本單位包括長度、質量、時間、電流、熱力學溫度、物質的量和發光強度，如表1.1所示。 2019年，第26屆國際計量大會改變的千克、安培、開爾文和摩爾的定義正式生效，自此，所有基本單位全部由自然界的常數去定義：長度由光在1/299792458s內所經過的距離的長度定義，千克由普朗克常量（A）定義，安培由基本電荷（e）定義，開爾文由玻爾茲曼常量（幻定義，摩爾由阿伏伽德羅常量（NA）定義，坎德拉由定頻輻射源達到定量輻射強度時的光強定義。2020年，中國科學院將“測量計量與儀器”列人“中國電子信息工程科技發展十六大技術挑戰（2020）”，強調了基于常數重新定義國際單位制實施后，推動國家測量體系向數字化、網絡化、智能化方向跨越的需求和挑戰。 導出量是由基本量的函數定義的量。例如，速度是由長度除以時間求得的。不同的導出單位有各自專門的單位名稱和單位符號，這些單位名稱和單位符號可以單獨使用，也可以和基本單位進一步合成新的導出單位。用基本單位表示的國際單位制（SI）典型導出單位如表1.2所示。 量綱也稱為因次，是指物理量固有的、可度量的物理屬性，以量制中基本量的冪的乘積表示該量制中一個量的表達式（《國防計量通用術語》（GJB2715-1996）。例如，力的量綱LMT-2是基本量長度、質量和時間的表達式。量制中的七個基本量對應著七個基本量綱。 測量原理是指測量所依據的物理原理。不同性質的被測量用不同測量原理去測量，同一性質的被測量也可用不同原理去測量。測量原理研究涉及物理學、熱學、力學、電學、光學、聲學和生物學知識。測量原理的選擇主要取決于被測量的物理化學性質、測量范圍、性能要求和環境條件等因素。新的測量原理的研究與探索始終是測試技術發展的一個活躍領域。 測量方法是指依據測量原理完成測量的具體方式。按測量結果產生的方式不同，可以將測量方法分為直接測量、間接測量和組合測量三種。在測量中，將被測量與作為標準的物理量直接進行比較，從而得到被測量的數值，這類測量稱為直接測量。在測量中，對與被測量有確定函數關系的其他物理量（也稱為原始參數）進行直接測量，然后通過計算獲得被測量數值，這類測量稱為間接測量。測量中各個未知量以不同的組合形式出現，綜合直接測量或間接測量所獲得的數據，通過求解聯立方程組以求得未知量的數值，這類測量稱為組合測量。 測量系統是指完成具體測量任務的各種儀器、儀表所構成的實際系統。按照信息傳輸方式不同，測量系統可分為模擬式和數字式兩種。無論是哪種測量系統，一般都是由傳感器、信號調理電路、數據處理與顯示裝置、輸出裝置等組成。其中，數字式測量系統由于信息傳輸均采用數字化信息，具有抗干擾能力強、速度快、精度高、功能全等優點，是目前測量系統的主流及發展方向。 測量數據的精度不僅取決于測量原理、測量方法和測量系統，在很大程度上也與數據處理密切相關。統計分析、數字信號處理都是測量數據處理中常用的方法。研究先進、快速、高效的數據處理方法，研制高度集成、智能的數據處理系統與軟件是現代測量系統一個重要的發展方向。 1.1.2計量 計量是利用技術和法制手段實現單位統一、量值準確可靠的測量。計量涉及整個測量領域，對整個測量領域起指導、監督、保證和仲裁作用。計量的本質是測量，但又不等同于一般的測量。廣義而言，計量包括建立計量基準、標準，確定計量單位制，進行計量監督管理。在技術管理和法制管理的要求上，計量要高于一般的測量。 計量學即計量的科學，包括計量的理論和實踐的各個方面。計量學研究量與單位、測量原理與方法、測量標準的建立與溯源、測量器具及其特性，以及與測量有關的法制、技術和行政管理。 各國在商業及其他涉及公眾利益的范圍內，都制定了法定計量學的規定條例，這些條例涉及法定計量學的三大范疇：①確定單位和單位制；②確定國家施加影響的范圍，包括測量儀器的校準義務、官方監督職能和校準能力；③實施校準和官方監督。例如，海軍為了規范設備計量工作，加強計量監督管理，制定了計量工作規定，其基本任務是按照計量法律、法規和其他有關規定，建立、完善海軍計量管理體系和量值傳遞體系，組織實施裝備和檢測設備的計量檢定、校準和測試，保證其量值的準確、可靠和計量單位的統一。 1.1.3檢測 檢測是意義更為廣泛的測量，其本質是測量+信號檢出，其中*重要的過程是信號檢出，即將測量結果中的有用信號提取出來。測量是以檢出信號、確定被測量屬性的量值為目的，檢測則是需要在檢出信號的基礎上做進一步的信號處理和數據分析判斷等。 檢測過程可分為信息提取、信號轉換、信號存儲與傳輸、顯示記錄分析處理等，其中涉及的技術包括檢測的方法、檢測的結構、檢測信號的處理等。 檢測方法可按以下方式分類：按被測量的物理屬性分類，其可分為電量檢測和非電量檢測；按檢測原理分類，其可分為電磁法、光學法、微波法、超聲法、核輻射法、電化學分析法、色譜分析法、質譜分析法等；按檢測方法分類，其可分為主動檢測與被動檢測、直接檢測與間接檢測、接觸式檢測與非接觸式檢測、動態檢測與靜態檢測等。 檢驗和檢測是兩個容易混淆的概念，其實這兩個概念差別很明顯。檢驗強調符合性，不僅提供結果，還要與規定要求進行比較，做出合格與否的判定。例如，產品裝箱后，按規定進行抽樣檢查，檢驗合格后發放合格證才能出廠。檢測是對給定對象按照規定程序進行的活動，僅是一項技術活動，在沒有明確要求時，僅需要提供結果，不需要判定合格與否。例如，奧運會等各大體育賽事都對運動員實施興奮劑等藥物檢測，檢測結果是否呈陽性是未知的，這里就不能稱為檢驗。 1.1.4測試 測試是具有試驗性質的測量，即測量與試驗的綜合，一般是借助相關的儀器、設備，設計合理的試驗方法，以及進行必要的信號分析與處理，從而獲取被測量的有用信息，*后將結果提供給觀察者或者輸人其他信息處理裝置、控制系統中。在生產和科學試驗中經常進行的滿足一定準確度要求的試驗性測量過程也稱為測試[1-4]。例如，某交流電源的輸出電壓為115±5V、頻率為400±5Hz、波形失真度小于3%，對這些技術指標進行的試驗性測量也稱為測試。 測試的基本任務是獲取有用的信息，而信息總是蘊含在某些隨時間、空間變化的物理量中，這些物理量就是信號。信號按其物理表達有電信號、光信號、力信號等。電信號在變換、處理、傳輸和運用等方面都有相對明顯的優點，由于成為目前應用*廣泛的信號，各種非電信號往往被轉換成電信號再進行傳輸、處理和應用。 測試與測量概念的區別體現在以下三個方面： （1）測試可以指試驗研究性質的測量過程。這種測量可能沒有正式計量標準，只能用一些有意義的方法或參數去測評被測量狀態或性能。例如，對人能力的測評，結果的計量標準不明確，但也稱為測試。 （2）測試可以指著眼于定性而非定量的測量過程。例如，數字電路測試主要是確定邏輯電平的高低而非邏輯電平的準確值，這種測量過程也稱為測試。 （3）測試可以指實驗和測量的全過程。這種過程既是定量的，也是定性的，其目的在于鑒定被測量的性質和特征。 因此，測試與測量兩個概念的基本含義是一致的，但測試概念的外延更寬，更注重強調試驗性質與過程。同樣，測試與檢測在很多場合可以通用，測試是更廣泛意義上的檢測，是包含測量和檢測含義的更深、更廣的概念，而且測試還包含試驗的意思。 1.2測試系統組成架構及基本特征 1.2.1測試系統的組成架構 基于現代測試技術，以計算機為核心的測試系統稱為現代測試系統。相對完整的現代測試系統一般由激勵裝置、被測量、傳感器、信號轉換與調理、信號傳輸、信號分析、顯示和記錄等部分組成，典型組成如圖1.1所示。 激勵裝置主要是向被測量發出激勵信號，作為被測量的輸人。并不是所有信息都裝載在可直接檢測的信號中，有時需要選用合適的方式激勵被測量，使其產生既能充分表征信息又便于檢測的信號。 被測量是測試系統的信息來源，整個測試系統都是圍繞被測量來組建的。如果被測量與力、位移、速度、加速度、壓力、流量、溫度等某一參數或某些參數有關，那么相應的測試系統就必須具有完成該參數檢測的功能。 傳感器直接作用于被測量，是測試系統與被測量直接發生聯系的紐帶。傳感器功能、性能都直接關系到測試系統的任務能力和測試性能，可以說測試系統獲取信息的質量是由傳感器直接決定的。 傳感器檢出信號不可避免地含有噪聲、干擾，信號的幅度、頻率等也可能過小或過大，這就需要對信號進行必要的轉換與調理。信號轉換與調理的主要作用是將從傳感器檢出的信號進行轉換、放大、濾波、模擬/數字轉換或數字/模擬轉換、調制、識別、估值等加工調理，轉換成更適合傳輸、分析或判斷處理的形式。 信號傳輸主要完成測試設備內部或測試設備與其他設備之間的信息傳輸。信號傳輸與通信是測試的重要環節，已涉及數據通信領域的問題。一般的測試儀器儀表特別是智能儀器都設有通信接口，能夠實現程控，便于進行自動測試。良好的數據通信接口是現代測試系統的重要組成部分。 圖1.1中的信號分析不同于信號轉換與調理，是在收集到一定維度或一定數量的有效信息后，利用相關算法和現代計算機運算能力進行科學分析，實現如時頻域轉換、統計、預測及其他更高級的運算分析功能。 顯示和記錄裝置是連接測試人員和測試系統連接的主要橋梁，將測試的結果以觀察者易于識別的形式呈現或存儲。常用的顯示方式有數字顯示、指針式顯示、圖形顯示、圖表顯示、文字顯示及動態影像顯示等。 需要注意的是，并不是所有的測試系統都具備圖1.1所示的所有環節和內容，但至少應該具有被測量、信號獲取、信號傳輸和信息處理部分。現代測試系統一般具有系統開放化、通信多元化、遠程智能化、人機交互形式多樣化、測控系統大型化和微型化、數據處理網絡化與自動化等特點，將成為工業儀器與測控系統新的發展方向。
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