在生產(chǎn)中如何運(yùn)用機(jī)械測試技術(shù)

付曉云

(沈陽理工大學(xué),遼寧沈陽,110159)

1　什么是機(jī)械測試技術(shù)及測試技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)的作用

1.1　機(jī)械測試技術(shù)的概念

機(jī)械測試技術(shù)是機(jī)械測量和試驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)稱。測試技術(shù)研究的主要內(nèi)容為：被測量的測量原理、測量方法、測量系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理四個方面。機(jī)械測試技術(shù)作為常見測試系統(tǒng)組件中所經(jīng)常需要的一門技術(shù)，與機(jī)械工程領(lǐng)域中的常規(guī)量，如力和壓力、溫度、轉(zhuǎn)速和功率、流量與流速等，以及相關(guān)的機(jī)械量，如位移或位置、振動和噪聲等參數(shù)的測量密切相關(guān)。

1.2　機(jī)械測試技術(shù)對于工業(yè)生產(chǎn)的作用

機(jī)械測試技術(shù)可以提供設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中或其他情況下的有關(guān)信息，便于監(jiān)視生產(chǎn)過程，使之保持在最佳工作狀況運(yùn)行；或?qū)⑸a(chǎn)過程的種種數(shù)據(jù)信號導(dǎo)出，再經(jīng)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(xiàn)的問題的性質(zhì)，以決定是否能繼續(xù)生產(chǎn)或進(jìn)行維修。機(jī)械測試技術(shù)作為控制生產(chǎn)的依據(jù)，能將生產(chǎn)過程中的各種工藝參數(shù)測量出來，并與要求的數(shù)值相比較，進(jìn)行反饋，在自動調(diào)節(jié)后使生產(chǎn)過程在符合規(guī)定要求的參數(shù)下工作，即所謂用信息流來控制物質(zhì)流和能量流。機(jī)械測試技術(shù)可用于對工藝過程或設(shè)備的分析。在機(jī)械過程中，對一些待改進(jìn)的工藝流程、工藝設(shè)備需做一些系統(tǒng)的測試，才能對原有狀態(tài)做出分析、評價，并找出改進(jìn)措施；在改進(jìn)措施實(shí)施后，是否達(dá)到了預(yù)期效果，仍需要做系統(tǒng)的測試來進(jìn)行分析和鑒定，這些改進(jìn)步驟和測試結(jié)果也成為今后改進(jìn)新設(shè)備和工藝設(shè)計(jì)的依[1]。機(jī)械測量技術(shù)可以作為線性系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)的動力分析，機(jī)械工程測試大量采用頻譜分析技術(shù)；線性系統(tǒng)的響應(yīng)計(jì)算可歸納為領(lǐng)域內(nèi)簡單的乘法運(yùn)算，利用線性系統(tǒng)的頻率保持性，進(jìn)行系統(tǒng)的頻譜分析，對每一個頻率分別進(jìn)行處理，而不必考慮在其他頻率上所發(fā)生的情況。

2　機(jī)械測試系統(tǒng)的組成要素與工作原理

機(jī)械測試系統(tǒng)是指由相關(guān)的器件、儀器和測試裝置有機(jī)組合而成的具有獲取某種信息功能的整體。它的測試的實(shí)現(xiàn)需要幾個部分，分別是被測對象、觀察者、激勵裝置以及機(jī)械內(nèi)對信號的加工處理來共同完成的。其中，機(jī)械內(nèi)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(jīng)過傳感器的傳輸、進(jìn)行信號調(diào)理、進(jìn)行信號傳輸、對信號處理等幾個步驟來完成；其中機(jī)械內(nèi)對信號的加工處理是測試系統(tǒng)的核心，在經(jīng)過信號處理步驟后，再進(jìn)行反饋、控制，傳輸?shù)郊钛b置，激勵裝置對被測對象“采取行動”，使被側(cè)對象的信息經(jīng)過機(jī)械內(nèi)對信號的加工處理后傳導(dǎo)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(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出，這種輸出通常是電信號。信號調(diào)理是把來自于傳感器的信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成電壓的變化，或阻抗的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化。信號處理是指接受來自條理的信號，并進(jìn)行各種運(yùn)算、濾波、分析，將結(jié)果輸至顯示記錄或控制系統(tǒng)。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(jié)果，或?qū)⒔Y(jié)果進(jìn)行存儲，供必要時使用。其所運(yùn)用的分別為模擬信號測試系統(tǒng)和數(shù)字信號測試系統(tǒng)。

圖1　測試系統(tǒng)框圖

3　生產(chǎn)中運(yùn)用機(jī)械測試技術(shù)的表現(xiàn)

在實(shí)際的生產(chǎn)發(fā)展過程中，測試技術(shù)往往是多樣化發(fā)展的，測試技術(shù)在未來的發(fā)展方面有三個主要動向，分別是測量方式的多樣化，發(fā)展運(yùn)用視覺測試技術(shù)以及尺寸繼續(xù)向兩個極端發(fā)展。其中，測量方式的多樣化包括動態(tài)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(shù)在制造過程中的應(yīng)用。視覺測試技術(shù)是指建立在計(jì)算機(jī)視覺研究基礎(chǔ)上的一門新興測試技術(shù)；其與計(jì)算機(jī)視覺研究的視覺模式識別、視覺李杰等內(nèi)容不同，視覺測試技術(shù)重點(diǎn)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(yīng)用于在線測量、逆向工程等主動、實(shí)時測量過[3]。兩個極端發(fā)展就是說相對于現(xiàn)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(fā)了多種多樣的測試方法。近年來，由于國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和迫切需要，使得很多方面的生產(chǎn)和工程中測試的要求超過了我們所能測試的范圍，如飛機(jī)外形的測量、大型機(jī)械關(guān)鍵部件測量、高層建筑電梯導(dǎo)軌的準(zhǔn)直測量、油罐車的現(xiàn)場校準(zhǔn)等都要求能進(jìn)行大尺寸測量。微電子技術(shù)、生物技術(shù)的快速發(fā)展，探索物質(zhì)微觀世界的需求，測量精度的不斷提高，有要求進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)M3等。這些新理論的實(shí)踐與新技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上為生產(chǎn)力的進(jìn)一步解放與發(fā)展指明了方向，提供了實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。畢竟機(jī)械測試技術(shù)的發(fā)展也是一個不斷創(chuàng)新與發(fā)明應(yīng)用的過程。

4　總結(jié)

機(jī)械測試技術(shù)的發(fā)展變革與不斷創(chuàng)新為生產(chǎn)力新領(lǐng)域的解放和發(fā)展創(chuàng)造了條件，測量方式的多樣化、視覺測試技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用、尺寸的兩個極端化發(fā)展趨勢的體現(xiàn)是機(jī)械化測試技術(shù)發(fā)展研究的新領(lǐng)域。未來其技術(shù)還將進(jìn)一步發(fā)展，并為生產(chǎn)力的變革創(chuàng)造條件。