工程測(cè)試技術(shù)2005年

前言

第1章 緒論

1.1 引言

1.2 測(cè)試工作的任務(wù)

1.3 測(cè)試技術(shù)的發(fā)展

1.4 本書(shū)的特點(diǎn)及目的

習(xí)題與思考題

第2章 測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)

2.1 測(cè)量

2.1.1 直接測(cè)量

2.1.2 間接測(cè)量

2.2 標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 SI的構(gòu)成

2.2.2 SI基本單位

2.3 非電量電測(cè)系統(tǒng)的組成

習(xí)題與思考題

第3章 工程信號(hào)及其可測(cè)性分析

3.1 概述

3.2 工程信號(hào)的分類

3.2.1 確定性信號(hào)

3.2.2 隨機(jī)信號(hào)

3.3 周期信號(hào)描述

3.3.1 周期信號(hào)的分解和頻譜

3.3.2 周期信號(hào)的可測(cè)性分析

3.4 時(shí)限信號(hào)（瞬態(tài)信號(hào)）描述

3.4.1 時(shí)限信號(hào)的分解和頻譜

3.4.2 時(shí)限信號(hào)的可測(cè)性分析

3.5 隨機(jī)信號(hào)描述

3.5.1 隨機(jī)信號(hào)的特征參數(shù)

3.5.2 隨機(jī)信號(hào)的特征估計(jì)

3.6 典型激勵(lì)信號(hào)描述

3.6.1 沖激函數(shù)及其譜分析

3.6.2 單位階躍信號(hào)及其譜分析

3.6.3 單位斜坡信號(hào)及其頻譜

習(xí)題與思考題

第4章 測(cè)量系統(tǒng)的基本特性

4.1 概述

4.1.1 測(cè)量系統(tǒng)的基本要求

4.1.2 測(cè)量系統(tǒng)的線性化

4.2 測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定與靜態(tài)特性

4.2.1 靜態(tài)標(biāo)定

4.2.2 靈敏度

4.2.3 量程及測(cè)量范圍

4.2.4 非線性

4.2.5 遲滯性

4.2.6 重復(fù)性

4.2.7 準(zhǔn)確度

4.2.8 分辨率

4.2.9 漂移

4.3 測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性

4.3.1 動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問(wèn)題

4.3.2 測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的分析方法及主要指標(biāo)

4.3.3 測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

4.3.4 傳遞函數(shù)

4.3.5 頻率響應(yīng)函數(shù)

4.3.6 沖激響應(yīng)函數(shù)

4.4 測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析

4.4.1 典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng)

4.4.2 典型激勵(lì)的系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)

4.4.3 相似原理

4.5 測(cè)量系統(tǒng)無(wú)失真測(cè)試條件

4.6 測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)獲取方法

4.7 動(dòng)態(tài)誤差修正

4.7.1 頻域修正方法

4.7.2 時(shí)域修正方法

4.8 數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的基本特性

4.8.1 采樣

4.8.2 量化

習(xí)題與思考題

第5章 計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)

5.1 概述

5.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與智能傳感器

5.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線

5.2.2 智能傳感器

5.2.3 智能傳感器的集成技術(shù)

5.2.4 智能傳感器系統(tǒng)智能化功能的實(shí)現(xiàn)方法

5.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

5.3.1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本概念

5.3.2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展概況

5.3.3 通用接口總線

5.3.4 VXI總線

5.3.5 PXI總線

5.4 虛擬儀器系統(tǒng)

5.4.1 概述

5.4.2 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

5.4.3 虛擬儀器的系統(tǒng)組成

5.4.4 VXIplug&play

5.4.5 虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)

5.4.6 虛擬儀器在自動(dòng)測(cè)試中的應(yīng)用

習(xí)題與思考題

第6章 測(cè)試結(jié)果及誤差分析

6.1 概述

6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法

6.2.1 表格法

6.2.2 圖解法

6.2.3 經(jīng)驗(yàn)公式

6.2.4 有效數(shù)字及數(shù)據(jù)修約

6.3 回歸分析及其應(yīng)用

6.3.1 一元線性回歸

6.3.2 多元線性回歸

6.3.3 非線性回歸

6.3.4 回歸分析應(yīng)用舉例

6.4 誤差的定義及分類

6.4.1 誤差的概念

6.4.2 誤差的分類

6.4.3 誤差的表示方法

6.4.4 表征測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)

6.5 不確定度評(píng)定的基本知識(shí)

6.5.1 有關(guān)不確定度的術(shù)語(yǔ)

6.5.2 產(chǎn)生測(cè)量不確定度的原因和測(cè)量模型

6.6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定

6.6.1 單次測(cè)量結(jié)果試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差與平均值試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差

6.6.2 測(cè)量過(guò)程的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差

6.6.3 規(guī)范測(cè)量中的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差

6.6.4 極差

6.6.5 最小二乘法

6.6.6 不確定度A類評(píng)定的獨(dú)立性

6.6.7 A類不確定度評(píng)定的自由度和評(píng)定度

6.7 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定

6.7.1 B類不確定度評(píng)定的信息來(lái)源

6.7.2 B類不確定度的評(píng)定方法

6.7.3 B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定的流程

6.8 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

6.8.1 輸入量不相關(guān)時(shí)不確定度的合成

6.8.2 輸入量相關(guān)時(shí)不確定度的合成

6.8.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度

6.8.4 合成不確定度的計(jì)算流程

6.9 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定及報(bào)告形式

6.9.1 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

6.9.2 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

習(xí)題與思考題

第7章 信號(hào)調(diào)理電路及指標(biāo)紀(jì)錄裝置

第8章 應(yīng)變電測(cè)技術(shù)

第9章 壓電測(cè)量技術(shù)

第10章 光電測(cè)量技術(shù)

第11章 溫度測(cè)量技術(shù)

第12章 噪聲測(cè)量技術(shù)

第13章 壓力測(cè)量技術(shù)

第14章 位移、速度、加速度測(cè)量

第15章 機(jī)械振動(dòng)測(cè)試

參考文獻(xiàn)

附錄A 熱電偶分度表

附錄B 熱電阻分度表

附錄C 本課程學(xué)習(xí)要點(diǎn)

……2100433B

本書(shū)總結(jié)了編寫(xiě)者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)研究成果，主要介紹了信息論的基本內(nèi)容、信號(hào)的分類和時(shí)頻域分析方法、各種典型傳感器的原理及其應(yīng)用技術(shù)、工程測(cè)試信號(hào)的處理技術(shù)等內(nèi)容，最后用7個(gè)工程案例對(duì)全書(shū)知識(shí)重點(diǎn)進(jìn)行了綜合和應(yīng)用分析，具有實(shí)戰(zhàn)價(jià)值。

本書(shū)可作為高等工科院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書(shū)，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

本書(shū)介紹了工程測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)，工程信號(hào)常用分析方法及可測(cè)性，測(cè)試系統(tǒng)的基本特性，計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)，光電測(cè)量技術(shù)等。

工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)預(yù)備知識(shí)

學(xué)習(xí)該課程，需要預(yù)備工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電工電子技術(shù)等相關(guān)課程知識(shí)。

工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)資料

1測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)

1.1測(cè)試技術(shù)的內(nèi)涵及任務(wù)

1.2測(cè)量的基本概念

1.2.1直接測(cè)量

1.2.2間接測(cè)量

1.3標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1SI的構(gòu)成

1.3.2SI基本單位

1.4測(cè)試系統(tǒng)的基本要求及特性

1.4.1測(cè)試系統(tǒng)的基本要求

1.4.2測(cè)試系統(tǒng)的基本特性

1.5非電量電測(cè)系統(tǒng)的組成

1.6測(cè)試技術(shù)的發(fā)展方向

1.7本書(shū)特點(diǎn)及教學(xué)目的

習(xí)題

2工程信號(hào)描述及其分析方法

2.1概述

2.2工程信號(hào)的分類

2.2.1確定性信號(hào)

2.2.2隨機(jī)信號(hào)

2.3周期信號(hào)描述

2.3.1周期信號(hào)的分解和頻譜

2.3.2周期信號(hào)的可測(cè)性分析

2.4時(shí)限信號(hào)（瞬態(tài)信號(hào)）描述

2.4.1時(shí)限信號(hào)的分解和頻譜

2.4.2時(shí)限信號(hào)與周期信號(hào)的異同點(diǎn)

2.4.3時(shí)限信號(hào)的可測(cè)性分析

2.5隨機(jī)信號(hào)描述

2.5.1隨機(jī)信號(hào)的特征參數(shù)

2.5.2隨機(jī)信號(hào)的特征估計(jì)

2.6信號(hào)分析方法的應(yīng)用

2.6.1信號(hào)相關(guān)的物理解釋和工程應(yīng)用

2.6.2功率譜的應(yīng)用

2.7典型激勵(lì)信號(hào)描述

2.7.1沖激函數(shù)及其譜分析

2.7.2單位階躍信號(hào)及其譜分析

2.7.3單位斜坡信號(hào)及其頻譜

習(xí)題

3測(cè)試系統(tǒng)的基本特性

3.1概述

3.2測(cè)試特性的獲得

3.2.1端點(diǎn)連線法

3.2.2最小二乘法

3.3測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性

3.3.1靈敏度

3.3.2量程及測(cè)量范圍

3.3.3非線性

3.3.4遲滯性

3.3.5重復(fù)性

3.3.6準(zhǔn)確度

3.3.7分辨率

3.3.8漂移

3.4測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

3.4.1動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問(wèn)題

3.4.2測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

3.5測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析

3.5.1典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng)

3.5.2典型激勵(lì)的系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)

3.6測(cè)試系統(tǒng)無(wú)失真測(cè)試條件

3.7測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)獲取方法

3.8動(dòng)態(tài)誤差修正

3.8.1頻域修正方法

3.8.2時(shí)域修正方法

習(xí)題

4計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)

4.1概述

4.1.1智能測(cè)量?jī)x器

4.1.2計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

4.1.3計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理

4.2采樣

4.2.1采樣過(guò)程

4.2.2采樣定理

4.2.3量化

4.3計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)中的接口技術(shù)

4.3.1概述

4.3.2RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口總線

4.3.3GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線

4.4總線系統(tǒng)

4.4.1VXI總線系統(tǒng)

4.4.2PXI總線系統(tǒng)

4.5虛擬儀器系統(tǒng)

4.5.1概述

4.5.2虛擬儀器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

4.5.3虛擬儀器的系統(tǒng)組成

4.5.4VXIplug&play

4.5.5虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)

4.6計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)及其應(yīng)用

4.6.1多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

4.6.2微型計(jì)算機(jī)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用

習(xí)題

5測(cè)試結(jié)果及誤差分析

5.1概述

5.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法

5.2.1表格法

5.2.2圖解法

5.2.3經(jīng)驗(yàn)公式

5.2.4有效數(shù)字及數(shù)據(jù)修約

5.3回歸分析及其應(yīng)用

5.3.1一元線性回歸

5.3.2多元線性回歸

5.3.3非線性回歸

5.3.4回歸分析應(yīng)用舉例

5.4誤差的定義及分類

5.4.1誤差的概念

5.4.2誤差的分類

5.4.3誤差的表示方法

5.4.4表征測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)

5.5不確定度評(píng)定的基本知識(shí)

5.5.1有關(guān)不確定度的術(shù)語(yǔ)

5.5.2產(chǎn)生測(cè)量不確定度的原因和測(cè)量模型

5.6標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定

5.6.1單次測(cè)量結(jié)果試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差與平均值試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差

5.6.2最小二乘法

5.6.3不確定度A類評(píng)定的獨(dú)立性

5.6.4A類不確定度評(píng)定的自由度和評(píng)定度

5.7標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定

5.7.1B類不確定度評(píng)定的信息來(lái)源

5.7.2B類不確定度的評(píng)定方法

5.7.3B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定的流程

5.8合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

5.8.1輸入量不相關(guān)時(shí)不確定度的合成

5.8.2輸入量相關(guān)時(shí)不確定度的合成

5.8.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度

5.8.4合成不確定度的計(jì)算流程

5.9擴(kuò)展不確定度的評(píng)定及報(bào)告形式

5.9.1擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

5.9.2測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

習(xí)題

6信號(hào)調(diào)理電路及指示記錄裝置

6.1濾波器

6.1.1濾波器分類

6.1.2理想濾波器

6.1.3實(shí)際濾波器

6.1.4模擬濾波器的應(yīng)用

6.1.5常用數(shù)字濾波器

6.2信號(hào)放大電路

6.3調(diào)幅解調(diào)

6.3.1調(diào)幅與解調(diào)原理

6.3.2調(diào)幅波的波形失真

6.3.3典型調(diào)幅波及其頻譜

6.4調(diào)頻解調(diào)

6.4.1調(diào)頻波及其頻譜

6.4.2直接調(diào)頻與鑒頻

6.4.3應(yīng)用舉例

6.5記錄儀器

6.5.1磁帶記錄儀

6.5.2瞬態(tài)波形記錄分析儀

習(xí)題

7應(yīng)變電測(cè)技術(shù)

7.1電阻應(yīng)變片

7.1.1電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和工作原理

7.1.2電阻應(yīng)變片的種類、材料和參數(shù)

7.1.3應(yīng)變片的黏貼

7.2電阻應(yīng)變片的溫度誤差及補(bǔ)償

7.2.1溫度誤差及其產(chǎn)生原因

7.2.2溫度補(bǔ)償方法

7.3電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

7.3.1直流電橋

7.3.2交流電橋

7.3.3等臂對(duì)稱電橋的“相鄰相減、相對(duì)相加”特性

7.4電阻應(yīng)變儀

7.4.1電阻應(yīng)變儀的分類及其特點(diǎn)

7.4.2載波放大式應(yīng)變儀的組成及工作原理

7.4.3電標(biāo)定及電標(biāo)定橋

7.4.4常用電阻應(yīng)變儀主要電路的特點(diǎn)

7.5測(cè)量中應(yīng)變片的排列與接橋

7.5.1應(yīng)變式傳感器

7.5.2各種載荷測(cè)量中應(yīng)變片的排列和連橋

7.6應(yīng)力與應(yīng)變測(cè)量

7.6.1單向應(yīng)力狀態(tài)

7.6.2主應(yīng)力方向已知的平面應(yīng)力狀態(tài)

7.6.3主應(yīng)力方向未知的平面應(yīng)力狀態(tài)

習(xí)題

8壓電測(cè)量技術(shù)

8.1壓電式傳感器的工作原理

8.1.1壓電效應(yīng)

8.1.2壓電常數(shù)和表面電荷的計(jì)算

8.1.3壓電元件的基本變形

8.2壓電材料

8.2.1石英壓電晶體

8.2.2壓電陶瓷

8.2.3壓電元件常用結(jié)構(gòu)形式

8.3壓電式傳感器的等效電路

8.4壓電式傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路

8.4.1電壓放大器（阻抗變換器)

8.4.2電荷放大器

8.5壓電式傳感器的應(yīng)用

8.5.1壓電式測(cè)力傳感器

8.5.2壓電式加速度傳感器

8.5.3壓電阻抗頭

8.6壓電式傳感器的誤差

8.7常用壓電測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介

8.7.15011B型電荷放大器

8.7.2拉、壓力的石英力傳感器

8.7.3三分量力傳感器

習(xí)題

9光電測(cè)量技術(shù)

9.1光源

9.2光電器件

9.2.1外光電效應(yīng)的光電器件

9.2.2內(nèi)光電效應(yīng)的光電器件

9.2.3光電耦合器件

9.2.4電荷耦合器件

9.2.5光電位置敏感器件

9.3光纖傳感器

9.3.1光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理

9.3.2幾種常用的光纖傳感器

9.4紅外傳感器

9.4.1紅外輻射

9.4.2紅外探測(cè)器

9.5光柵

9.6光電編碼器

9.7光電應(yīng)用舉例

習(xí)題

10溫度測(cè)量技術(shù)

10.1概述

10.2測(cè)溫法分類及儀器設(shè)備

10.3熱電偶

10.3.1熱電效應(yīng)及測(cè)溫原理

10.3.2熱電回路的基本定律

10.3.3熱電偶的種類

10.3.4熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償

10.3.5熱電偶的實(shí)用測(cè)溫電路

10.3.6溫度測(cè)量的動(dòng)態(tài)誤差修正

10.4熱電阻溫度計(jì)

10.4.1金屬絲熱電阻

10.4.2熱敏電阻

10.5溫度測(cè)量應(yīng)用舉例

習(xí)題

11噪聲測(cè)量技術(shù)

11.1噪聲測(cè)試的物理學(xué)基本知識(shí)

11.1.1聲波、聲速和波長(zhǎng)

11.1.2聲波、聲場(chǎng)和波陣面

11.1.3聲壓、聲強(qiáng)和聲功率

11.1.4聲級(jí)和分貝

11.2人對(duì)噪聲的主觀量度

11.2.1響度與響度級(jí)

11.2.2聲級(jí)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、A聲級(jí)

11.2.3等效連續(xù)聲級(jí)

11.2.4噪聲評(píng)價(jià)曲線

11.3噪聲測(cè)量?jī)x器

11.3.1傳聲器

11.3.2聲級(jí)計(jì)

11.3.3噪聲分析儀

11.4噪聲測(cè)量方法

11.4.1測(cè)試環(huán)境對(duì)噪聲的影響

11.4.2聲壓級(jí)測(cè)量

11.4.3聲功率級(jí)測(cè)試

11.4.4聲強(qiáng)的測(cè)試

習(xí)題

12壓力測(cè)量技術(shù)

12.1概述

12.1.1壓力的定義

12.1.2壓力的計(jì)量單位

12.1.3壓力測(cè)量分類

12.2塑性測(cè)壓法

12.2.1概述

12.2.2銅柱測(cè)壓法

12.2.3銅球測(cè)壓法

12.3彈性測(cè)壓法

12.3.1應(yīng)變式壓力傳感器

12.3.2壓阻式壓力傳感器

12.3.3壓電式壓力傳感器

12.3.4壓力測(cè)量系統(tǒng)

12.4動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量的管道效應(yīng)

12.4.1直管道情況

12.4.2有腔室和管道的情況

12.5測(cè)壓系統(tǒng)的標(biāo)定

12.5.1測(cè)壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定

12.5.2測(cè)壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定

習(xí)題

13位移、速度、加速度測(cè)量

13.1位移測(cè)量

13.1.1電感式位移測(cè)量系統(tǒng)

13.1.2電容式位移測(cè)量系統(tǒng)

13.1.3電渦流式位移測(cè)量系統(tǒng)

13.2速度測(cè)量

13.2.1微積分電路法

13.2.2平均速度法

13.2.3瞬時(shí)速度法

13.2.4轉(zhuǎn)速測(cè)量

13.3加速度測(cè)量

13.3.1慣性式加速度計(jì)

13.3.2應(yīng)變式加速度計(jì)

13.3.3壓電加速度計(jì)

習(xí)題

14流量檢測(cè)

14.1概述

14.1.1流量測(cè)量的基本知識(shí)

14.1.2流量檢測(cè)方法

14.1.3流量?jī)x表的主要技術(shù)參數(shù)

14.2常用流量計(jì)

14.2.1容積法流量計(jì)

14.2.2差壓式流量計(jì)

14.2.3速度法流量計(jì)

14.3流量計(jì)的標(biāo)定

習(xí)題

15機(jī)械振動(dòng)測(cè)試

15.1概述

15.2測(cè)振系統(tǒng)的組成及合理選擇

15.2.1測(cè)振系統(tǒng)的組成

15.2.2振動(dòng)系統(tǒng)的合理選用

15.2.3傳感器的安裝

15.3振動(dòng)系統(tǒng)特性測(cè)試

15.3.1激振方式

15.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計(jì)

15.4機(jī)械阻抗測(cè)試

15.4.1機(jī)械阻抗的基本概念

15.4.2幾種典型機(jī)械導(dǎo)納定義

15.5振動(dòng)分析方法及儀器

習(xí)題

參考文獻(xiàn)2100433B