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第1章 工程测试概述1

1.1 工程测试的重要性2

1.2 测试方法和测试系统结构2

1.2.1 测试方法2

1.2.2 测试系统的功能结构3

1.3 测试信号6

1.3.1 信号类型6

1.3.2 测试信号分析方法8

1.4 测试与试验设计11

1.5 测试系统标定12

1.5.1 静态标定13

1.5.2 动态标定14

1.6 测试系统的不确定性与测量误差14

1.6.1 误差类型14

1.6.2 测试误差常用概念15

1.7 小结16

习题与思考题16

第2章 常用机械工程检测传感器17

2.1 电位器式电阻传感器18

2.1.1 线绕电位器式电阻传感器18

2.1.2 非线绕式电位器位移传感器19

2.1.3 电位器式位移传感器的负载特性及非线性误差21

2.2 电阻应变式传感器23

2.2.1 电阻应变片工作原理23

2.2.2 金属电阻应变片24

2.2.3 半导体应变片25

2.2.4 变片工作特性27

2.2.5 电阻应变式位移传感器30

2.3 电感式传感器31

2.3.1 自感式传感器32

2.3.2 差动变压器式传感器33

2.3.3 电涡流式传感器38

2.3.4 感应同步器系统41

2.4 电容式传感器47

2.4.1 作原理47

2.4.2 电容式位移传感器50

2.4.3 测量电路52

2.5 压电式传感器57

2.5.1 压电材料57

2.5.2 等效电路61

2.5.3 测量电路62

2.6 磁敏传感器64

2.6.1 霍尔元件64

2.6.2 磁敏电阻65

2.6.3 磁敏管66

2.6.4 霍尔微量位移传感器67

2.6.5 振弦式位移传感器68

2.6.6 磁阻式位移传感器68

2.6.7 磁栅式位移测量系统69

2.7 光电式传感器71

2.7.1 光敏电阻72

2.7.2 光电池72

2.7.3 光敏晶体管73

2.7.4 固体图像传感器73

2.8 光栅位移测量系统76

2.8.1 光栅的结构和分类76

2.8.2 莫尔条纹77

2.8.3 辨向电路79

2.9 光纤位移测量系统81

2.9.1 功能型光纤传感器81

2.9.2 反射式光纤位移传感器83

2.9.3 光电转换及放大电路84

2.10 轴角编码器84

2.10.1 绝对式编码器85

2.10.2 增量式编码器86

习题与思考题87

第3章 模拟信号变换与处理89

3.1 分压测量电路89

3.1.1 分压电路90

3.1.2 电位计式测量电路91

3.2 电桥测量电路92

3.2.1 直流电桥92

3.2.2 交流电桥97

3.2.3 电桥的平衡99

3.3 测量放大电路101

3.3.1 运算放大器101

3.3.2 专用测试放大电路103

3.4 滤波器106

3.4.1 滤波器分类及基本参数107

3.4.2 RC滤波器108

3.4.3 有源滤波器110

3.5 调制与解调112

3.5.1 调幅及其解调113

3.5.2 调频及其解调115

3.6 测试系统信号屏蔽与线路连接116

3.6.1 屏蔽116

3.6.2 接地117

3.6.3 测试系统信号线117

习题与思考题118

第4章 测试系统特性119

4.1 测试仪器与线性系统120

4.1.1 线性系统120

4.1.2 非线性系统121

4.2 测试系统的静态特性122

4.2.1 常用静态特性指标122

4.2.2 其他指标125

4.3 测试系统的动态特性126

4.3.1 描述测试系统动态特性的数学模型127

4.3.2 典型测试系统及其动态特性129

4.3.3 复杂测试系统的动态特性136

4.4 测试系统的标定138

4.4.1 静态参数标定方法138

4.4.2 动态特性参数标定139

4.5 不失真测试准则142

习题与思考题144

第5章 测试信号数字化处理技术145

5.1 模拟信号采样与离散化146

5.1.1 采样与采样定理146

5.1.2 频率混叠148

5.1.3 离散傅里叶变换（DFT）149

5.1.4 采样长度与频率分辨率150

5.1.5 泄漏及窗函数151

5.1.6 信号保真度152

5.2 测试信号数字化转换技术153

5.2.1 模数转换器（A／D）153

5.2.2 数模转换器（D／A）155

5.2.3 逐次逼近转换器156

5.2.4 斜坡（积分）A／D转换器158

5.2.5 并行转换器（Parallel Converters）160

5.2.6 数字电压表161

5.3 常用数字滤波算法161

5.3.1 克服大脉冲干扰的数字滤波法162

5.3.2 抑制小幅度高频噪声的平均滤波法164

5.3.3 复合滤波法165

5.3.4 现代数字滤波算法166

5.4 测试系统数字通信接口166

5.4.1 模拟通信接口166

5.4.2 数字通信接口170

习题与思考题175

第6章 应变测试系统设计176

6.1 应变测试系统176

6.1.1 应变片测试系统类型177

6.1.2 电阻应变仪180

6.1.3 信号记录仪器183

6.2 典型载荷的布片和接桥186

6.2.1 单向拉伸（压缩）载荷测量186

6.2.2 弯曲载荷的测量187

6.2.3 试件同时受拉伸（压缩）及弯曲载荷的测量方法188

6.2.4 剪力测量189

6.2.5 扭矩的测量191

6.2.6 平面应力测量192

6.3 应变传感器设计192

6.3.1 传感器设计193

6.3.2 应变传感器工艺设计199

6.4 扭矩测试系统202

6.4.1 扭矩传感器203

6.4.2 集流环207

6.5 应变测试系统标定211

6.5.1 机械标定和电标定211

6.5.2 扭矩标定方法215

6.5.3 振动传感器标定219

6.6 农业机械悬挂机组工作阻力测试方法220

6.6.1 悬挂杆测力法221

6.6.2 悬挂销测力法224

6.6.3 框架式悬挂测力装置227

6.6.4 犁体六分力测量229

习题与思考题232

第7章 振动测试技术234

7.1 机械振动测试系统概述235

7.1.1 振动测量系统基本组成235

7.1.2 动态特性测试系统结构236

7.1.3 激振方式237

7.1.4 常用激振器240

7.2 振动传感器242

7.2.1 惯性式测振传感器原理243

7.2.2 磁电式速度传感器247

7.2.3 压电式传感器247

7.2.4 应变式加速度传感器250

7.3 振动测试系统设计250

7.3.1 压电传感器测试系统252

7.3.2 YE5858双积分电荷放大器254

7.3.3 压电传感器测试系统调试和应用256

7.4 机械系统操作平顺性测量与评价256

7.4.1 手把振动测量及评价方法257

7.4.2 座椅振动测量及评价方法259

习题与思考题260

第8章 过程参量测试262

8.1 温度测试262

8.1.1 基本概念263

8.1.2 热电阻264

8.1.3 热电偶268

8.1.4 辐射温度传感器274

8.2 压力测量275

8.2.1 压力检测方法276

8.2.2 基于弹性元件的压力计277

8.2.3 力平衡式压力传感器280

8.2.4 常用电测压力传感器280

8.3 流体运动检测283

8.3.1 概述284

8.3.2 差压式流量计286

8.3.3 电磁流量计288

8.3.4 转子流量计290

8.3.5 椭圆齿轮流量计290

习题与思考题291

第9章 现代测试技术292

9.1 数据采集系统概述292

9.1.1 数据采集系统的基本组成293

9.1.2 数据采集系统的主要性能指标295

9.2 数据采集系统设计296

9.2.1 数据采集系统设计的一般程序297

9.2.2 系统A／D通道设计299

9.3 干扰及抑制方法305

9.3.1 干扰源306

9.3.2 干扰的作用方式307

9.3.3 抑制干扰的措施307

9.4 虚拟仪器技术309

9.4.1 测试仪器的发展310

9.4.2 虚拟仪器的分类311

9.4.3 虚拟仪器体系312

9.5 LabVIEW应用软件开发314

9.5.1 VI软件基本结构314

9.5.2 LabVIEW操作模板316

9.5.3 实用工具软件包319

9.5.4 创建一个VI程序322

9.5.5 程序调试325

9.5.6 子VI程序调用328

9.6 LabVIEW数据采集程序设计335

9.6.1 DAQ卡选择336

9.6.2 数据采集VI程序设计337

9.7 LabVIEW仪器控制程序设计344

9.7.1 串行通信344

9.7.2 IEEE488（GPIB）346

9.7.3 VISA编程349

9.7.4 用LabVIEW编写仪器驱动程序351

9.8 LabVIEW信号分析程序设计355

9.8.1 信号产生355

9.8.2 信号处理357

9.8.3 数字滤波器358

9.8.4 曲线拟合360

习题与思考题363

参考文献364