在生產中如何運用機械測試技術

付曉云

(沈陽理工大學,遼寧沈陽,110159)

1　什么是機械測試技術及測試技術對工業生產的作用

1.1　機械測試技術的概念

機械測試技術是機械測量和試驗技術的統稱。測試技術研究的主要內容為：被測量的測量原理、測量方法、測量系統以及數據處理四個方面。機械測試技術作為常見測試系統組件中所經常需要的一門技術，與機械工程領域中的常規量，如力和壓力、溫度、轉速和功率、流量與流速等，以及相關的機械量，如位移或位置、振動和噪聲等參數的測量密切相關。

1.2　機械測試技術對于工業生產的作用

機械測試技術可以提供設備在運轉過程中或其他情況下的有關信息，便于監視生產過程，使之保持在最佳工作狀況運行；或將生產過程的種種數據信號導出，再經過處理，處理后分析工作狀況是否正常，判斷出故障的位置和所出現的問題的性質，以決定是否能繼續生產或進行維修。機械測試技術作為控制生產的依據，能將生產過程中的各種工藝參數測量出來，并與要求的數值相比較，進行反饋，在自動調節后使生產過程在符合規定要求的參數下工作，即所謂用信息流來控制物質流和能量流。機械測試技術可用于對工藝過程或設備的分析。在機械過程中，對一些待改進的工藝流程、工藝設備需做一些系統的測試，才能對原有狀態做出分析、評價，并找出改進措施；在改進措施實施后，是否達到了預期效果，仍需要做系統的測試來進行分析和鑒定，這些改進步驟和測試結果也成為今后改進新設備和工藝設計的依[1]。機械測量技術可以作為線性系統及結構的動力分析，機械工程測試大量采用頻譜分析技術；線性系統的響應計算可歸納為領域內簡單的乘法運算，利用線性系統的頻率保持性，進行系統的頻譜分析，對每一個頻率分別進行處理，而不必考慮在其他頻率上所發生的情況。

2　機械測試系統的組成要素與工作原理

機械測試系統是指由相關的器件、儀器和測試裝置有機組合而成的具有獲取某種信息功能的整體。它的測試的實現需要幾個部分，分別是被測對象、觀察者、激勵裝置以及機械內對信號的加工處理來共同完成的。其中，機械內對信號的加工處理是針對于被測對象而言的，包括采集被測對象的信息、經過傳感器的傳輸、進行信號調理、進行信號傳輸、對信號處理等幾個步驟來完成；其中機械內對信號的加工處理是測試系統的核心，在經過信號處理步驟后，再進行反饋、控制，傳輸到激勵裝置，激勵裝置對被測對象“采取行動”，使被側對象的信息經過機械內對信號的加工處理后傳導給觀察者[2]。這其中，傳感器是直接用于被測量，并能按照一定規律將被測量轉換成同種或別種量值輸出，這種輸出通常是電信號。信號調理是把來自于傳感器的信號轉換成更適合于傳輸和處理的形式；如幅值放大、阻抗的變化轉換成電壓的變化，或阻抗的變化轉換成頻率的變化。信號處理是指接受來自條理的信號，并進行各種運算、濾波、分析，將結果輸至顯示記錄或控制系統。信號顯示、控制階段是指以觀察者易于識別的形式來顯示測量的結果，或將結果進行存儲，供必要時使用。其所運用的分別為模擬信號測試系統和數字信號測試系統。

圖1　測試系統框圖

3　生產中運用機械測試技術的表現

在實際的生產發展過程中，測試技術往往是多樣化發展的，測試技術在未來的發展方面有三個主要動向，分別是測量方式的多樣化，發展運用視覺測試技術以及尺寸繼續向兩個極端發展。其中，測量方式的多樣化包括動態測量，虛擬儀器、便攜式測量儀器的使用，組合式測量方、多傳感器融合技術在制造過程中的應用。視覺測試技術是指建立在計算機視覺研究基礎上的一門新興測試技術；其與計算機視覺研究的視覺模式識別、視覺李杰等內容不同，視覺測試技術重點在于研究物體的幾何尺寸及物體的位置測量，如三維圖形的快速測量、大型工件同軸度測量、共面性測量等；它可以廣泛應用于在線測量、逆向工程等主動、實時測量過[3]。兩個極端發展就是說相對于現在測量尺寸的大尺寸和小尺寸。通常尺寸的測量已被廣為注意，也開發了多種多樣的測試方法。近年來，由于國民經濟的快速發展和迫切需要，使得很多方面的生產和工程中測試的要求超過了我們所能測試的范圍，如飛機外形的測量、大型機械關鍵部件測量、高層建筑電梯導軌的準直測量、油罐車的現場校準等都要求能進行大尺寸測量。微電子技術、生物技術的快速發展，探索物質微觀世界的需求，測量精度的不斷提高，有要求進行微米、納米測試[4]。納米測量也多種多樣，有光干涉測量儀、量子干涉儀、電容測微儀、X射線干涉儀、頻率跟蹤式法珀標準量具、掃描電子顯微鏡（SEM）、掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）、分子測量機M3等。這些新理論的實踐與新技術的應用在很大程度上為生產力的進一步解放與發展指明了方向，提供了實踐的經驗。畢竟機械測試技術的發展也是一個不斷創新與發明應用的過程。

4　總結

機械測試技術的發展變革與不斷創新為生產力新領域的解放和發展創造了條件，測量方式的多樣化、視覺測試技術的發展與運用、尺寸的兩個極端化發展趨勢的體現是機械化測試技術發展研究的新領域。未來其技術還將進一步發展，并為生產力的變革創造條件。