在生产中如何运用机械测试技术

付晓云

(沈阳理工大学,辽宁沈阳,110159)

1　什么是机械测试技术及测试技术对工业生产的作用

1.1　机械测试技术的概念

机械测试技术是机械测量和试验技术的统称。测试技术研究的主要内容为：被测量的测量原理、测量方法、测量系统以及数据处理四个方面。机械测试技术作为常见测试系统组件中所经常需要的一门技术，与机械工程领域中的常规量，如力和压力、温度、转速和功率、流量与流速等，以及相关的机械量，如位移或位置、振动和噪声等参数的测量密切相关。

1.2　机械测试技术对于工业生产的作用

机械测试技术可以提供设备在运转过程中或其他情况下的有关信息，便于监视生产过程，使之保持在最佳工作状况运行；或将生产过程的种种数据信号导出，再经过处理，处理后分析工作状况是否正常，判断出故障的位置和所出现的问题的性质，以决定是否能继续生产或进行维修。机械测试技术作为控制生产的依据，能将生产过程中的各种工艺参数测量出来，并与要求的数值相比较，进行反馈，在自动调节后使生产过程在符合规定要求的参数下工作，即所谓用信息流来控制物质流和能量流。机械测试技术可用于对工艺过程或设备的分析。在机械过程中，对一些待改进的工艺流程、工艺设备需做一些系统的测试，才能对原有状态做出分析、评价，并找出改进措施；在改进措施实施后，是否达到了预期效果，仍需要做系统的测试来进行分析和鉴定，这些改进步骤和测试结果也成为今后改进新设备和工艺设计的依[1]。机械测量技术可以作为线性系统及结构的动力分析，机械工程测试大量采用频谱分析技术；线性系统的响应计算可归纳为领域内简单的乘法运算，利用线性系统的频率保持性，进行系统的频谱分析，对每一个频率分别进行处理，而不必考虑在其他频率上所发生的情况。

2　机械测试系统的组成要素与工作原理

机械测试系统是指由相关的器件、仪器和测试装置有机组合而成的具有获取某种信息功能的整体。它的测试的实现需要几个部分，分别是被测对象、观察者、激励装置以及机械内对信号的加工处理来共同完成的。其中，机械内对信号的加工处理是针对于被测对象而言的，包括采集被测对象的信息、经过传感器的传输、进行信号调理、进行信号传输、对信号处理等几个步骤来完成；其中机械内对信号的加工处理是测试系统的核心，在经过信号处理步骤后，再进行反馈、控制，传输到激励装置，激励装置对被测对象“采取行动”，使被侧对象的信息经过机械内对信号的加工处理后传导给观察者[2]。这其中，传感器是直接用于被测量，并能按照一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出，这种输出通常是电信号。信号调理是把来自于传感器的信号转换成更适合于传输和处理的形式；如幅值放大、阻抗的变化转换成电压的变化，或阻抗的变化转换成频率的变化。信号处理是指接受来自条理的信号，并进行各种运算、滤波、分析，将结果输至显示记录或控制系统。信号显示、控制阶段是指以观察者易于识别的形式来显示测量的结果，或将结果进行存储，供必要时使用。其所运用的分别为模拟信号测试系统和数字信号测试系统。

图1　测试系统框图

3　生产中运用机械测试技术的表现

在实际的生产发展过程中，测试技术往往是多样化发展的，测试技术在未来的发展方面有三个主要动向，分别是测量方式的多样化，发展运用视觉测试技术以及尺寸继续向两个极端发展。其中，测量方式的多样化包括动态测量，虚拟仪器、便携式测量仪器的使用，组合式测量方、多传感器融合技术在制造过程中的应用。视觉测试技术是指建立在计算机视觉研究基础上的一门新兴测试技术；其与计算机视觉研究的视觉模式识别、视觉李杰等内容不同，视觉测试技术重点在于研究物体的几何尺寸及物体的位置测量，如三维图形的快速测量、大型工件同轴度测量、共面性测量等；它可以广泛应用于在线测量、逆向工程等主动、实时测量过[3]。两个极端发展就是说相对于现在测量尺寸的大尺寸和小尺寸。通常尺寸的测量已被广为注意，也开发了多种多样的测试方法。近年来，由于国民经济的快速发展和迫切需要，使得很多方面的生产和工程中测试的要求超过了我们所能测试的范围，如飞机外形的测量、大型机械关键部件测量、高层建筑电梯导轨的准直测量、油罐车的现场校准等都要求能进行大尺寸测量。微电子技术、生物技术的快速发展，探索物质微观世界的需求，测量精度的不断提高，有要求进行微米、纳米测试[4]。纳米测量也多种多样，有光干涉测量仪、量子干涉仪、电容测微仪、X射线干涉仪、频率跟踪式法珀标准量具、扫描电子显微镜（SEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、分子测量机M3等。这些新理论的实践与新技术的应用在很大程度上为生产力的进一步解放与发展指明了方向，提供了实践的经验。毕竟机械测试技术的发展也是一个不断创新与发明应用的过程。

4　总结

机械测试技术的发展变革与不断创新为生产力新领域的解放和发展创造了条件，测量方式的多样化、视觉测试技术的发展与运用、尺寸的两个极端化发展趋势的体现是机械化测试技术发展研究的新领域。未来其技术还将进一步发展，并为生产力的变革创造条件。