北京航空航天大学宇航学院 王可东 1/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems测试信号处理技术测试信号处理技术主讲：王可东主讲：王可东北京航空航天大学宇航学院 王可东 2/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 本人基本情况教育背景1992.9-1996.7 东北大学 工程机械 本科1996.9-1999.3 东北大学 工程机械 硕士1999.5-2003.1 清华大学 精密仪器及机械 博士工作经历2003.4-2005.3 北京大学 遥感与GIS研究所 博士后2005.4-现在 北京航空航天大学 宇航学院航天制导导航控制系 副教授2008.9-2009.8 University of New South Wales School of Surveying & University of New South Wales School of Surveying & Spatial Information SystemsSpatial Information Systems 访问学者研究领域组合导航与最优滤波匹配算法联系方式Email：wangkdbuaa.edu.cn 北京航空航天大学宇航学院 王可东 3/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems授课安排时间：116周周五3、4节地点：主M404教材樊尚春, 周浩敏. 信号与测试技术. 北京：北京航空航天大学出版社, 2004参考吴正毅. 测试技术与测试信号处理. 北京: 清华大学出版社, 2001 作业：上课前交给助教答疑：考试前安排北京航空航天大学宇航学院 王可东 4/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 课程安排第一部分 绪论和信号分析基础 4次课第二部分 传感器测试原理 4次课第三部分 测试特性分析 2次课第四部分 测试信号处理 2次课第五部分 典型测试系统 2次课1次专题报告（激光陀螺仪）1次总结和讨论课北京航空航天大学宇航学院 王可东 5/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems考核方法出勤：5分作业：10分实验：25分期末考试：60分其它无故缺课3次或以上，不得参加考试；考试抄袭者，取消成绩北京航空航天大学宇航学院 王可东 6/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems建议与要求建议：认真听讲：基本概念、基本方法勤于思考：理论联系实际协作学习：交流学习心得、课外阅读体会要求：课下多交流作业不抄袭课上不交流北京航空航天大学宇航学院 王可东 7/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 第一章 绪论要点测试系统组成测试技术的主要功能了解测试技术的应用情况了解测试技术的发展趋势了解相关生产商情况北京航空航天大学宇航学院 王可东 8/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 第一章 绪论1.1 什么是测试系统例1 体温测量被测对象测量仪器数据处理反馈控制北京航空航天大学宇航学院 王可东 9/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.1 什么是测试系统例2 飞船导航控制被测对象测量仪器数据处理反馈控制北京航空航天大学宇航学院 王可东 10/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.1 什么是测试系统被测对象测量仪器数据处理反馈控制结果显示与存储测试系统传感器北京航空航天大学宇航学院 王可东 11/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.1 什么是测试系统传感器测量被测量（如位移、速度、加速度、力、力矩、温度、流量、热辐射等），并将其转换成与被测量成一定函数关系的另一物理量（通常是电量）。信号调理电路（测量信号处理模块）将传感器的输出信号进行变换和处理（如放大、变换、调制、解调、滤波等）。输出装置用于显示、记录被测量的大小，输出与被测量有关的控制信号。北京航空航天大学宇航学院 王可东 12/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.1 什么是测试系统测试技术的主要功能过程中参数测量过程中参数监控科学试验中测量分析北京航空航天大学宇航学院 王可东 13/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.2 主要学习内容信号处理的数学基础Fourier变换z变换传感器测量原理测试系统特性分析静态特性动态特性测试信号处理技术模拟信号处理技术数字信号处理技术北京航空航天大学宇航学院 王可东 14/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.2 主要学习内容典型测试系统位移测试系统速度测试系统加速度测试系统振动测试系统力测试系统北京航空航天大学宇航学院 王可东 15/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用航空航天导航控制故障诊断振动控制温度控制环境检测北京航空航天大学宇航学院 王可东 16/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用工业自动化机器手、机器人转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、相对距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器等密密歇根大学的机械手装配模型歇根大学的机械手装配模型北京航空航天大学宇航学院 王可东 17/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用工业自动化自动送货车（AGV，Auto-guided Vehicle）超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器运动轨迹和AGV小车位置识别；条形码传感器，货品识别。香港理工大学香港理工大学AGV模型模型北京航空航天大学宇航学院 王可东 18/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用工业自动化生产加工过程监测切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。密密歇根大学数字化工厂歇根大学数字化工厂北京航空航天大学宇航学院 王可东 19/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用流程工业设备运行状态监控在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。北京航空航天大学宇航学院 王可东 20/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用产品质量测量在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以了解产品质量。汽车扭距测量机床加工精度测量北京航空航天大学宇航学院 王可东 21/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用楼宇监控为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器北京航空航天大学宇航学院 王可东 22/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用家用电器与办公自动化全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度) 液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。指纹传感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器北京航空航天大学宇航学院 王可东 23/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用医学身体特征参数检测北京航空航天大学宇航学院 王可东 24/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用交通运载工具状态监测交通流量监测北京航空航天大学宇航学院 王可东 25/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用现代农业温度、湿度等监测农作物生长状态监测北京航空航天大学宇航学院 王可东 26/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.3 测试技术的应用PC计算机鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器声位笔:超声波传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡 + D/A卡软驱:速度,位置伺服北京航空航天大学宇航学院 王可东 27/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.4 测试技术的发展趋势传感器利用新发现的材料和新发现的生物、物理、化学效应开发出的新型传感器生物酶血样分析传感器热/光电量光纤流速传感器荧光材料制作的电子鼻传感器北京航空航天大学宇航学院 王可东 28/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.4 测试技术的发展趋势传感器智能化小型化网络化振动网络传感器智能压力网络传感器智能倾角RS232传感器IC总线数字温度传感器北京航空航天大学宇航学院 王可东 29/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems用PC机仪器板卡 代替传统仪器用计算机软件 代替硬件分析电路 1.4 测试技术的发展趋势测试信号处理与计算机技术相结合，形成虚拟仪器北京航空航天大学宇航学院 王可东 30/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.5 传感器和测试仪器生产商工业自动化类传感器美国Honeywell公司（有全球最大传感器技术研究中心）振动/噪声传感器丹麦B&K（振动测量、声学测量领域最富盛名）http:/www.honeywell.com/sites/chinacn/index.jsp http:/www.bksv.com北京航空航天大学宇航学院 王可东 31/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems 1.5 传感器和测试仪器生产商测量分析仪器美国国家仪器公司(全球最大的虚拟仪器生产商）美国Agilent公司(原惠普公司仪器部）http:/www.ni.comhttp:/www.agilent.com.cn/北京航空航天大学宇航学院 王可东 32/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems体温测量系统的改进被测对象测量仪器数据处理反馈控制 1.6 进一步探讨问题（1）精度低（2）读出难解决方案北京航空航天大学宇航学院 王可东 33/33测试信号处理技术测试信号处理技术Sensor Technology & Sensor Technology & Measurement SystemsMeasurement Systems1-1 针对本专业特点，列举有关应用测试技术针对本专业特点，列举有关应用测试技术方面的例子；方面的例子；1-2 对体温测试系统提出进一步改进方案。对体温测试系统提出进一步改进方案。 1.7 思考题