本书是“十二五”普通高等教育本科规划教材,是为适应机械工程及自动化学科高等教育改革之需而编写的。 本书包括上、下两篇。上篇为测试基础,内容包括绪论、信号的分类与描述、常用传感器的变换原理、信号的调理、计算机数据采集与分析系统、测试系统的特性、测量误差的分析与数据处理、信号的分析与处理;下篇为实用测试技术,内容包括力及扭矩的测量、振动的测量、位移与厚度的测量、噪声的测量、温度的测量。 本书适合高等院校机械工程及自动化专业的教学,也可供工程技术人员参考。

目录 前言 上篇测 试 基 础 第1章绪论2 1.1测试技术的任务2 1.2测试技术的主要内容3 1.3测试系统的组成3 1.4测试技术的发展4 1.5测试技术课程学习要求5 第2章信号的分类与描述6 2.1信号的分类及描述方法6 2.1.1信号的分类6 2.1.2信号的描述方法9 2.2周期信号的频谱——傅里叶级数9 2.2.1三角函数展开式9 2.2.2傅里叶级数的复指数展开式12 2.3非周期信号的频谱14 2.3.1概述14 2.3.2瞬变信号的频谱——傅里叶 变换14 2.3.3傅里叶变换的主要性质16 2.4几种典型信号的频谱20 2.4.1单位脉冲函数信号及其频谱20 2.4.2单边指数函数信号的频谱22 2.4.3正、余弦函数信号的频谱23 2.4.4周期矩形脉冲函数信号的频谱24 2.4.5符号函数信号的频谱26 2.4.6阶跃函数信号的频谱27 习题28 第3章常用传感器的变换原理30 3.1传感器概述30 3.1.1传感器的定义与组成30 3.1.2传感器的分类31 3.1.3传感器的主要技术指标及其 选择32 3.1.4传感器技术的主要应用及发展 趋势34 3.2电阻式传感器35 3.2.1电阻应变传感器36 3.2.2变阻式传感器40 3.3电感传感器42 3.3.1自感式传感器43 3.3.2互感式传感器45 3.4电容传感器48 3.5压电传感器53 3.6磁电式传感器56 3.6.1磁电感应传感器56 3.6.2霍尔传感器58 3.7光电传感器60 3.7.1光电效应及光电器件60 3.7.2光电传感器的类型与应用62 3.8光纤传感器64 3.9新型传感器65 3.9.1微机械传感器65 3.9.2智能传感器67 3.9.3无线传感器网络68 习题71 第4章信号的调理72 4.1电桥72 4.1.1直流电桥73 4.1.2交流电桥76 4.2调制与解调78 4.2.1幅值调制与解调78 4.2.2频率调制与解调83 4.3信号的放大与衰减85 4.3.1信号放大器的主要特性85 4.3.2基本放大器87 4.3.3信号衰减88 4.4滤波器89 4.4.1滤波器分类89 4.4.2理想滤波器与实际滤波器90 4.4.3实际滤波电路93 习题96 第5章计算机数据采集与分析系统98 5.1数据采集与分析系统的构成98 5.2信号数字化处理中的主要问题99 5.2.1采样99 5.2.2量化102 5.2.3泄漏和窗函数102 5.2.4频域采样和栅栏效应106 5.3离散傅里叶变换107 5.4虚拟仪器108 5.4.1虚拟仪器的组成108 5.4.2虚拟仪器的分类与应用109 5.5基于计算机的数据采集系统设计111 5.5.1基本原则111 5.5.2系统设计的一般步骤111 习题112 目录机械工程测试技术第2版第6章测试系统的特性113 6.1测试系统及其主要性质113 6.1.1测试系统概述113 6.1.2线性系统及其主要性质114 6.2测试系统的静态特性115 6.2.1线性度116 6.2.2灵敏度116 6.2.3分辨率(分辨力)116 6.2.4滞后117 6.2.5重复性误差117 6.2.6其他特性117 6.2.7测试系统静态特性参数的 测定118 6.3测试系统的动态特性119 6.3.1传递函数119 6.3.2脉冲响应函数121 6.3.3频率响应函数123 6.3.4一阶系统和二阶系统的动态 特性124 6.3.5测试系统在典型输入下的响应127 6.3.6测试系统动态特性参数的测定129 6.4实现不失真测试的条件133 6.5测试系统的抗干扰性及负载效应135 6.5.1测试系统的抗干扰性135 6.5.2负载效应141 习题147 第7章测量误差分析与数据处理148 7.1误差的基本概念148 7.1.1测量误差的分类与精度148 7.1.2有效数字及其运算规则150 7.1.3误差的表示方法151 7.2随机误差152 7.2.1随机误差分布规律152 7.2.2随机误差统计分析153 7.2.3可疑数据的取舍159 7.3系统误差161 7.3.1系统误差对测量结果的影响162 7.3.2系统误差的识别与修正163 7.3.3消除系统误差的措施167 7.4间接测量中的误差计算167 7.4.1间接测量参量的估计值168 7.4.2间接测量误差计算168 7.5测试数据处理169 7.5.1*小二乘线性拟合169 7.5.2曲线回归转化为直线回归170 习题170 第8章信号的分析与处理171 8.1信号的时域分析171 8.1.1信号的时域统计参数171 8.1.2信号的概率密度函数174 8.2信号的相关分析177 8.2.1相关系数177 8.2.2自相关函数分析178 8.2.3互相关函数分析181 8.2.4相关函数的应用183 8.3信号的频域分析186 8.3.1功率谱密度函数187 8.3.2功率谱的应用189 8.3.3相干函数192 8.3.4倒频谱分析及其应用194 8.4现代信号分析方法与处理技术197 8.4.1从傅里叶变换到时频分析197 8.4.2信号分辨率198 8.4.3瞬时频率200 8.4.4非平稳随机信号201 8.4.5可化为平稳随机信号处理的 非平稳随机信号202 8.4.6其他时频分析方法203 习题205下篇实用测试技术 第9章力及扭矩的测量208 9.1电阻应变计的应用209 9.1.1电阻应变计的工作特性及选择209 9.1.2电阻应变计的安装212 9.2应力测量215 9.2.1应变仪的使用216 9.2.2单向应力测量217 9.2.3平面应力状态下主应力的测量222 9.2.4常用测力装置225 9.3扭矩测量231 9.3.1应变式扭矩测量的机理231 9.3.2扭矩测量信号的传输232 9.3.3扭矩的标定233 9.3.4电参数法测量扭矩234 9.4应力测量实例235 9.4.1轧制力测量235 9.4.2压电式切削力测量系统235 习题236 第10章振动的测量239 10.1概述239 10.1.1振动测量的内容与目的240 10.1.2振动测量系统的基本组成和各 部分的功能240 10.2测振传感器241 10.2.1测振传感器的分类及原理241 10.2.2常用测振传感器244 10.2.3接触式测振传感器的校准250 10.3常用的测振放大器252 10.3.1电压放大器252 10.3.2电荷放大器254 10.4振动的激励与激振器256 10.4.1振动的激励256 10.4.2激振器257 10.5振型的测量方法及振动测量实例260 10.5.1振型的测量方法260 10.5.2振动测量实例261 习题264 第11章位移与厚度的测量265 11.1常用位移传感器265 11.2光栅式传感器266 11.2.1光栅式传感器的基本原理和 分类267 11.2.2光栅的光学系统270 11.2.3计量光栅的种类272 11.3光电盘传感器和编码盘传感器273 11.3.1光电盘传感器273 11.3.2编码盘传感器274 11.4感应同步器280 11.4.1感应同步器的结构280 11.4.2感应同步器的基本工作原理281 11.4.3输出信号的处理方式282 11.4.4感应同步器的参数分析285 11.5激光干涉仪287 11.5.1基本工作原理287 11.5.2双频激光干涉仪288 11.6位移测量实例——回转轴径向运动 误差的测量291 11.7厚度测量293 11.7.1非接触式测厚仪293 11.7.2接触式测厚仪295 习题296 第12章噪声的测量297 12.1声音的特征297 12.2基本声学参数298 12.2.1声压与声压级298 12.2.2声功率与声功率级299 12.2.3声强与声强级299 12.2.4级的合成300 12.3噪声的频谱分析301 12.4噪声的主观量与评价302 12.4.1纯音的等响曲线、响度及 响度级302 12.4.2宽带噪声的响度303 12.4.3声级计的频率计权网络304 12.4.4等效连续声级与噪声评价 标准305 12.5噪声测量仪器306 12.5.1传声器306 12.5.2声级计307 12.5.3声级计的校准308 12.6噪声测量技术309 12.6.1声功率的测量和计算309 12.6.2噪声测量应注意的问题310 12.6.3噪声测量环境的影响及环境噪声 的修正311 12.7机床噪声测量实例312 12.7.1机床噪声源及噪声标准312 12.7.2机床噪声声压级测量313 习题314 第13章温度的测量315 13.1温度标准与测量方法315 13.1.1温度和温标315 13.1.2温度测量方法316 13.2接触式测温传感器317 13.2.1热电偶317 13.2.2热电阻温度计321 13.2.3热敏电阻和集成温度传感器323 13.2.4机械温度传感器326 13.3非接触式测温326 13.3.1热辐射原理326 13.3.2红外测温327 13.3.3全辐射温度计330 13.3.4光学高温计330 13.3.5比色高温计332 13.4温度测量实例332 13.4.1机床温升测量332 13.4.2切削温度测量333 习题334 参考文献335