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第1章 绪论1

1.1 测试技术的作用及地位1

1.2 测试工作的任务2

1.3 测试技术的发展2

1.4 测量与标准4

1.4.1 测量4

1.4.2 标准5

1.5 非电量电测系统的组成7

1.6 工程测试技术课程特点及教学要求9

习题与思考题10

第2章 工程信号及其可测性分析11

2.1 概述11

2.2 工程信号的分类11

2.2.1 按信号随时间变化的规律分类11

2.2.2 按信号随时间变化连续性分类13

2.2.3 其他分类方法14

2.3 周期信号的频谱与可测性15

2.3.1 周期信号的分解和频谱15

2.3.2 周期信号的可测性分析20

2.4 非周期信号的频谱分析23

2.4.1 时限信号的分解和频谱23

2.4.2 时限信号的可测性分析26

2.5 随机信号处理及分析26

2.5.1 随机信号的特征参数26

2.5.2 离散随机信号的特征估计30

2.6 典型激励信号描述33

2.6.1 冲激函数及其谱分析33

2.6.2 单位阶跃信号及其谱分析35

2.6.3 单位斜坡信号及其频谱37

习题与思考题37

第3章 测量系统的基本特性38

3.1 概述38

3.1.1 测量系统的基本要求38

3.1.2 测量系统的线性化39

3.2 测量系统的静态标定与静态特性40

3.2.1 静态标定40

3.2.2 静态特性指标42

3.3 测量系统动态特性47

3.3.1 动态参数测试的特殊性47

3.3.2 测量系统动态特性的分析方法及主要指标47

3.3.3 测量系统的数学模型48

3.3.4 传递函数49

3.3.5 频率响应函数50

3.3.6 冲激响应函数51

3.4 测量系统的动态特性分析52

3.4.1 典型系统的频率响应52

3.4.2 典型激励的系统瞬态响应56

3.4.3 相似原理58

3.5 测量系统无失真测试条件59

3.6 测量系统的动态特性参数获取方法60

3.6.1 阶跃响应法60

3.6.2 幅频特性法62

3.7 动态误差修正62

3.7.1 频域修正方法62

3.7.2 时域修正方法63

3.8 数字测量系统的基本特性63

3.8.1 采样63

3.8.2 量化65

习题与思考题66

第4章 计算机测试技术68

4.1 概述68

4.2 现场总线69

4.2.1 概述69

4.2.2 现场总线的发展70

4.2.3 现场总线协议参考模型71

4.2.4 典型现场总线简介73

4.3 智能传感器77

4.3.1 智能传感器的概念77

4.3.2 智能传感器的实现途径78

4.3.3 智能传感器系统智能化功能80

4.4 自动测试系统81

4.4.1 自动测试系统的基本概念81

4.4.2 自动测试系统的发展概况82

4.4.3 通用接口总线82

4.4.4 VXI总线86

4.4.5 PXI总线91

4.4.6 AXIe总线简介92

4.5 虚拟仪器系统93

4.5.1 概述93

4.5.2 虚拟仪器的特点94

4.5.3 虚拟仪器的系统组成95

习题与思考题97

第5章 测量误差分析及不确定度评定98

5.1 概述98

5.2 实验数据的表述方法98

5.2.1 表格法98

5.2.2 图解法99

5.2.3 经验公式99

5.2.4 有效数字100

5.3 回归分析及其应用100

5.3.1 一元线性回归100

5.3.2 多元线性回归102

5.3.3 非线性回归103

5.3.4 回归分析应用举例104

5.4 误差的定义及分类106

5.4.1 误差概念106

5.4.2 误差的分类106

5.4.3 误差的表示方法108

5.4.4 表征测量结果质量的指标108

5.5 常用误差处理方法及误差的合成与分配109

5.5.1 随机误差处理方法109

5.5.2 系统误差处理方法109

5.5.3 粗大误差的判别111

5.5.4 测量误差的合成与分配112

5.6 不确定度评定的基本知识113

5.6.1 有关不确定度的术语113

5.6.2 产生测量不确定度的原因和测量模型114

5.7 标准不确定度的A类评定116

5.7.1 单次测量结果试验标准差与平均值试验标准差116

5.7.2 测量过程的合并样本标准差117

5.7.3 极差118

5.7.4 最小二乘法119

5.7.5 不确定度A类评定的流程119

5.8 标准不确定度的B类评定120

5.8.1 B类不确定度评定的信息来源120

5.8.2 B类不确定度的评定方法120

5.8.3 B类标准不确定度评定的流程122

5.9 测量不确定度的合成123

5.9.1 合成标准不确定度的计算方法123

5.9.2 合成标准不确定度的分配及最佳测量方案选择125

5.9.3 扩展不确定度的计算方法126

5.10 测量不确定度的评定步骤126

习题与思考题128

第6章 信号调理电路及记录仪器131

6.1 滤波器131

6.1.1 滤波器分类131

6.1.2 理想滤波器132

6.1.3 实际滤波器134

6.1.4 模拟滤波器的应用139

6.2 调幅及其解调142

6.2.1 调幅与解调原理142

6.2.2 调幅波的波形失真144

6.2.3 典型调幅波及其频谱145

6.3 调频及其解调147

6.3.1 调频波及其频谱147

6.3.2 直接调频与鉴频149

6.3.3 应用举例150

6.4 信号的放大与隔离151

6.4.1 基本放大器151

6.4.2 测量放大器153

6.4.3 隔离放大器154

6.5 记录仪器155

6.5.1 磁带记录仪155

6.5.2 波形记录仪159

6.5.3 数据采集系统160

习题与思考题164

第7章 应变电测技术165

7.1 电阻应变片165

7.1.1 电阻应变片的结构和工作原理165

7.1.2 电阻应变片的种类、材料和参数168

7.1.3 应变片的粘贴171

7.2 电阻应变片的温度误差及补偿173

7.2.1 温度误差及其产生原因173

7.2.2 温度补偿方法174

7.3 电阻应变片的信号调理电路175

7.3.1 直流电桥176

7.3.2 交流电桥177

7.3.3 等臂对称电桥的加减特性179

7.4 固态压阻式传感器181

7.4.1 概述181

7.4.2 压阻式压力传感器181

7.4.3 压阻式加速度传感器182

7.5 电阻应变仪183

7.5.1 电阻应变仪的分类及其特点183

7.5.2 载波放大式应变仪的组成及工作原理183

7.5.3 电标定及电标定桥184

7.5.4 常用电阻应变仪主要电路184

7.6 测量中应变片的排列与接桥186

7.6.1 应变式传感器186

7.6.2 常用载荷测量中应变片的排列和连桥187

7.7 应力与应变测量190

7.7.1 单向应力状态190

7.7.2 主应力方向已知的平面应力状态190

7.7.3 主应力方向未知平面应力状态191

习题与思考题193

第8章 压电测量技术196

8.1 压电效应与压电材料196

8.1.1 压电效应196

8.1.2 压电材料196

8.2 压电常数和表面电荷的计算201

8.2.1 压电常数201

8.2.2 压电元件的变形方式202

8.3 压电式传感器的等效电路203

8.4 压电式传感器的测量电路205

8.4.1 电压放大器205

8.4.2 电荷放大器209

8.5 压电式传感器的应用211

8.5.1 压电式测力传感器211

8.5.2 压电式加速度传感器213

8.6 压电传感器测量精度影响因素及使用注意事项218

8.6.1 影响压电传感器测量精度的因素218

8.6.2 压电测量系统使用注意事项220

习题与思考题221

第9章 光电测量技术222

9.1 光电测量基本知识222

9.1.1 光源222

9.1.2 光电效应及器件223

9.2 光电器件的特性227

9.2.1 光照特性227

9.2.2 光谱特性227

9.2.3 响应时间228

9.2.4 温度特性228

9.2.5 伏安特性229

9.3 常用光电传感器及其应用229

9.3.1 光电式传感器的类型229

9.3.2 光电式传感器应用231

9.4 光纤传感器232

9.4.1 光纤传感器基础232

9.4.2 光纤传感器应用实例236

习题与思考题238

第10章 温度测量技术239

10.1 概述239

10.2 热电偶241

10.2.1 测温原理241

10.2.2 基本实验定律244

10.2.3 热电偶的种类247

10.2.4 热电偶的冷端温度补偿249

10.2.5 热电偶的实用测温电路251

10.2.6 温度测量的动态误差修正253

10.3 热电阻温度计254

10.3.1 金属丝热电阻254

10.3.2 热敏电阻256

10.4 热辐射测温257

10.4.1 全辐射高温计257

10.4.2 比色高温计258

10.4.3 红外辐射测温仪259

习题与思考题261

第11章 噪声测量技术262

11.1 噪声测试的物理学基本知识262

11.1.1 声波、声速和波长262

11.1.2 声源、声场和波阵面263

11.1.3 声压、声强和声功率263

11.1.4 声级和分贝264

11.2 人对噪声的主观量度265

11.2.1 响度与响度级266

11.2.2 声级计的计权网络、A声级267

11.2.3 等效连续声级267

11.2.4 噪声评价曲线268

11.3 噪声测量仪器269

11.3.1 传声器269

11.3.2 声级计270

11.3.3 噪声分析仪275

11.4 噪声测量方法276

11.4.1 测试环境对噪声的影响276

11.4.2 噪声级的测量276

11.4.3 声功率级测试278

11.4.4 声强的测试279

习题与思考题280

第12章 压力测量技术282

12.1 概述282

12.1.1 压力的定义282

12.1.2 压力的计量单位283

12.1.3 压力测量方法分类284

12.2 塑性变形测压法284

12.2.1 概述284

12.2.2 铜柱测压法285

12.2.3 铜球测压法286

12.3 测压弹性元件288

12.3.1 圆形膜片和膜盒288

12.3.2 波纹管289

12.3.3 弹簧管290

12.3.4 薄壁圆筒291

12.4 液柱式压力计292

12.5 压力电测法294

12.5.1 应变式压力传感器294

12.5.2 压电式压力传感器297

12.6 动态压力测量的管道效应300

12.6.1 传感器的安装300

12.6.2 测压管道动态特性分析300

12.7 测压系统的标定302

12.7.1 测压系统的静态标定302

12.7.2 测压系统的动态标定303

习题与思考题308

第13章 流量测量技术310

13.1 流量测量基础310

13.1.1 流量及定义310

13.1.2 流体的主要特征310

13.1.3 流量计分类312

13.2 常用流量计313

13.2.1 椭圆齿轮流量计313

13.2.2 差压式流量计314

13.2.3 转子流量计315

13.2.4 涡轮流量计316

13.2.5 靶式流量计317

13.2.6 电磁流量计319

13.2.7 超声波流量计320

13.2.8 相关流量计322

13.3 流量计的标定323

习题与思考题325

第14章 运动参量测试技术326

14.1 位移测量326

14.1.1 滑线电阻式及电阻应变式位移传感器327

14.1.2 电感式位移传感器328

14.1.3 电涡流式传感器333

14.1.4 电容式位移测量系统338

14.2 运动速度测量341

14.2.1 定距测时法341

14.2.2 瞬时速度法344

14.2.3 转速测量348

14.3 加速度测量351

14.3.1 惯性式加速度传感器的工作模型351

14.3.2 常用惯性式加速传感器353

14.3.3 使用加速度传感器的几点说明355

14.3.4 加速度测量系统的校准356

习题与思考题358

第15章 机械振动测试360

15.1 概述360

15.2 常用振动传感器360

15.2.1 振动测量方法360

15.2.2 绝对式测振传感器原理361

15.2.3 相对式测振传感器原理364

15.3 测振系统的组成及合理选择365

15.3.1 测振系统的组成365

15.3.2 测振系统的合理选用367

15.3.3 传感器的安装368

15.4 机械系统振动特性测试及结构参数估计369

15.4.1 激振方式及激振器370

15.4.2 机械系统结构参数的估计374

15.5 机械阻抗测试377

15.5.1 机械阻抗的概念及测试方法377

15.5.2 单自由度系统的机械导纳379

15.5.3 多自由度系统的机械导纳381

15.6 振动分析仪器381

习题与考题384

附录A 常用热电偶分度表386

附录B 热电阻分度表397

参考文献399