第一篇：測試技術論文

虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。靈活高效的軟件能幫助您創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集成，標準的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應用的需求。這也正是NI近30年來始終引領測試測量行業發展趨勢的原因所在。只有同時擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺這三大組成部分，才能充分發揮虛擬儀器技術性能高、擴展性強、開發時間少，以及出色的集成這四大優勢。

虛擬儀器技術的三大組成部分：

1．高效的軟件

軟件是虛擬儀器技術中最重要的部份。使用正確的軟件工具并通過設計或調用特定的程序模塊，工程師和科學家們可以高效地創建自己的應用以及友好的人機交互界面。提供的行業標準圖形化編程軟件——LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的后續數據處理能力，設置數據處理、轉換、存儲的方式，并將結果顯示給用戶。此外，還提供了更多交互式的測量工具和更高層的系統管理軟件工具，例如連接設計與測試的交互式軟件SignalExpress、用于傳統C語言的LabWindows/CVI、針對微軟Visual Studio的Measurement Studio等等，均可滿足客戶對高性能應用的需求。

有了功能強大的軟件，您就可以在儀器中創建智能性和決策功能，從而發揮虛擬儀器技術在測試應用中的強大優勢。

2．模塊化的I/O硬件

面對如今日益復雜的測試測量應用，已經提供了全方位的軟硬件的解決方案。無論您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394總線，都能提供相應的模塊化的硬件產品，產品種類從數據采集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業通訊，應有盡有。高性能的硬件產品結合靈活的開發軟件，可以為負責測試和設計工作的工程師們創建完全自定義的測量系統，滿足各種獨特的應用要求。

3．用于集成的軟硬件平臺

專為測試任務設計的PXI硬件平臺，已經成為當今測試、測量和自動化應用的標準平臺，它的開放式構架、靈活性和PC技術的成本優勢為測量和自動化行業帶來了一場翻天覆地的改革。

PXI作為一種專為工業數據采集與自動化應用度身定制的模塊化儀器平臺，內建有高端的定時和觸發總線，再配以各類模塊化的I/O硬件和相應的測試測量開發軟件，您就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。無論是面對簡單的數據采集應用，還是高端的混合信號同步采集，借助PXI高性能的硬件平臺，您都能應付自如。這就是虛擬儀器技術帶給您的無可比擬的優勢。

虛擬儀器技術的四大優勢：

性能高

虛擬儀器技術是在PC技術的基礎上發展起來的，所以完全“繼承”了以現成即用的PC技術為主導的最新商業技術的優點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數據高速導入磁盤的同時就能實時地進行復雜的分析。此外，不斷發展的因特網和越來越快的計算機網絡使得虛擬儀器技術展現其更強大的優勢。

擴展性強

這些軟硬件工具使得工程師和科學家們不再圈囿于當前的技術中。得益于軟件的靈活性，只需更新您的計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進您的整個系統。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現有的測量設備，最終以較少的成本加速產品上市的時間。

開發時間少

在驅動和應用兩個層面上，NI高效的軟件構架能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術結合在一起。設計這一軟件構架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創建、發布、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。

無縫集成虛擬儀器技術從本質上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產品在功能上不斷地趨于復雜，工程師們通常需要集成多個測量設備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設備總是要耗費大量的時間。虛擬儀器軟件平臺為所有的I/O設備提供了標準的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設備集成到單個系統，減少了任務的復雜性。

應用實例

阿爾卡特美國公司是全球領先的世界上電信設備制造商領導者之一。位于加州佩塔盧馬的接入部，開發Litespan接入平臺一種光纖數字環路載波（DLC）。DLC能夠將電話公司中心機房普通銅線上的電話業務傳遞到更遠的地方。通過LabVIEW，在相對短的時間內開發了一個全面測試方案。同時測試對每個信道單元的16個ANSI要求的環路和4條ISDN線路的一個信道單元進行測試時，每項測試所花費的時間為12分鐘。由于一些信道單元需要測試某個溫度范圍內的狀況，因而整個測試需要幾天的時間。

Allen Klein美國阿爾卡特公司Litespan硬件質量部的一位工程師，在程序中增加了一項功能，使得測試可以全天進行，甚至在周末也行。這項功能極大地擴展豐富了測試平臺，提高了測試效率。

虛擬儀器技術是測試技術和計算機技術相結合的產物，是兩門學科最新技術的結晶，融合了測試理論、儀器原理和技術、計算機接口技術、高速總線技術以及圖形軟件編程技術于一體。

虛擬儀器是由計算機硬件資源和用于數字分析與處理、過程通訊以及圖形界面的軟件組成的測控系統，它把儀器生產廠家定義儀器功能的方式轉變為由用戶自己定義儀器功能，也就是說傳統測試中使用廠家生產的儀器，儀器的性能及功能在出廠時已被廠家定義，用戶只能根據自己的要求和需要選擇和使用；而虛擬儀器是在一定的硬件基礎上，用戶可根據測試的需求，編寫軟件定義自己的儀器功能。同樣的硬件配置可開發出不同的儀器，例如在儀器面板上顯示采集信號在時域的波形，那么該儀器為虛擬示波器；如果在程序中對采集信號進行FFT變換，那么該儀器就是虛擬頻譜分析儀。筆者則用LabWindows／CVI來開發虛擬經紗張力測試儀，用來測試織機在工作時經紗張力的變化情況。經紗張力傳感器

織機在織造過程中，經紗動態張力對織造的，順利進行有著很大的影響，張力過大，易引起斷頭，影響織造效率；張力不足易造成梭口不清，形成三跳疵點，使布面及紋路不夠清晰。當經紗穿過軸時，經紗對兩側傳力桿有壓力，通過傳力桿將壓力傳給彈性梁，使之產生應變，利用應變片將其應變轉化為電阻的變化，然后再通過轉化電路將電阻的變化轉化為電壓的變化，測量出電壓值，根據傳感器的標定就可求出相應的經紗張力。虛擬經紗張力測試儀系統

2．1 系統結構

虛擬經紗張力測試儀的測試系統由傳感器、數據采集卡、接口總線、硬件驅動程序和開發的測試軟件構成，數據采集卡采用6024E，LabWindows／CVI平臺開發測試軟件，在Windows98操作系統下運行。

2.2 信號采集

由于要測出經紗張力與主軸轉角的關系，所以用了3個傳感器。傳感器1是經紗張力傳

感器，把經紗張力物理信號轉化為電信號；傳感器2是光電脈沖傳感器，用來測量主軸轉角；傳感器3是霍爾傳感器，將霍爾電壓作為測量觸發信號。各個傳感器輸出的信號都要經過一個信號調理電路對信號進行處理(如濾波、放大等)，從混合信號中取出待測的有用信號，送人數據采集卡，并要適合數據采集卡的電壓范圍，通過總線結構送進計算機進行處理。數據采集借助軟件來控制整個DAQ系統，包括采集原始數據、分析數據等，調理后的信號經多路開關在軟件設定采樣率的控制下，巡回采集并放大，再經采樣與保持及A／D轉換器單元被量化成數字信號，成為計算機可以處理的信號，由虛擬儀器軟件對測試信號進行計算、分析、顯示，并儲存結果。虛擬經紗張力測試儀的設計

3．1 經紗張力測試儀的面板結構

虛擬經紗張力測試儀的面板右邊的七個文本框輸入內容，是用戶根據實際測量的需求以及與采集卡的連接通道在開始測試前設定的。測量時，打開測試儀器開關，儀器就可以工作；按下采集數據，稍等幾秒，面板上就會顯示出經紗張力的波形圖。保存數據就是對測量的原始數據、信號處理后的數據以及需要提供給用戶的數據存取；讀數據是讀取事先已經測量的數據，然后在儀器面板上繪出曲線，這有利于事后分析；關閉儀器則退出測試狀態。

3．2 虛擬經紗張力測試儀的軟件

面板上的數據采集、關閉儀器、保存數據等命令按鈕通過回調函數來實現各自的功能，整個源代碼中數據采集的回調函數caiji是程序的關鍵。虛擬經紗張力測試儀的應用

用所設計的虛擬經紗張力測試儀系統對YC—425型噴氣織機測試，織機主軸每轉一轉，經紗張力周期變化一次，在0°附近，經紗張力最大，有利于打緯，最小張力出現在280°附近。在理論上來講，下一個最大值出現在開口滿開的位置，且一般只有兩個峰值，在曲線上除了打緯點外，還有兩個峰值，這說明在后梁裝有張力緩解機構。最小張力也就是經紗的上機張力曲線的重復性不很好，說明織機工作狀況不夠穩定。結束語

虛擬儀器是今后儀器儀表、測試控制研究與發展的方向，用NI公司的LabWindows／CVI作為平臺，比常用的面向對象軟件編程難度大大降低，使得軟件開發效率高，界面友好，功能強大，且擴展性好，對采集到的數據可用于高級分析庫進行信號處理，也可以為了使所得測試曲線符合實際情況，進行擬合處理。總之，虛擬儀器有強大的功能，它強調“軟件就是儀器”，用軟件代替硬件，易開發、易調試，可有效節約資金。

第二篇：軟件測試技術與管理方法探討論文

1自動化測試

傳統的測試已經無法滿足測試的需要，自動化測試應運而生，自動化測試是指在預設條件下運行，包括正常條件和異常條件，自動化主要研究的是自動化框架測試、自動化測試腳本技術、自動化用例生成。通過資料了解，C-ATFM模型。該模型基于C語言，面向對象集成環境，采用源碼嵌入有效的分析軟件的代碼、詞法、語法、策略、指令。并且隨著軟件工程及軟件測試的發展，自動化的機器測試發展更有前景。

2下面簡介軟件測試的過程

2.1模塊測試

模塊測試主要針對軟件設計中的程序模塊，通過測試技術測試程序塊是否正確，模塊測試的主要目的是測試程序內部的錯誤，根據程序設計的結構檢查代碼和程序是否合理，是否符合設計思路和理念，是否能夠正常運行。

2.2組裝測試

在模塊的基礎上，需要將所有模塊的功能全部測試完成后組裝成為系統，組裝測試的目的在于，連接所有模塊之后，模塊之間的接口、觸發器是否能正常運行，并且計算顯示的數據是否正確，模塊之間的功能是否互相沖突，是否達到預期的目的和結果顯示，是否構成正確的、預期的數據結構。不同模塊之間的誤差有多少，有多少可以解決，有多少不能解決。

2.3確認測試

確認測試的目的是驗證軟件的功能和特性是否達到預期的愿望，是否能按照預期的組織結構、系統結構、用例分析和時序分析運作，并且進行驗收測試和安裝測試。

2.4系統測試

系統測試是確認軟件是否與硬件互相支持，是否能滿足軟件使用者對軟件的需求和操作簡便的愿望，比如說查詢模塊運行完后界面中查詢條件應該為查詢之間輸入的查詢條件。系統測試保證了系統的正常運行，另外很重要的就是權限測試，系統在研發之初定義的權限信息和權限功能是否實現，是否發現軟件成品與軟件定義不符合或者矛盾。

3軟件測試技術的地位

一個成功的測試用例在于發現了至今尚未發現的缺陷。其實，軟件編程的過程也會出現一些不可避免的錯誤，例如：對于用戶需求的錯誤分析和編程出現的一些語法錯誤，如果軟件與發票費用相關更是與測試密不可分。軟件不斷地接近成熟和完成以及投入使用階段，軟件測試工程師必須更加謹慎的檢測每一部分程序，一段程序的完成，測試工作量占有總工作量40%以上，這就給我們說明：測試是軟件開發成功的重要組成部分。

第三篇：淺談新形勢下機械工程測試技術教學改革的論文

機械工程測試技術是機械類專業學生必修的一門專業技術基礎課，它主要研究機械工程領域與設計相關的試驗、控制和運行監測中所涉及到的物理量及其它工程量的測量和測量裝置的性能，主要包括物理量和其他工程量的測量方法、測試中常用的傳感器、信號的調理電路及記錄、顯示儀器的工作原理、測量裝置基本特性的評價方法、測試信號的分析和處理等內容。它是一門綜合應用相關課程的知識和內容來解決機械行業設計和生產中所面臨的測試問題的課程，基本理論較多，同時所研究的內容都直接面向工程應用中的測試問題，與工程應用緊密結合。由于各種基于新的測試原理和測試方法的新型傳感器不斷出現，課程的教學內容也處于不斷更新的變化之中。

隨著高校專業改革的發展，一方面測試技術課程的學時數逐漸減少，教學時數(包括理論教學和實驗教學)已縮減為32學時，而另一方面為了適應現代工程測試技術發展的需要，對于機械工程測試技術課程的教學要求卻又有所提高。因此，為了在減少學時的情況下達到相同的教學效果，機械工程測試技術的教學內容和教學模式也需要與時俱進。本文依照課程教學內容服從專業培養目標、課程教學方法服務于課程教學內容、素質教育貫穿于整個教學過程的原則，以培養學生的創新意識和分析解決工程實際問題的能力為目的，針對新形勢下機械工程測試技術課程的教學內容和教學模式進行了一些研究與探索。

1以面向工程應用為主的教學內容體系的改革

按照教學內容服務于專業培養目標的原則，以面向工程應用為主要目的，將課程內容進行模塊化整合，在教學過程中應以應用模塊的教學為重點，以適應培養具有創新意識的工程應用型人才的需要。

機械工程中一個完整的測試系統一般包括：被測對象(通常是各類信號)、傳感器、調理電路、信號采集與數字信號處理及反饋控制等，與此相應的理論內容主要有：信號及其描述方法、測試裝置性能的靜動態分析、各種常用傳感器的原理及后接電路、信號調理、信號的顯示與記錄、信號處理等，這些內容構成了機械工程測試技術課程的基本理論部分，涉及知識面較廣，知識點多而繁瑣。同時課程也包括了常見物理量如位移、力、應力和應變、振動測試、溫度及流體參量中的壓力和流量等常見物理量的測試方法，還包括現代計算機測試系統等內容，這一部分屬于應用性內容。

針對課程內容的特點，將教學內容劃分為信號及其描述模塊、信號傳輸系統性能模塊、傳感器模塊、信號調理模塊、信號處理模塊及應用實例模塊這六大模塊。其中前五個模塊屬于該課程的理論部分，它們間的關系也非常明確，即按照信號的運行路徑為主線組織知識點，此部分內容中傳感器模塊為重點內容，主要講授常用傳感器的工作原理及后接電路，該部分內容與工程應用緊密結合，其余內容如信號傳輸系統性能及信號調理等與學生學習過的自動控制原理及電工學等課程有重合，在教學過程中可以做簡單回顧即可。最后的應用實例模塊既是前面各模塊的有機結合，又是該課程的目的所在，該模塊含幾個典型物理量的測試實例，每個實例應有具體的系統組成及適當的理論分析。這樣組織教學內容，學生在學習時能清晰地理解各個知識模塊的作用及在測試系統中的地位，對于測試系統的完整組成及性能分析有比較完整的概念，另外也可以學習到各種物理量測試技術的具體工程應用方法。

2教學方法與手段的改革

2.1工程實例教學法

按照教學方法服務于教學內容的原則，由于機械工程測試技術這門課程與工程實踐聯系緊密，直接面向工程應用，因此在教學過程中，應將適當的工程實例引入教學，這對于提高教學效果具有重要作用。

如在講述傳感器的原理時，除講清楚各種傳感器的原理之外，還需要通過大量的工程實例來使學生認識所學習的傳感器是如何應用于實際工程量的測量。例如，筆者在講述壓電傳感器時，給學生舉了一個壓電傳感器應用于懸臂梁振動測試的例子。壓電加速度計由慣性質量塊和受壓的壓電陶瓷晶體等組成，固定安裝在懸臂梁上，當給懸臂梁施加一定頻率的激振信號時，壓電加速度計感受與懸臂梁相同頻率的振動，若振動頻率遠小于壓電加速度計的固有頻率，質量塊便有正比于加速度的交變力作用在壓電陶瓷晶體上，由于壓電效應，壓電陶瓷晶體上產生正比于運動加速度的表面電荷，通過電荷放大器等后接電路，便可以得到懸臂梁振動的加速度信號，再通過雙重積分器即可得到懸臂梁的振動位移信號。

例如，在講述關于濾波器的問題時，筆者通過LABVIEW給學生演示了一個濾波器應用程序，頻率為10Hz、幅值為1的正弦波與頻率為60Hz、幅值為0.1混疊有幅值為0.1的白噪聲的正弦信號疊加的合成信號，通過無限長沖擊響應(IIR)3階低通濾波器進行濾波處理，當濾波器的截止頻率分別為20Hz和65Hz時，通過觀察濾波后信號的波形圖，來了解濾波器的截止頻率對于濾波效果的影響。

這些工程實例的引入，一方面能夠激發學生學習相關知識的興趣，了解相關知識的工程應用，同時又能提高學生應用所學內容分析和解決工程實際問題的能力。

2.2啟發式教學法

啟發式教學，就是根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律，運用各種教學手段，采用啟發誘導辦法傳授知識，使學生積極主動地學習，以促進能力培養。在課堂教學中，應盡量避免填鴨式教育，盡量啟發學生利用已有知識去主動分析和解決理論推導和實際問題。在具體實施中，針對部分教學內容，以學生理解并掌握該部分內容為目標，可以先列出研究思路和步驟，然后在講解過程依步驟逐步提示學生利用現有知識去進行思考，并嘗試自己獨立推理，然后再由教師進行詳細講解。

例如，在講述關于非周期信號的傅立葉變換時，先列出學生已經學習過的周期信號的復指數展開式，提示他們可以將非周期信號看成是周期為無限長的周期信號，從而引導他們借用周期信號的復指數展開式去自己推導出傅立葉變換式。在講述了傅立葉變換的基本概念之后，提示他們結合數學中的坐標變換去理解傅立葉變換實質上是一種積分變換，將一個信號通過積分變換變成另一個信號，兩個信號相互之間有聯系，傅立葉變換后得到的信號自變量已經變為頻率而非時間，通過分析一個信號的傅立葉變換可以得到信號的頻譜密度函數，從而了解了信號包含的各頻率成份及特征。通過啟發式教學，學生深刻地理解了傅立葉變換的意義，同時也加深了對信號時域分析和頻域分析的理解。

實踐證明，學生對于啟發式教學方法比較感興趣，他們也樂于在教師的啟發下通過自己的思考去一步步解決實際問題，而非被動的接受教師的講解，而經過對具體知識求解過程的鍛煉，他們的自學能力及分析和解決實際問題的能力都得到較大程度的提高。

2.3將MATLAB及LabVIEW軟件應用于課堂教學

機械工程測試技術作為一門與工程應用聯系緊密的課程，其內容隨著現代計算機技術的發展而不斷完善，尤其是MATLAB軟件及虛擬儀器技術等已成為測試系統分析與設計的重要工具。從工程實際需要出發，筆者在課堂教學中，將工程中廣泛應用的MATLAB軟件及虛擬儀器技術引入課堂教學，引導學生去了解這些軟件在測試系統分析與設計中的作用。

例如，在講述測試裝置的靜動態特性時，利用MATLAB的simulink仿真工具箱，建立一階系統和二階系統的仿真框圖模型，給系統以不同的輸入如單位階躍輸入、單位脈沖輸入等，再通過改變一階系統的時間常數及二階系統的阻尼率和固有頻率等參數，來模擬測試裝置在不同輸入下的響應，這些內容編寫成一個個仿真子程序，在授課的時候直接調用子程序來運行。

講述各種信號時，可以利用LABVIEW的信號仿真函數，產生不同頻率和幅值的正弦波信號、方波信號及三角波信號等，同時利用頻譜測量函數顯示相應信號的幅值譜和相位譜。在講述濾波器時，通過合并低頻信號和高頻信號或噪聲信號組成混疊信號，并利用濾波器函數來編制應用程序來仿真高通濾波器、低通濾波器及帶通濾波器等不同種類濾波器的濾波性能，從而使學生可以直觀了解各種不同種類濾波器的性能。所有演示內容都編寫成一個個應用實例，在課堂教學時直接調用。

通過將MATLAB和LabVIEW軟件引入課堂教學，即避免了書本知識過于枯燥、學生易失去學習興趣的問題，又能通過實例演示加深學生對于所學內容的直觀印象，同時引導學生自己學習相應的軟件，自己動手去處理實際問題，既提高了課堂教學效果，也培養了學生的應用相關軟件去分析解決工程實際問題的能力。

2.4多媒體教學

由于課程教學內容較多，同時又包含有大量工程應用內容，而教學課時數又相對較少，因此，對于大部分內容的講解宜采用多媒體教學，這有利于發揮多媒體教學信息量大，且可以對大量實際工程應用進行動畫顯示等優點。例如，在講述測試系統的組成時，為了加深學生對于測試系統各個組成環節的印象，筆者舉了旋轉軸偏心量監測系統的例子。位移傳感器獲取軸承在X、Y方向的位移信號，通過調理電路進行放大和濾波，再經過信號數據采集送入計算機，進行處理和顯示。監測系統采用動畫顯示的方式，既利于學生形象地通過測試信號的傳遞及信號的變換與處理過程，也利于加深其對測試系統整體組成的理解，同時也可提高學生實際應用能力。

2.5小論文式大作業

在教學過程中，針對主要內容布置一些大作業，選題范圍主要是一些相關的工程實際問題，也可以讓學生自行選題，要求他們以小組的形式，按照測試系統的組成，自己選擇相應的硬件去搭建能夠投入工程實際應用的測試系統，并分析所組成的測試系統的性能，最后按照一般科技論文的格式完成一篇簡單的小論文。例如，在課程學習基本完成之后，向部分學生布置了一道機床主軸轉速測試系統的大作業，讓學生自己選用合適的傳感器，并選用相應的測試系統硬件，自己搭建一個轉速測試系統，并應用LANVIEW軟件編制信號采集及信號處理程序。實踐表明，在教學中鼓勵、指導學生進行小論文式的大作業的訓練，可以更好地發揮其學習的主動性和創造性，也使得學生設計測試系統的能力和分析解決工程實際問題的能力得以提高，是一種非常有效的研究型教學方法。

3更新實驗內容，實施開放式實驗教學

實驗教學內容既要服務于課程教學目標，同時也要緊跟工程實踐要求，著重培養學生分析和解決工程實際問題的能力。為此，我們對實驗內容進行適當改進，在保留了一些驗證性的傳統實驗內容同時，也積極開設了一些設計性和創新性的實驗項目。更新后的實驗內容分為二個部分：第一部分為基本實驗，主要包括電橋性能綜合實驗、霍爾測速實驗及壓電式加速度傳感器測量振動實驗，第二部分為綜合創新性實驗(機床主軸振動測試、液壓系統流量測試及桁架應力綜合測試)。基本實驗以課程基本知識為載體，以基本知識和動手能力訓練為重點，為必開實驗。綜合創新性的實驗，以培養學生的設計能力、分析和解決工程實際問題的能力為目的，學生可以選做自己感興趣的實驗項目。

實驗教學實施開放式、自主式教學，學生可以在實驗室開放期間任何時間來做實驗，由學生根據實驗的要求自行選用相應傳感器及相關硬件和軟件搭建測試系統，并獨立完成整個實驗，從而使自己動手能力和實踐能力得到加強。教師在實驗結束后，對實驗結果進行總結，指出實驗過程中存在的一些不足，同學生進行討論。這樣，可以幫助學生發現問題，使他們掌握處理問題的技巧，從而更好地激發和培養他們的探索精神和創新能力。

4結論

機械工程測試技術教學的主要目的就是讓學生更好地掌握測試系統的理論和測試系統性能分析的方法，并學會獨立選用相應的硬件和軟件去搭建測試系統去分析和解決工程實際中的工程量測試問題。近幾年的教學實踐表明：本文在教學內容、教學方法與手段、實驗教學等方面進行的研究與探索，在提高教學效果方面顯示了較好的作用。模塊化且面向工程應用為主的教學內容體系更適合具有創新意識的應用型人才的培養需要，各種教學方法與手段的采用能夠提高學生的學習興趣、增強學生學習主動性和分析解決工程實際問題的能力，更新的實驗教學內容和開放式實驗教學能夠加強學生動手能力和實踐能力的培養。

第四篇：現代測試技術

《現代測試技術》

課程考核論文

學院：xxxxxxxxxxxxxxxxx

姓名：XXX班級：xxxx 學號：xxxxxxxxxxxxxx

摘要：CCD，英文全稱：Charge-coupled Device，中文全稱：電荷耦合元件。可以稱為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數字信號。CCD上植入的微小光敏物質稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素數越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把光信號轉換成電荷信號。CCD上有許多排列整齊的光電二極管，能感應光線，并將光信號轉變成電信號，經外部采樣放大及模數轉換電路轉換成數字圖像信號。關鍵字：電信號、圖像信號、相機、攝像機。

該傳感器的工作原理

構成CCD的基本單元是MOS（金屬－氧化物－半導體）結構。CCD的基本功能是電荷的存儲和電荷的轉移。工作時，需要在金屬柵極上加一定的偏壓，形成勢阱以容納電荷，電荷的多少與光強成線性關系。電荷讀出時，在一定相位關系的移位脈沖作用下，從一個位置移動到下一個位置，直到移出CCD，經過電荷ˉ電壓變換，轉換為模擬信號。由于在CCD中每個像元的勢阱所容納電荷的能力是有一定限制的，所以如果光照太強，一旦電荷填滿勢阱，電子將產生“溢出”現象。另外，在電荷讀出時，由于它是從一個位置到下一個位置的電荷轉移過程，所以存在電荷的轉移效率和轉移損失問題

電荷耦合攝像器件（CCD）的突出特點是以電荷為信號載體。它的功能是接受存儲模擬電荷信號，并將它逐級轉移（并存儲）輸送到輸出端。其基本工作過程主要是信號電荷的產生、存儲、轉移和檢測，因此實際上相當于一個模擬移位存儲器。主要有信息處理用延遲線、存儲器和光電攝像器件三個方向應用

CCD有表面（溝道）CCD（SCCD）和埋溝CCD（BCCD）兩種基本類型。作為圖像傳感器用攝像器件還另外具有光敏元陣列和轉移柵，以進行光電轉移，并將光電轉換的信號電荷轉移到CCD轉移電極下。

該傳感器的的測量的物理量及范圍

線型CCD即CCD的感光元件排列在一條直線上。它成像方式是CCD在光學系統成像所在的焦平面上垂直掃過，地到一幅完整的影像。傳統的掃描儀都使用這種類型的CCD，因此我們又稱它為掃描型CCD。線性CCD的這種工作方式決定了

2它得到一幅完整的影像需要很長的時間，即嚗光時間很長。自然它就無法用于拍攝動態的物體，另外在嚗光過程中需要一致的光線環境，它也不支持閃光拍攝。雖然有如此重大的缺陷，但線性CCD的感光元件可以做到很高的線密度，這樣用線性CCD可以得到極高像素數量的影像，因此它仍然被用于數碼相機，拍攝需要超高分辨率的靜物影像。典型的例子是Agfa的StudioCam相機，它用三條線性CCD分別感應紅藍綠三色光，每條3648像素，色彩灰度為12位，可得到1640萬像素分辨率高達4500*3648的圖象，最終的影像容量高達50-100MB。其預掃描時間需要12秒，每一線依精度需要1/15-1/200秒。

面型CCD 又稱全幅式CCD,陣列型CCD。面型CCD的嚗光方式有以下三種。1．單CCD芯片三次嚗光：即通過三色濾鏡輪盤分別將紅藍綠三色光投射在CCD上，三次采集后合成得到影像。這種方式得到的影像質量很高，但三次嚗光，不能用于拍攝動態影像。

2．三CCD一次嚗光：三個CCD芯片，分別感應紅綠藍三色光（或其中兩片感應綠色光，另一片感應紅藍光），自然光通過分光棱鏡系統將三色光分別投影在CCD上，一次嚗光得到完整影像。這種方式得到的影像質量和單芯片三次嚗光一樣，而一次嚗光可拍攝動態影像.缺點是三CCD的成本很高，分光棱鏡的制作技術難度也很大。

3.單CCD芯片一次嚗光：CCD上組合排列感應三種色光的像素，一次嚗光后得到影像，由于人眼對綠色最為敏感，通常CCD上的感綠色像素最多。這種方式的影像質量最低，但受成本的限制和對動態影像的拍攝要求，市面上主流產品大都采用單CCD芯片一次嚗光。

CCD-CCD原理

說到CCD的尺寸，其實是說感光器件的面積大小，這里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面積大小，CCD/CMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是數碼相機用來感光成像的部件，相當于光學傳統相機中的膠卷。

CCD上感光組件的表面具有儲存電荷的能力，并以矩陣的方式排列。當其表面感受到光線時，會將電荷反應在組件上，整個CCD上的所有感光組件所產生的信號，就構成了一個完整的畫面

該傳感器的對測量某一物理量的具體應用

CCD圖像傳感器可直接將光學信號轉換為模擬電流信號，電流信號經過放大和模數轉換，實現圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復現。CCD一般可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。線陣CCD將CCD內部電極分成數組，并施加同樣的時鐘脈沖，以滿足不同場合的應用。面陣CCD較線陣CCD結構更為復雜，由很多光敏區排列成一個方陣并以一定的形式連接成一個器件，以獲取大量信息，完成復雜圖像的處理。

一般考察CCD質量性能，可以對其不同參數進行考慮。包括CCD的光譜靈敏度、暗電流與噪聲、轉移效率和轉移損失率、時鐘頻率的上、下限、動態范圍、非均勻性、非線性度、時間常數、CCD芯片像素缺陷等。

CCD圖像傳感器一般體積較小，功耗也較低，因此適應于各類電子產品而不會占用太大空間。同時CCD靈敏度高、噪聲低、動態范圍大、響應速度快、像素集成度高、尺寸精確等，都讓它的應用得到普及。

含格狀排列像素的CCD應用于數碼相機、光學掃瞄儀與攝影機的感光元件。經冷凍的CCD亦廣泛應用于天文攝影與各種夜視裝置，而各大型天文臺亦不斷研發高像數CCD以拍攝極高解像之天體照片。CCD能使固定式的望遠鏡發揮有如帶追蹤望遠鏡的功能，讓CCD上電荷讀取和移動的方向與天體運行方向一致，速度也同步，以CCD導星不僅能使望遠鏡有效糾正追蹤誤差，還能使望遠鏡記錄到比原來更大的視場。一般的CCD大多能感應紅外線，所以衍生出紅外線影像、夜視裝置、零照度（或趨近零照度）攝影機/照相機等

該傳感器的技術指標及參考價格、可能的生產廠家 1.光譜靈敏度

CCD的光譜靈敏度取決于量子效率、波長、積分時間等參數。量子效率表征CCD芯片對不同波長光信號的光電轉換本領。不同工藝制成的CCD芯片，其量子效率不同。靈敏度還與光照方式有關，背照CCD的量子效率高，光譜響應曲線無起伏，正照CCD由于反射和吸收損失，光譜響應曲線上存在若干個峰和谷。

2.CCD的暗電流與噪聲

CCD暗電流是內部熱激勵載流子造成的。CCD在低幀頻工作時，可以幾秒或幾千秒的累積（曝光）時間來采集低亮度圖像，如果曝光時間較長，暗電流會在

4光電子形成之前將勢阱填滿熱電子。由于晶格點陣的缺陷，不同像素的暗電流可能差別很大。在曝光時間較長的圖像上，會產生一個星空狀的固定噪聲圖案。這種效應是因為少數像素具有反常的較大暗電流，一般可在記錄后從圖像中減去，除非暗電流已使勢阱中的電子達到飽和。

晶格點陣的缺陷產生不能收集光電子的死像素。由于電荷在移出芯片的途中要穿過像素，一個死像素就會導致一整列中的全部或部分像素無效；過渡曝光會使過剩的光電子蔓延到相鄰像素，導致圖像擴散性模糊。

3.轉移效率和轉移損失率

電荷包從一個勢阱向另一個勢阱轉移時，需要一個過程。像素中的電荷在離開芯片之前要在勢阱間移動上千次或更多，這要求電荷轉移效率極其高，否則光電子的有效數目會在讀出過程中損失嚴重。

引起電荷轉移不完全的主要原因是表面態對電子的俘獲，轉移損失造成信號退化。采用“胖零”技術可減少這種損耗。

4.時鐘頻率的上、下限

下限取決于非平衡載流子的平均壽命，上限取決于電荷包轉移的損失率，即電荷包的轉移要有足夠的時間。

5.動態范圍

表征同一幅圖像中最強但未飽和點與最弱點強度的比值。數字圖像一般用DN表示。

6.非均勻性

表征CCD芯片全部像素對同一波長、同一強度信號響應能力的不一致性。

7.非線性度

表征CCD芯片對于同一波長的輸入信號，其輸出信號強度與輸入信號強度比例變化的不一致性。

8.時間常數

表征探測器響應速度，也表示探測器響應的調制輻射能力。時間常數與光導和光伏探測器中的自由載流子壽命有關。

9.CCD芯片像素缺陷

a.像素缺陷：對于在50%線性范圍的照明，若像素響應與其相鄰像素偏差超過30%，則為像素缺陷。

b.簇缺陷：在3*3像素的范圍內，缺陷數超過5個像素。

c.列缺陷：在1*12的范圍內，列的缺陷超過8個像素。

d.行缺陷：在一組水平像素內，行的缺陷超過8個像素

價格：600~800元之間

生產廠家：索尼、尼康

優缺點

優點：CCD制造工藝較復雜，成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準確一般是顏色好，缺點：費電，曝光時間長的時候溫升大，噪點相對嚴重，最重要的是大規格的成品率低，成本高

針對缺點有何改進措施

1)圍繞空間CCD相機的設計技術要求,本文在相機的結構設計過程中完成了以下工作:(a)通過對星載空間相機常用材料的性能分析比較,合理地完成部件結構的材料選擇,為達到輕量化的設計要求奠定基礎;(b)應用有限元分析方法,對相機關鍵部件——主鏡筒和支架進行了優化設計;2)在該相機精確CAD模型的基礎上,對CCD相機進行了簡化造型。利用簡化后的模型建立了整機的有限元模型,完成了該相機結構動態特性分析計算

參考文獻

[1].曾光奇.工程測試技術基礎.武漢：華中科技大學出版社.2002.36

第五篇：測試技術心得體會

燕 山 大 學

測試技術三級項目

學 院： 機械工程學院 年級專業： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 李明

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測試技術心得體會

一、新穎的教學模式—課堂小組教學

本學期我們學了測試技術這門課程，它是一門綜合應用相關課程的知識和內容來解決科研、生產、國防建設乃至人類生活所面臨的測試問題的課程。測試技術是測量和實驗的技術，涉及到測試方法的分類和選擇，傳感器的選擇、標定、安裝及信號獲取，信號調理、變換、信號分析和特征識別、診斷等。

剛開始接觸這門課程的時候，由于它涉及了很多理論知識以及一些我以前從未接觸過的領域，我對這門課程并沒有太大的興趣。后來任課老師根據班級的情況，“因地制宜”地給我們分配了學習小組。每個小組有5—6個成員，課上進行小組討論，課下互幫互助，共同學習。

我覺得課堂小組教學在課堂學習方面給予了我很大的幫助和動力，課上的時候，老師提問，小組進行討論，不僅能夠帶動課堂的學習氣氛，也使我們在一個活躍輕松的環境下掌握了知識，除此之外，還加深了同學之間的感情，這不僅促使我們在學習上共同進步，也讓我們在生活上成了很好的朋友。

課堂小組教學的模式也對我們的學習起到了一定的監督作用，在課堂出勤記錄、作業完成情況方面有一定的促進作用。除此之外，老師會在每節課開始之前，給每個小組發一張白紙，讓每個小組將一節課的重要知識點及小組的討論內容記錄在紙上。這使我們及時有效地掌握了每節課的重要知識，也養成了做筆記的好習慣。

課堂學習小組打破了傳統的教學模式，使我們能夠在一個輕松活躍

燕山大學三級項目 的課堂環境下高效的學習。

二、實驗輔助教學

實驗是課堂知識的實踐，鞏固加深課堂知識方面有著至關重要的作用。剛開始做實驗的時候，由于自己的理論知識基礎不好，在實驗過程遇到了許多的難題，也使我感到理論知識的重要性。但是我并沒有就此放棄，在實驗中發現問題，自己看書，獨立思考，最終解決問題，從而也就加深我對課本理論知識的理解。

我們做了金屬箔式應變片：單臂、半橋、全橋比較, 回轉機構振動測量及譜分析, 懸臂梁一階固有頻率及阻尼系數測試三個實驗

實驗中我學會了單臂單橋、半橋、全橋的性能的驗證；用振動測試的方法，識別一小阻尼結構的（懸臂梁）一階固有頻率和阻尼系數；掌握壓電加速度傳感器的性能與使用方法；了解并掌握機械振動信號測量的基本方法；掌握測試信號的頻率域分析方法；還有了解虛擬儀器的使用方法等等。實驗過程中培養了我在實踐中研究問題，分析問題和解決問題的能力以及培養了良好的工程素質和科學道德，例如團隊精神、交流能力、獨立思考、測試前沿信息的捕獲能力等；提高了自己動手能力，培養理論聯系實際的作風，增強創新意識。

在實驗的過程中我們要培養自己的獨立分析問題和解決問題的能力。在這學期的實驗中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟。在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。

三、測試技術應用實例

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測試技術與科學研究、工程實踐密切相關。在各種現代裝備系統的設計和制造工作中，測量工作已占首位，它是保證現代工程裝備正常工作的重要手段，是其先進性能及實用水平的重要標志。科學技術與生產水平的高度發達，要求以更先進的測試技術與儀器為基礎。現如今測試技術是試驗技術的主要組成部分，提高試驗技術水平首先要改善測試技術。除了先進的實驗設備之外，測試手段及測試技術也是試驗研究中的決定性因素之一。在在我們身邊有許多測試技術應用的實例。

1、超聲波在混凝土結構無損檢測中的應用

超聲法測強采用單一聲速參數推定混凝土強度。當影響因素控制不嚴時，精度不如多因素綜合法，但在某些無法測量回彈值及其他參數的結構或構件（鋼管混凝土等）中，超聲法仍有其特殊的適應性。

聲波的指向性比較好，其頻率越高，指向性越好。超聲波傳播能量大，對各種材料的穿透力較強。超聲波的聲速、衰減、阻抗和散射等特性，為超聲波的應用提供了豐富的信息。超聲檢測具有適應性強、檢測靈敏度高、對人體無害、設備輕巧、成本低廉，可即時得到探傷結果，適合在實驗室及野外等各種環境下工作，并能對正在運行的裝置和設備實行在線檢查。超聲法檢測過程無損于材料、結構的組織和使用性能；直接在構筑物上測試驗并推定其實際的強度；重復或復核檢測方便，重復性良好[1]；超聲法具有檢測混凝土質地均勻性的功能，有利于測強測缺的結合，保證檢測混凝土強度建立在無缺陷、均勻的基礎上合理地評定混凝土的強度。

應用超聲來進行無損檢測也有其相應的缺點。對于平面狀的缺陷，例如裂紋，只要波束與裂紋平面垂直，就可以獲得很高的缺陷回波信號。但是對于球面狀的缺陷，例如空洞，假如空洞不是很大或分布不是較密集的話，就難以得到足夠的回波信號或是其時間變化不明顯；另外，對于各向非同性的材料，例如混凝土，相應會存在材料的離析，使得材料

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密度不均勻，這使得人們把離析誤判為是內部的空洞而導致決策上的失誤；對于表面缺陷的檢測，超聲波法的靈敏度要低得多，但超聲無損檢測方法可以較為精確的確定混凝土表面的裂縫深度。

房屋和橋梁等建筑物的質量無論是對人民的生命財產，還是對國民經濟來說，都是十分重要的。對建筑物的所有要求中，安全性是第一位的。近年來，一系列災難性的橋梁倒塌事故主要也是由于在設計施工中出了問題，加上對成橋的維修保養不力，出現了諸如混凝土內部空洞、離析，鋼筋銹蝕，預應力鋼筋失效，梁體受力部位開裂等病害，無損檢測是防止這類惡性事件發生的重要手段。另一方面，對現有舊建筑物的維修和保養要耗費大量資金。無損檢測技術的應用可使維修保養大大減少盲目性，從而可大大節約這項開支。土木工程無損檢測技術有助于評估新舊建筑物的穩定性和整體性，能夠對新舊建筑物整體或部分作質量狀態監視，能夠用來估計建筑材料和結構的性質和性能。

2、元素成分分析在現實中的應用

物質都是由各種元素組成的，要知道一個樣品是由哪些元素組成，最重要的分析手段就是原子光譜分析。它是利用原子(包括離子)所發射的輻射或原子(或與射的相互作用而進行樣品分析的一類測試技原子熒光光譜法(AFS)和X射線熒光光譜法(XFS)。前三種方法涉及的是原子(或離子)外層電子的能級躍遷過程中的輻射發射、吸收和熒光的產生。火焰發光譜法、原子吸收光譜法和原子熒光光譜法最簡單的工作原理示意圖。三種原子光譜法的關鍵都是使試樣產生原子(游離態氣體原子或離子)及激光等，其中火焰是最簡單和廣泛使用的原子蒸汽源。

在原子發射光譜法，試樣的氣態原子蒸汽進一步受熱激發，使原子(或離子)外層電子由最低能態(稱基態)激發到較高能態(稱激發態)，當其返回低能態或基態時，便發射出在紫外和可見光區域內的特征輻射，這就是發射光譜。根據原子結構理論，由于原子的電子能級高低和分布是

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每一種元素所特有的，因此元素都有各自的特征光譜.而譜線的強度與其元素的含量成正比。在原子吸收光譜法，輻射源輻射出待測元素的特征輻射通過樣品的原子蒸汽時，被蒸氣中待測元素的的地方基態原子所吸收。由輻射強度的減弱程度即可以求出待測元素的含量。在原子熒光光譜法，當樣品的原子蒸汽受一次輻射源照射，待測元素基態原子吸收輻射后躍遷到較高能態(激發態)，激發態原子再以輻射躍遷形式過渡到基態。由此而獲 得的輻射光譜稱為原子榮光光譜。熒光光譜的觀測方向與一次輻射方法直接成90°角。通過測量待測元素的原子蒸汽可以非常靈敏地測量元素的含量。三種原子光譜分析儀除上述各自的特點外，度的檢測和記錄是三種儀器所共同的。X射線熒光光譜法涉及的是原子內層電子能級的躍遷。當用X射線轟擊試樣中的原子時，一個電子從原子的內層(例如K層)被襲擊，此時較高能級電子層(例如L層)的一個電子會立即填補空位，同時多余的能量被釋放出來。如果這種能量以輻射形式釋放，則產生次級X射線，也稱為X熒光，各種元素所發射的X熒光的波長決定于它們的原子序數，原子序數越高，X熒光的波長越短。所以根據X射線熒光的波長可以對元素進行定性分析.同樣.根據譜線的強度可以定量分析。

3、分子結構與含量分析的應用

對分子的結構分析和定量測定是分析化學中最繁重的任務。隨著現代科學的發展，特別是生命科學和環境科學的發展，人們不僅要知道一個生物大分子的一級結構，還要知道它的二級、三級甚至更高級的構造。從量的角度來說，現代分析化學早已從常量、微量分析發展到痕、超痕量分析，甚至發展到單個分子的測定。它是研究分子結構和定量分析中最常：用的方法，包括可見收；分子熒光等方法。分子對輻射能吸收比單個原子對輻射能的吸收要復雜得多。因為對于分子的能級躍遷而言，除了分子外層價電子躍遷所引起的電子能態的變化外，還有分子中原子

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或原子團在它們的平衡位置上作相對振動產生的振動能態的變化以及整個分子旋轉產生的轉動能態的變化。通常在分子每個電子能態下，都有若干個可能的振動能態，而在每個振動能態下又有若干個轉動能態。換言之，分子的電子能態的變化所需酌能量比振動能態的變化大，振動能態的變化所需的能量比轉動能的大。分子的外層電子躍遷所需的能量通常對應于紫外、可見輻射，而振動。

紫外和可見吸收光譜法。紫外和可見吸收光譜法研究被測物質對可見和紫外區域輻射吸收。當分子吸收了此區域內的輻射，分子的價電子發生躍遷，所以也稱為電子不廉。因為分子電子能級改變的同時也伴隨著振動能級和轉動能級的變化，因此，分子的電子光譜。可見和紫外吸收光譜是應用范圍十分廣泛的分析方法。在現代分析化學中差不多有60％左右的分析任務是由該方法完成的。該方法利用化合物的吸收過程波長的變化可以對許多的有機化合物，特別是具有共軛體系的有機化合物進行定性分析，而利用被測物對某一波長的輻射的吸收程度(稱吸光度)進行定量分析。

紅外吸收光譜法。利用物質分子受紅外輻射照射后，分子吸收部分紅外輻射使分子的振動能級和轉動能級躍遷而產生的吸收光譜。紅外吸收光譜與分子結構有著密切的關系。因為分子結構的微小變化，都會引起分子振動能級的改變，所以，除了光學異構體外，凡是具有結構不同的兩個化合物其紅外吸收光譜必然不同。通常，紅外吸收帶的波長和吸收譜帶的強度反映了分子結構的特性，可以用于鑒定未知物的結構或確定某些基團。同時，吸收譜帶的吸收強度與分子組成或其化學基團的含量。

分子熒光光譜法。利用許多化合物分子吸收紫外可見區域的輻射后，會再發射出波長相同或不同的特征輻射，即分子熒光，通過測量其熒光強度，對痕量化合物進行定性定量分析。分子熒光光譜法的最大特

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點是具有很高的靈敏度和非常好的選擇性，比可見吸收光譜的靈敏度高2～3個數量級，因此，它在生命科學中有著重要的應用。