工程測試技術(shù)目錄

第一部分測試技術(shù)的理論基礎(chǔ)

1緒論3

1.1測試技術(shù)的發(fā)展與研究的內(nèi)容3

1.2測量的本質(zhì)和基本前提6

1.3標準及其單位7

1.3.1國際單位制及其基本單位7

1.3.2國際單位制的導(dǎo)出單位8

1.3.3單位的十進制倍數(shù)和小數(shù)10

習(xí)題11

2測試信號分析與處理12

2.1信號與測試系統(tǒng)12

2.2信號描述13

2.2.1信號的定義14

2.2.2信號的分類15

2.2.3信號的時域和頻域描述方法20

2.2.4周期信號的頻域描述21

2.2.5周期信號的功率30

2.2.6非周期信號的頻域描述33

2.2.7隨機信號描述65

2.3數(shù)字信號處理88

2.3.1離散傅里葉變換89

2.3.2離散傅里葉變換的性質(zhì)95

2.3.3采樣定理96

2.3.4泄漏與加窗處理99

2.3.5柵欄效應(yīng)102

2.3.6快速傅里葉變換105

習(xí)題114

3測試系統(tǒng)特性分析118

3.1概述118

3.2測量誤差119

3.3測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性120

3.4測試系統(tǒng)的動態(tài)特性123

3.4.1線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述123

3.4.2用傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)函數(shù)描述系統(tǒng)的傳遞特性125

3.5測試系統(tǒng)實現(xiàn)精確測量的條件148

3.6測試系統(tǒng)的負載效應(yīng)151

3.6.1負載效應(yīng)151

3.6.2一階系統(tǒng)的互聯(lián)153

3.6.3二階系統(tǒng)的互聯(lián)155

習(xí)題159

4被測量的獲取161

4.1被測量獲取的基本概念161

4.2傳感器的分類162

4.3電阻式傳感器165

4.3.1工作原理165

4.3.2滑動觸點式變阻器165

4.3.3應(yīng)變式傳感器168

4.4電阻式溫度計176

4.5熱敏電阻178

4.6電感式傳感器179

4.6.1自感式180

4.6.2互感式188

4.6.3磁彈性測力傳感器193

4.6.4壓磁式互感傳感器195

4.7電容式傳感器196

4.7.1間隙變化型196

4.7.2面積變化型198

4.7.3介質(zhì)變化型200

4.8壓電傳感器205

4.8.1壓電效應(yīng)205

4.8.2壓電傳感器工作原理及測量電路210

4.8.3壓電傳感器的應(yīng)用215

4.9磁電式傳感器222

4.9.1動圈式和動鐵式傳感器223

4.9.2磁阻式傳感器226

4.9.3渦流\|磁電式相對加速度傳感器227

4.10光電傳感器227

4.10.1外光電效應(yīng)228

4.10.2內(nèi)光電效應(yīng)231

4.10.3光生伏打效應(yīng)236

4.10.4光電器件的應(yīng)用237

4.11氣敏傳感器239

4.12紅外輻射檢測242

4.12.1紅外輻射242

4.12.2紅外探測器243

4.12.3紅外檢測應(yīng)用244

4.13固態(tài)圖像傳感器249

4.14霍爾傳感器254

4.14.1作用原理254

4.14.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用256

4.15光纖傳感器259

4.15.1光纖基本原理259

4.15.2光纖傳感器結(jié)構(gòu)及特性265

*4.16微型傳感器269

4.16.1MEMS技術(shù)與微型傳感器269

4.16.2壓阻式微型傳感器271

4.16.3電容式微型傳感器277

4.16.4電感式微型傳感器281

4.16.5熱敏電阻式微型傳感器282

4.16.6隧道效應(yīng)式傳感器283

習(xí)題285

5測試信號的轉(zhuǎn)換與調(diào)理288

5.1電橋288

5.1.1直流電橋288

5.1.2交流電橋292

5.1.3變壓器式電橋295

5.1.4電橋使用中應(yīng)注意的問題296

5.2調(diào)制與解調(diào)299

5.2.1幅值調(diào)制與解調(diào)300

5.2.2頻率調(diào)制與解調(diào)310

5.3濾波316

5.3.1概述316

5.3.2濾波器的一般特性320

5.3.3濾波器類型324

5.3.4濾波器的綜合運用332

5.3.5其他種類的濾波341

5.4模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器342

5.4.1量化342

5.4.2A/D轉(zhuǎn)換器343

5.4.3抗混濾波器347

5.4.4數(shù)字/模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器349

習(xí)題351

6信號的輸出354

6.1概述354

6.2信號輸出的形式及分類355

6.3顯示和指示類信號輸出355

6.3.1模擬指示356

6.3.2數(shù)碼顯示358

6.3.3圖視顯示364

6.4記錄類信號輸出375

6.4.1硬拷貝記錄376

6.4.2模擬記錄380

6.4.3數(shù)字記錄389

習(xí)題392

*7虛擬測試系統(tǒng)393

7.1概述393

7.2虛擬儀器的概念394

7.3虛擬儀器的演變與發(fā)展395

7.3.1計算機是動力395

7.3.2軟件是關(guān)鍵396

7.4VI的構(gòu)成397

7.5虛擬儀器圖形化語言LabVIEW398

7.5.1LabVIEW應(yīng)用程序399

7.5.2LabVIEW操作模板400

7.6基于Web的虛擬儀器405

7.6.1基于Web的VI概述405

7.6.2主要軟件技術(shù)406

7.6.3Web服務(wù)器407

7.6.4實例408

習(xí)題409

第二部分典型測試技術(shù)的應(yīng)用

8力及其導(dǎo)出量的測量413

8.1概述413

8.2基本測力方法414

8.3測力傳感器417

8.3.1彈性力傳感器417

8.3.2應(yīng)變片力傳感器419

8.3.3電感式力傳感器424

8.3.4電容式力傳感器425

8.3.5磁彈性力傳感器426

8.3.6壓電力傳感器427

8.3.7振弦式力傳感器428

8.4轉(zhuǎn)矩測量429

8.4.1應(yīng)變片轉(zhuǎn)矩傳感器429

8.4.2電感式轉(zhuǎn)矩傳感器430

8.4.3振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器430

習(xí)題431

9振動測量432

9.1概述432

9.2機械振動的電測法及測試系統(tǒng)的構(gòu)成433

9.3單自由度系統(tǒng)的受迫振動435

9.3.1作用在系統(tǒng)質(zhì)量塊上的力引起的受迫振動435

9.3.2由系統(tǒng)的基礎(chǔ)運動引起的受迫振動437

9.4測振傳感器439

9.4.1磁電式速度傳感器440

9.4.2渦流位移傳感器440

9.4.3電感式振動傳感器441

9.4.4電阻式振動傳感器442

9.4.5電容式加速度傳感器443

9.4.6壓電加速度傳感器444

9.4.7磁致伸縮式振動傳感器444

9.4.8激光速度傳感器445

9.4.9頻閃測速法446

9.5激振器447

9.5.1力錘447

9.5.2機械慣性式激振器447

9.5.3電動力式激振器448

9.5.4液壓式激振臺451

9.6測振儀器的校準452

9.6.1絕對校準法452

9.6.2相對校準法456

習(xí)題457

10溫度的測量458

10.1溫標的定義458

10.2溫標的復(fù)制460

10.2.1水的冰點460

10.2.2水的三相點460

10.2.3水的沸點461

10.3溫度傳感器462

10.3.1接觸式溫度計462

10.3.2輻射式溫度計481

習(xí)題487

11流量的測量489

11.1流體的特征489

11.2不同的流量測量方法及儀器491

11.2.1節(jié)流式流量計491

11.2.2可變面積式流量計（轉(zhuǎn)子流量計）497

11.2.3渦輪式流量計499

11.2.4磁流量計501

11.2.5橢圓輪流量計502

11.2.6旋轉(zhuǎn)活塞式氣體流量計503

11.2.7葉輪流量計505

11.2.8渦流式流量計（卡爾曼渦街，渦頻流量計）505

11.2.9流速的測量507

11.2.10超聲波流量測量516

11.2.11哥氏力質(zhì)量流量測量法520

習(xí)題522

*12聲學(xué)的測量524

12.1概述524

12.2聲音的特征526

12.3基本聲學(xué)參數(shù)529

12.3.1聲壓529

12.3.2聲壓級530

12.3.3聲功率、聲強和聲功率級531

12.3.4聲壓級的合成532

12.4心理聲學(xué)關(guān)系534

12.5聲音的測量537

12.5.1傳聲器（麥克風(fēng)）537

12.5.2聲級計543

12.5.3聲音信號的頻譜分析544

12.6工業(yè)和環(huán)境噪聲的測量與分析545

12.6.1等效聲級Leq545

12.6.2聲強的測量547

12.6.3聲壓的測量548

12.7聲學(xué)測量中應(yīng)注意的幾個問題550

12.8聲學(xué)測量儀器的標定551

12.9結(jié)束語553

習(xí)題553

參考文獻5552100433B

本書是根據(jù)清華大學(xué)機械工程學(xué)院平臺課“測試與檢測技術(shù)基礎(chǔ)”的教學(xué)大綱編寫的一本有關(guān)測試技術(shù)理論與應(yīng)用的教材。全書分兩大部分，共12章。第一部分共7章，主要介紹測試技術(shù)的理論基礎(chǔ)，內(nèi)容包括：緒論，測試信號分析與處理，測試系統(tǒng)特性分析，被測量的獲取，測試信號的轉(zhuǎn)換與調(diào)理，信號的輸出，虛擬測試系統(tǒng)。第二部分共5章，主要介紹力及其導(dǎo)出量、振動、溫度、流量和聲學(xué)的測量。

本書可作為高等院校機械、儀器、測控、自動化、信息等專業(yè)的教材，也可作為工程技術(shù)人員的專業(yè)參考書。

本書介紹了工程測量的基礎(chǔ)知識，工程信號常用分析方法及可測性，測試系統(tǒng)的基本特性，計算機測試技術(shù)，光電測量技術(shù)等。

1測量的基礎(chǔ)知識

1.1測試技術(shù)的內(nèi)涵及任務(wù)

1.2測量的基本概念

1.2.1直接測量

1.2.2間接測量

1.3標準

1.3.1SI的構(gòu)成

1.3.2SI基本單位

1.4測試系統(tǒng)的基本要求及特性

1.4.1測試系統(tǒng)的基本要求

1.4.2測試系統(tǒng)的基本特性

1.5非電量電測系統(tǒng)的組成

1.6測試技術(shù)的發(fā)展方向

1.7本書特點及教學(xué)目的

習(xí)題

2工程信號描述及其分析方法

2.1概述

2.2工程信號的分類

2.2.1確定性信號

2.2.2隨機信號

2.3周期信號描述

2.3.1周期信號的分解和頻譜

2.3.2周期信號的可測性分析

2.4時限信號（瞬態(tài)信號）描述

2.4.1時限信號的分解和頻譜

2.4.2時限信號與周期信號的異同點

2.4.3時限信號的可測性分析

2.5隨機信號描述

2.5.1隨機信號的特征參數(shù)

2.5.2隨機信號的特征估計

2.6信號分析方法的應(yīng)用

2.6.1信號相關(guān)的物理解釋和工程應(yīng)用

2.6.2功率譜的應(yīng)用

2.7典型激勵信號描述

2.7.1沖激函數(shù)及其譜分析

2.7.2單位階躍信號及其譜分析

2.7.3單位斜坡信號及其頻譜

習(xí)題

3測試系統(tǒng)的基本特性

3.1概述

3.2測試特性的獲得

3.2.1端點連線法

3.2.2最小二乘法

3.3測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性

3.3.1靈敏度

3.3.2量程及測量范圍

3.3.3非線性

3.3.4遲滯性

3.3.5重復(fù)性

3.3.6準確度

3.3.7分辨率

3.3.8漂移

3.4測試系統(tǒng)的動態(tài)特性

3.4.1動態(tài)參數(shù)測試的特殊問題

3.4.2測試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

3.5測試系統(tǒng)的動態(tài)特性分析

3.5.1典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng)

3.5.2典型激勵的系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)

3.6測試系統(tǒng)無失真測試條件

3.7測試系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)獲取方法

3.8動態(tài)誤差修正

3.8.1頻域修正方法

3.8.2時域修正方法

習(xí)題

4計算機測試技術(shù)

4.1概述

4.1.1智能測量儀器

4.1.2計算機自動測試系統(tǒng)

4.1.3計算機數(shù)據(jù)處理

4.2采樣

4.2.1采樣過程

4.2.2采樣定理

4.2.3量化

4.3計算機輔助測試技術(shù)中的接口技術(shù)

4.3.1概述

4.3.2RS-232C標準接口總線

4.3.3GPIB標準接口總線

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

4.5.3虛擬儀器的系統(tǒng)組成

4.5.4VXIplug&play

4.5.5虛擬儀器軟件開發(fā)平臺

4.6計算機輔助測試系統(tǒng)及其應(yīng)用

4.6.1多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

4.6.2微型計算機在火箭發(fā)動機測試中的應(yīng)用

習(xí)題

5測試結(jié)果及誤差分析

5.1概述

5.2實驗數(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表征測量結(jié)果質(zhì)量的指標

5.5不確定度評定的基本知識

5.5.1有關(guān)不確定度的術(shù)語

5.5.2產(chǎn)生測量不確定度的原因和測量模型

5.6標準不確定度的A類評定

5.6.1單次測量結(jié)果試驗標準差與平均值試驗標準差

5.6.2最小二乘法

5.6.3不確定度A類評定的獨立性

5.6.4A類不確定度評定的自由度和評定度

5.7標準不確定度的B類評定

5.7.1B類不確定度評定的信息來源

5.7.2B類不確定度的評定方法

5.7.3B類標準不確定度評定的流程

5.8合成標準不確定度的評定

5.8.1輸入量不相關(guān)時不確定度的合成

5.8.2輸入量相關(guān)時不確定度的合成

5.8.3合成標準不確定度的自由度

5.8.4合成不確定度的計算流程

5.9擴展不確定度的評定及報告形式

5.9.1擴展不確定度的評定

5.9.2測量不確定度的報告與表示

習(xí)題

6信號調(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償

7.2.1溫度誤差及其產(chǎn)生原因

7.2.2溫度補償方法

7.3電阻應(yīng)變片的信號調(diào)理電路

7.3.1直流電橋

7.3.2交流電橋

7.3.3等臂對稱電橋的“相鄰相減、相對相加”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

7.4.2載波放大式應(yīng)變儀的組成及工作原理

7.4.3電標定及電標定橋

7.4.4常用電阻應(yīng)變儀主要電路的特點

7.5測量中應(yīng)變片的排列與接橋

7.5.1應(yīng)變式傳感器

7.5.2各種載荷測量中應(yīng)變片的排列和連橋

7.6應(yīng)力與應(yīng)變測量

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常用壓電測量儀器簡介

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溫度測量技術(shù)

10.1概述

10.2測溫法分類及儀器設(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償

10.3.5熱電偶的實用測溫電路

10.3.6溫度測量的動態(tài)誤差修正

10.4熱電阻溫度計

10.4.1金屬絲熱電阻

10.4.2熱敏電阻

10.5溫度測量應(yīng)用舉例

習(xí)題

11噪聲測量技術(shù)

11.1噪聲測試的物理學(xué)基本知識

11.1.1聲波、聲速和波長

11.1.2聲波、聲場和波陣面

11.1.3聲壓、聲強和聲功率

11.1.4聲級和分貝

11.2人對噪聲的主觀量度

11.2.1響度與響度級

11.2.2聲級計的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、A聲級

11.2.3等效連續(xù)聲級

11.2.4噪聲評價曲線

11.3噪聲測量儀器

11.3.1傳聲器

11.3.2聲級計

11.3.3噪聲分析儀

11.4噪聲測量方法

11.4.1測試環(huán)境對噪聲的影響

11.4.2聲壓級測量

11.4.3聲功率級測試

11.4.4聲強的測試

習(xí)題

12壓力測量技術(shù)

12.1概述

12.1.1壓力的定義

12.1.2壓力的計量單位

12.1.3壓力測量分類

12.2塑性測壓法

12.2.1概述

12.2.2銅柱測壓法

12.2.3銅球測壓法

12.3彈性測壓法

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壓力測量系統(tǒng)

12.4動態(tài)壓力測量的管道效應(yīng)

12.4.1直管道情況

12.4.2有腔室和管道的情況

12.5測壓系統(tǒng)的標定

12.5.1測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標定

12.5.2測壓系統(tǒng)的動態(tài)標定

習(xí)題

13位移、速度、加速度測量

13.1位移測量

13.1.1電感式位移測量系統(tǒng)

13.1.2電容式位移測量系統(tǒng)

13.1.3電渦流式位移測量系統(tǒng)

13.2速度測量

13.2.1微積分電路法

13.2.2平均速度法

13.2.3瞬時速度法

13.2.4轉(zhuǎn)速測量

13.3加速度測量

13.3.1慣性式加速度計

13.3.2應(yīng)變式加速度計

13.3.3壓電加速度計

習(xí)題

14流量檢測

14.1概述

14.1.1流量測量的基本知識

14.1.2流量檢測方法

14.1.3流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)

14.2常用流量計

14.2.1容積法流量計

14.2.2差壓式流量計

14.2.3速度法流量計

14.3流量計的標定

習(xí)題

15機械振動測試

15.1概述

15.2測振系統(tǒng)的組成及合理選擇

15.2.1測振系統(tǒng)的組成

15.2.2振動系統(tǒng)的合理選用

15.2.3傳感器的安裝

15.3振動系統(tǒng)特性測試

15.3.1激振方式

15.3.2機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計

15.4機械阻抗測試

15.4.1機械阻抗的基本概念

15.4.2幾種典型機械導(dǎo)納定義

15.5振動分析方法及儀器

習(xí)題

參考文獻2100433B