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第1章 绪论1

1.1 引言1

目录1

1.2 测试工作的任务2

1.3 测试技术的发展2

1.4 本书的特点及教学目的3

2.1 测量5

2.1.1 直接测量5

第2章 测量的基础知识5

2.1.2 间接测量6

2.2 标准6

2.2.1 SI的构成6

2.2.2 SI基本单位6

2.3 非电量电测系统的组成8

第3章 工程信号及其可测性分析13

3.1 概述13

3.2 工程信号的分类13

3.2.1 确定性信号14

3.2.2 随机信号15

3.3 周期信号描述16

3.3.1 周期信号的分解和频谱16

3.3.2 周期信号的可测性分析23

3.4 时限信号（瞬态信号）描述26

3.4.1 时限信号的分解和频谱27

3.4.2 时限信号的可测性分析29

3.5 随机信号描述29

3.5.1 随机信号的特征参数30

3.5.2 随机信号的特征估计34

3.6 典型激励信号描述38

3.6.1 冲激函数及其谱分析39

3.6.2 单位阶跃信号及其谱分析41

3.6.3 单位斜坡信号及其频谱43

第4章 测量系统的基本特性45

4.1 概述45

4.1.1 测量系统的基本要求45

4.1.2 测量系统的线性化46

4.2 测量系统的静态标定与静态特性47

4.2.1 静态标定48

4.2.2 灵敏度49

4.2.3 量程及测量范围50

4.2.4 非线性51

4.2.5 迟滞性51

4.2.6 重复性52

4.2.7 准确度53

4.2.8 分辨率53

4.2.9 漂移53

4.3 测量系统动态特性54

4.3.1 动态参数测试的特殊问题54

4.3.2 测量系统动态特性的分析方法及主要指标55

4.3.3 测量系统的数学模型56

4.3.4 传递函数56

4.3.5 频率响应函数57

4.3.6 冲激响应函数58

4.4.1 典型系统的频率响应59

4.4 测量系统的动态特性分析59

4.4.2 典型激励的系统瞬态响应63

4.4.3 相似原理65

4.5 测量系统无失真测试条件67

4.6 测量系统的动态特性参数获取方法68

4.7 动态误差修正71

4.7.1 频域修正方法71

4.7.2 时域修正方法71

4.8.1 采样72

4.8 字测量系统的基本特性72

4.8.2 量化74

第5章 计算机测试技术76

5.1 概述76

5.2 现场总线与智能传感器77

5.2.1 现场总线77

5.2.2 智能传感器87

5.2.3 智能传感器的集成技术91

5.2.4 智能传感器系统智能化功能的实现方法92

5.3.2 自动测试系统的发展概况93

5.3.1 自动测试系统的基本概念93

5.3 自动测试系统93

5.3.3 通用接口总线94

5.3.4 VXI总线100

5.3.5 PXI总线105

5.4 虚拟仪器系统108

5.4.1 概述108

5.4.2 虚拟仪器的结构及特点108

5.4.3 虚拟仪器的系统组成110

5.4.4 VXIplug play111

5.4.5 虚拟仪器软件开发平台112

5.4.6 虚拟仪器在自动测试中的应用115

第6章 测试结果及误差分析118

6.1 概述118

6.2 实验数据的表示方法118

6.2.1 表格法118

6.2.2 图解法119

6.3.1 一元线性回归120

6.3 回归分析及其应用120

6.2.4 有效数字及数据修约120

6.2.3 经验公式120

6.3.2 多元线性回归124

6.3.3 非线性回归126

6.3.4 回归分析应用举例127

6.4 误差的定义及分类128

6.4.1 误差的概念128

6.4.2 误差的分类129

6.4.3 误差的表示方法130

6.5 不确定度评定的基本知识131

6.4.4 表征测量结果质量的指标131

6.5.1 有关不确定度的术语132

6.5.2 产生测量不确定度的原因和测量模型132

6.6 标准不确定度的A类评定135

6.6.1 单次测量结果试验标准差与平均值试验标准差135

6.6.2 测量过程的合并样本标准差137

6.6.3 规范测量中的合并样本标准差138

6.6.4 极差139

6.6.5 最小二乘法140

6.6.6 不确定度A类评定的独立性141

6.6.7 A类不确定度评定的自由度和评定度142

6.7 标准不确定度的B类评定142

6.7.1 B类不确定度评定的信息来源142

6.7.2 B类不确定度的评定方法143

6.7.3 B类标准不确定度评定的流程147

6.8 合成标准不确定度的评定147

6.8.1 输入量不相关时不确定度的合成147

6.8.2 输入量相关时不确定度的合成149

6.8.3 合成标准不确定度的自由度150

6.8.4 合成不确定度的计算流程150

6.9 扩展不确定度的评定及报告形式151

6.9.1 扩展不确定度的评定151

6.9.2 测量不确定度的报告与表示152

第7章 信号调理电路及指示记录装置154

7.1 滤波器154

7.1.1 滤波器分类154

7.1.2 理想滤波器155

7.1.3 实际滤波器158

7.1.4 模拟滤波器的应用164

7.2 调幅解调166

7.2.1 调幅与解调原理166

7.2.2 调幅波的波形失真169

7.2.3 典型调幅波及其频谱170

7.3 调频解调172

7.3.1 调频波及其频谱172

7.3.2 直接调频与鉴频174

7.3.3 应用举例175

7.4 记录仪器176

7.4.1 磁带记录仪176

7.4.2 瞬态波形记录分析仪181

第8章 应变电测技术184

8.1 电阻应变片184

8.1.1 电阻应变片的结构和工作原理184

8.1.2 电阻应变片的种类、材料和参数188

8.1.3 应变片的粘贴192

8.2.1 温度误差及其产生原因194

8.2 电阻应变片的温度误差及补偿194

8.2.2 温度补偿方法195

8.3 阻应变片的信号调理电路197

8.3.1 直流电桥197

8.3.2 交流电桥199

8.3.3 等臂对称电桥的加减特性202

8.4 固态压阻式传感器203

8.4.1 概述203

8.4.2 压阻式压力传感器204

8.5 电阻应变仪205

8.4.3 压阻式加速度传感器205

8.5.1 电阻应变仪的分类及其特点206

8.5.2 载波放大式应变仪的组成及工作原理206

8.5.3 电标定及电标定桥207

8.5.4 常用电阻应变仪主要电路的特点208

8.6 测量中应变片的排列与接桥210

8.6.1 应变式传感器210

8.6.2 各种载荷测量中应变片的排列和连桥211

8.7.2 主应力方向已知的平面应力状态215

8.7 应力与应变测量215

8.7.1 单向应力状态215

8.7.3 主应力方向未知的平面应力状态216

第9章 压电测量技术219

9.1 压电式传感器的工作原理219

9.1.1 压电效应219

9.1.2 压电常数和表面电荷的计算221

9.1.3 压电元件的基本变形222

9.2.1 石英压电晶体224

9.2 压电材料224

9.2.2 压电陶瓷225

9.2.3 压电元件常用的结构形式226

9.3 压电式传感器的等效电路228

9.4 压电式传感器的信号调节电路229

9.4.1 电压放大器（阻抗变换器）229

9.4.2 电荷放大器233

9.5 压电式传感器的应用236

9.5.1 压电式测力传感器236

9.5.2 压电式加速度传感器237

9.5.3 压电阻抗头239

9.6 引起压电式传感器测量误差的因素240

9.7 奇石乐（KISTLER）公司常用压电测量仪器简介242

9.7.1 501lB型电荷放大器242

9.7.2 拉、压力的石英力传感器242

9.7.3 三分量力传感器243

9.7.4 K剪切式压电晶体加速度计243

9.7.5 压电梁式加速度计244

10.1.1 光源246

第10章 光电测量技术246

10.1 光电测量基本知识246

10.1.2 光电效应及器件247

10.2 光电器件的特性251

10.2.1 光照特性251

10.2.2 光谱特性252

10.2.3 响应时间253

10.2.4 温度特性253

10.3.1 光电式传感器的类型254

10.2.5 伏安特性254

10.3 常用光电传感器及其应用254

10.3.2 光电式传感器的应用256

10.4 光纤传感器257

10.4.1 光纤传感器的基础257

10.4.2 光纤传感器的应用实例261

第11章 温度测量技术265

11.1 概述265

11.2 测温法分类及仪器设备265

11.3 热电偶266

11.3.1 热电效应及测温原理267

11.3.2 热电回路的基本定律269

11.3.3 热电偶的种类271

11.3.4 热电偶的冷端温度补偿273

11.3.5 热电偶的实用测温电路275

11.3.6 温度测量的动态误差修正277

11.4 热电阻温度计279

11.4.1 金属丝热电阻279

11.4.2 热敏电阻281

11.5.1 全辐射高温计282

11.5 热辐射测温282

11.5.2 比色高温计283

11.5.3 红外辐射测温仪284

第12章 噪声测量技术288

12.1 噪声测试的物理学基本知识288

12.1.1 声波、声速和波长288

12.1.2 声波、声场和波阵面289

12.1.4 声级和分贝290

12.1.3 声压、声强和声功率290

12.2 人对噪声的主观量度292

12.2.1 响度与响度级292

12.2.2 声级计的计权网络、A声级293

12.2.3 等效连续声级294

12.2.4 噪声评价曲线295

12.3 噪声测量仪器296

12.3.1 传声器296

12.3.2 声级计297

12.3.3 噪声分析仪300

12.4 噪声测量方法301

12.4.1 测试环境对噪声的影响301

12.4.2 噪声级的测量301

12.4.3 声功率级测试304

12.4.4 声强的测试305

13.1.2 压力的计量单位307

13.1.1 压力的定义307

13.1 概述307

第13章 压力测量技术307

13.1.3 压力测量分类308

13.2 塑性测压法308

13.2.1 概述308

13.2.2 铜柱测压法309

13.2.3 铜球测压法311

13.3 弹性测压法313

13.3.1 应变式压力传感器313

13.3.2 压阻式压力传感器317

13.3.3 压电式压力传感器318

13.4.1 直管道情况321

13.4.2 有腔室和管道的情况321

13.5 测压系统的标定321

13.5.1 测压系统的静态标定321

13.4 动态压力测量的管道效应321

13.5.2 测压系统的动态标定323

14.1 位移测量330

14.1.1 电感式位移测量系统330

第14章 位移、速度、加速度测量330

14.1.2 电容式位移测量系统337

14.1.3 电涡流式位移测量系统341

14.1.4 光电位置敏感器件343

14.2 速度测量349

14.2.1 微积分电路法349

14.2.2 平均速度法349

14.2.3 瞬时速度法352

14.2.4 转速测量356

14.3.1 惯性式加速度计358

14.3 加速度测量358

14.3.2 应变式加速度计360

14.3.3 压电加速度计361

14.3.4 压电加速度计的标定365

第15章 机械振动测试367

15.1 概述367

15.2 测振系统的组成及合理选择367

15.2.1 测振系统的组成368

15.2.2 振动系统的合理选用370

15.2.3 传感器的安装371

15.3 振动系统特性测试373

15.3.1 激振方式373

15.3.2 机械结构参数的估计378

15.4 机械阻抗测试382

15.4.1 机械阻抗的基本概念382

15.4.2 种典型的机械导纳定义383

15.5 振动分析方法及仪器384

参考文献388