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上篇测试技术基础3

第1章绪论3

1.1测试技术概述3

1.1.1测试技术的发展与重要性3

1.1.2测试系统的一般组成5

1.1.3测试技术的发展趋势6

1.1.4课程的主要内容与学习方法7

1.2测量的基础知识8

1.2.1测量的基本概念与方法8

1.2.2测量误差的定义及分类10

1.2.3不确定度评定的基本知识14

1.3思考题与习题16

第2章信号分析与处理基础17

2.1信号与测试系统18

2.2信号的分类与其描述19

2.2.1信号的分类19

2.2.2信号描述方法21

2.3周期信号的频谱—傅里叶级数22

2.3.1周期信号的三角函数展开式与离散频谱22

2.3.2周期信号的复指数展开式24

2.3.3周期信号的功率25

2.4非周期信号的频谱—傅里叶变换26

2.4.1傅里叶变换与连续频谱26

2.4.2能量谱28

2.4.3傅里叶变换的性质29

2.4.4典型信号的频谱33

2.5随机信号分析36

2.5.1概述36

2.5.2随机信号的统计分析37

2.5.3相关分析及其应用39

2.5.4功率谱分析及应用45

2.6数字信号处理49

2.6.1概述49

2.6.2信号数字化出现的问题49

2.6.3离散傅里叶变换DFT53

2.7现代信号处理55

2.8思考题与习题56

第3章测试系统特性分析59

3.1概述60

3.2测试系统的静态特性60

3.2.1静态标定60

3.2.2静态特性指标61

3.3测试系统的动态特性64

3.3.1动态参数测试的特殊性64

3.3.2测试系统动态特性的分析方法及指标65

3.3.3测试系统的数学描述66

3.3.4测试系统的传递函数67

3.3.5测试系统的频率响应函数68

3.3.6一阶系统、二阶系统的动态特性70

3.3.7测试系统对典型激励的响应75

3.3.8系统时域和频域响应的求解79

3.4测试系统动态参数的测定81

3.4.1一阶系统动态特性参数的测定82

3.4.2二阶系统动态特性参数测定83

3.5实现无失真测试的条件85

3.6测试系统的负载效应87

3.7测试系统的抗干扰89

3.7.1测试装置的干扰源89

3.7.2供电系统干扰及其抗干扰89

3.7.3信道通道的干扰及其抗干扰90

3.7.4接地设计90

3.8思考题与习题92

第4章敏感元件与传感器技术93

4.1概述94

4.1.1传感器与传感器技术94

4.1.2传感器与传感器技术的发展历史与发展趋势94

4.2电阻应变式传感器95

4.2.1电阻应变效应95

4.2.2金属电阻应变片96

4.2.3半导体应变片97

4.2.4电阻应变传感器应用实例98

4.3电感式传感器99

4.3.1自感型传感器99

4.3.2互感型传感器102

4.3.3传感器实例103

4.4电容式传感器104

4.4.1工作原理与类型104

4.4.2测量电路107

4.4.3电容式传感器实例107

4.5压电式传感器108

4.5.1压电效应108

4.5.2压电材料108

4.5.3压电传感器的等效电路111

4.5.4测试电路112

4.6磁电式传感器112

4.6.1动圈式磁电传感器112

4.6.2磁阻式磁电传感器113

4.6.3传感器实例114

4.7光电式传感器114

4.7.1光电效应114

4.7.2光敏电阻115

4.7.3光电池116

4.7.4光敏晶体管117

4.7.5光电管119

4.7.6光电倍增管120

4.8热电式传感器120

4.8.1热电偶120

4.8.2热电阻124

4.9气敏传感器126

4.10固态图像传感器127

4.11霍尔传感器127

4.11.1工作原理127

4.11.2霍尔传感器实例128

4.12微型传感器129

4.12.1MEMS技术与微型传感器129

4.12.2压阻式微型传感器129

4.12.3电容式微型传感器130

4.12.4电感式微型传感器131

4.12.5微型传感器例132

4.13传感器的选用原则132

4.14思考题与习题133

第5章信号调理及记录仪器135

5.1信号放大电路136

5.1.1运算放大器136

5.1.2仪器放大器139

5.1.3实际运算放大器存在的问题139

5.2调制与解调140

5.2.1调制与解调140

5.2.2幅值调制与解调140

5.2.3频率调制与解调143

5.3滤波144

5.3.1概述144

5.3.2滤波器性能分析145

5.3.3一阶无源滤波器148

5.3.4有源滤波器150

5.3.5开关电容滤波器153

5.4电桥154

5.4.1直流电桥155

5.4.2交流电桥156

5.5显示与记录仪器158

5.5.1模拟显示158

5.5.2数字显示158

5.5.3磁记录159

5.5.4光盘式记录159

5.6思考题与习题160

第6章计算机测试技术161

6.1概述162

6.2计算机测试系统162

6.2.1数据的采集与保持162

6.2.2模／数与数／模转换技术163

6.2.3A/D与D/A通道设计164

6.2.4计算机采集与分析系统164

6.3智能仪表165

6.3.1概述165

6.3.2智能仪表的组成165

6.3.3智能仪表的功能模块166

6.4虚拟仪器系统167

6.4.1概述167

6.4.2LabVIEW虚拟仪器开发系统169

6.4.3LabVIEW虚拟仪器开发实例169

6.5思考题与习题171

下篇测试技术的工程应用175

第7章力和力矩的测量175

7.1力的测量原理176

7.2应力、应变的测量176

7.2.1应变的测量176

7.2.2应力的测量177

7.3力的测量179

7.3.1应变式力传感器179

7.3.2应变式压力传感器180

7.3.3压电式力传感器180

7.3.4压电式压力传感器182

7.3.5金属加工切削力的测量184

7.4扭矩的测量184

7.4.1应变式扭矩传感器的工作原理185

7.4.2应变片式扭矩传感器186

7.4.3磁电式扭矩传感器187

7.5力测量实例187

7.5.1塔机结构强度测试概述187

7.5.2测试方案188

7.5.3测点布置189

7.6思考题与习题190

第8章位移与速度的测量191

8.1概述192

8.2位移测量192

8.2.1电位计式位移传感器192

8.2.2电涡流位移传感器193

8.2.3容栅式位移传感器194

8.2.4互感式位移传感器195

8.2.5光电式位移传感器196

8.2.6光纤位移传感器197

8.2.7超声波测距原理197

8.3速度测量198

8.4位移速度测量实例201

8.5思考题与习题203

第9章振动与噪声的测量205

9.1振动测试原理206

9.2常用的测振传感器207

9.3振动的激励及激振器210

9.4振动测试的工程应用213

9.5噪声测量基础214

9.5.1噪声的度量214

9.5.2噪声的主观评价216

9.6噪声测试传感器与仪器217

9.6.1传声器217

9.6.2声级计218

9.7声强测量与声源辨识218

9.8声发射测试技术220

9.8.1概述220

9.8.2声发射测量传感器220

9.8.3声发射测量仪器221

9.9振动测试的工程实例222

9.10思考题与习题223

第10章温度的测量225

10.1概述226

10.2温度测试方法226

10.3热电偶227

10.3.1热电偶的工作原理227

10.3.2热电偶的分类228

10.4热电阻228

10.4.1金属丝热电阻228

10.4.2热敏电阻229

10.5热辐射测温229

10.5.1红外辐射测温仪230

10.5.2SMART牌AR300红外测温仪简介231

10.6温度测量的工程实例232

10.6.1问题的提出232

10.6.2测试系统的建立与实现232

10.6&3实际测试时应注意的问题242

10.7思考题与习题243

第11章转速与功率的测量245

11.1转速测量概述246

11.2常用转速测量方法246

11.2.1测速发电机246

11.2.2磁电式传感器测转速247

11.2.3光电式传感器测转速247

11.2.4霍尔式转速传感器248

11.2.5频率计的原理249

11.2.6闪光测速仪249

11.2.7机械式转速表250

11.3功率测量251

11.3.1功率测量概述251

11.3.2水力测功机252

11.3.3电涡流测功机254

11.3.4电力测功机256

11.4思考题与习题260

第12章流体参量的测量261

12.1压力的测量262

12.1.1弹性压力敏感元件262

12.1.2常用压力传感器263

12.1.3压力测量工程实例270

12.2流量的测量271

12.2.1概述271

12.2.2常用的流量计272

12.3思考题与习题283

索引284

参考文献285

读者服务表287