目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 測試工作的任務 2
1.3 測試技術的發(fā)展 2
1.4 本書的特點及目的 3
習題與思考題 4
第2章 測量的基礎知識 5
2.1 測量 5
2.1.1 直接測量 5
2.1.2 間接測量 6
2.2 標準 6
2.2.1 SI的構成 6
2.2.2 SI基本單位 6
2.3 非電量電測系統(tǒng)的組成 8
習題與思考題 12
第3章 工程信號及其可測性分析 13
3.1 概述 13
3.2 工程信號的分類 13
3.2.1 確定性信號 14
3.2.2 隨機信號 15
3.3 周期信號描述 16
3.3.1 周期信號的分解和頻譜 16
3.3.2 周期信號的可測性分析 23
3.4 時限信號(瞬態(tài)信號)描述 26
3.4.1 時限信號的分解和頻譜 26
3.4.2 時限信號的可測性分析 29
3.5 隨機信號描述 29
3.5.1 隨機信號的特征參數(shù) 30
3.5.2 隨機信號的特征估計 34
3.6 典型激勵信號描述 37
3.6.1 沖激函數(shù)及其譜分析 37
3.6.2 單位階躍信號及其譜分析 40
3.6.3 單位斜坡信號及其頻譜 42
習題與思考題 42
第4章 測量系統(tǒng)的基本特性 43
4.1 概述 43
4.1.1 測量系統(tǒng)的基本要求 43
4.1.2 測量系統(tǒng)的線性化 44
4.2 測量系統(tǒng)的靜態(tài)標定與靜態(tài)特性 45
4.2.1 靜態(tài)標定 46
4.2.2 靜態(tài)特性指標 47
4.3 測量系統(tǒng)動態(tài)特性 52
4.3.1 動態(tài)參數(shù)測試的特殊問題 52
4.3.2 測量系統(tǒng)動態(tài)特性的主要指標 53
4.3.3 測量系統(tǒng)的數(shù)學模型 54
4.3.4 傳遞函數(shù) 54
4.3.5 頻率響應函數(shù) 56
4.3.6 沖激響應函數(shù) 58
4.4 典型測量系統(tǒng)的動態(tài)特性 四
4.4.1 典型系統(tǒng)的頻率響應 58
4.4.2 典型激勵的系統(tǒng)瞬態(tài)響應 62
4.4.3 相似原理 64
4.5 測量系統(tǒng)無失真測試條件 66
4.6 動態(tài)特性參數(shù)獲取方法 67
4.7 動態(tài)誤差修正 70
4.7.1 頻域修正方法 70
4.7.2 時域修正方法 70
4.8 數(shù)字測量系統(tǒng)的基本特性 71
4.8.1 采樣 71
4.8.2 量化 73
習題與思考題 74
第5章 計算機測試技術 77
5.1 概述 77
5.2 現(xiàn)場總線與智能傳感器 78
5.2.1 現(xiàn)場總線 78
5.2.2 智能傳感器 88
5.2.3 智能傳感器系統(tǒng)智能化功能的實現(xiàn)方法 91
5.3 自動測試系統(tǒng) 93
5.3.1 自動測試系統(tǒng)的基本概念 93
5.3.2 自動測試系統(tǒng)的發(fā)展概況 93
5.3.3 通用接口總線 94
5.3.4 VXI總線 99
5.3.5 PXI總線 104
5.4 虛擬儀器系統(tǒng) 107
5.4.1 概述 107
5.4.2 虛擬儀器的結(jié)構及特點 108
5.4.3 虛擬儀器的系統(tǒng)組成 109
5.4.4 虛擬儀器軟件開發(fā)平臺 110
習題與思考題 113
第6章 測試結(jié)果及誤差分析 114
6.1 概述 114
6.2 實驗數(shù)據(jù)的表示方法 114
6.2.1 表格法 114
6.2.2 圖解法 115
6.2.3 經(jīng)驗公式 116
6.2.4 有效數(shù)字及數(shù)據(jù)修約 116
6.3 回歸分析及其應用 116
6.3.1 一元線性回歸 116
6.3.2 多元線性回歸 120
6.3.3 非線性回歸 122
6.3.4 回歸分析應用舉例 123
6.4 誤差的定義及分類 124
6.4.1 誤差的概念 124
6.4.2 誤差的分類 125
6.4.3 誤差的表示方法 126
6.4.4 表征測量結(jié)果質(zhì)量的指標 127
6.5 不確定度評定的基本知識 127
6.5.1 有關不確定度的術語 128
6.5.2 產(chǎn)生測量不確定度的原因和測量模型 128
6.6 標準不確定度的A 類評定 130
6.6.1 單次測量結(jié)果試驗標準差與平均值試驗標準差 130
6.6.2 測量過程的合并樣本標準差 132
6.6.3 規(guī)范測量中的合并樣本標準差 134
6.6.4 極差 135
6.6.5 最小二乘法 135
6.6.6 不確定度A類評定的流程 136
6.7 標準不確定度的B類評定 137
6.7.1 B類不確定度評定的信息來源 137
6.7.2 B類不確定度的評定方法 138
6.7.3 B類標準不確定度評定的流程 141
6.8 合成標準不確定度的評定 141
6.8.1 輸入量不相關時不確定度的合成 141
6.8.2 輸入量相關時不確定度的合成 143
6.8.3 合成標準不確定度的自由度 144
6.8.4 合成不確定度的計算流程 144
6.9 擴展不確定度的評定及報告形式 145
6.9.1 擴展不確定度的評定 145
6.9.2 測量不確定度的報告與表示 146
習題與思考題 147
第7章 信號調(diào)理電路及指示記錄儀器 151
7.1 濾波器 151
7.1.1 濾波器分類 151
7.1.2 理想濾波器 152
7.1.3 實際濾波器 155
7.1.4 模擬濾波器的應用 160
7.2 調(diào)幅解調(diào) 163
7.2.1 調(diào)幅與解調(diào)原理 163
7.2.2 調(diào)幅波的波形失真 165
7.2.3 典型調(diào)幅波及其頻譜 166
7.3 調(diào)頻解調(diào) 168
7.3.1 調(diào)頻波及其頻譜 168
7.3.2 直接調(diào)頻與鑒頻 170
7.3.3 應用舉例 172
7.4 信號的放大與隔離 173
7.4.1 基本放大器 173
7.4.2 測量放大器 175
7.4.3 隔離放大器 176
7.5 記錄儀器 177
7.5.1 磁帶記錄儀 177
7.5.2 波形存儲器 182
7.5.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 184
習題與思考題 188
第8章 應變電測技術 189
8.1 電阻應變片 189
8.1.1 電阻應變片的結(jié)構和工作原理 189
8.1.2 電阻應變片的種類、材料和參數(shù) 193
8.1.3 應變片的粘貼 197
8.2 電阻應變片的溫度誤差及補償 199
8.2.1 溫度誤差及其產(chǎn)生原因 199
8.2.2 溫度補償方法 200
8.3 電阻應變片的信號調(diào)理電路 201
8.3.1 直流電橋 202
8.3.2 交流電橋 204
8.3.3 等臂對稱電橋的加減特性 206
8.4 固態(tài)壓阻式傳感器 208
8.4.1 概述 208
8.4.2 壓阻式壓力傳感器 209
8.4.3 壓阻式加速度傳感器 210
8.5 電阻應變儀 210
8.5.1 電阻應變儀的分類及其特點 210
8.5.2 載波放大式應變儀的組成及工作原理 211
8.5.3 電標定及電標定橋 212
8.5.4 常用電阻應變儀主要電路的特點 212
8.6 測量中應變片的排列與連橋 214
8.6.1 應變式傳感器 214
8.6.2 各種載荷測量中應變片的排列和連橋 215
8.7 應力與應變測量 219
8.7.1 單向應力狀態(tài) 219
8.7.2 主應力方向已知的平面應力狀態(tài) 220
8.7.3 主應力方向未知的平面應力狀態(tài) 220
習題與思考題 223
第9章 壓電測量技術 226
9.1 壓電效應與壓電常數(shù) 226
9.1.1 壓電效應 226
9.1.2 壓電常數(shù) 226
9.2 壓電材料及壓電元件結(jié)構形式 230
9.2.1 壓電晶體 230
9.2.2 壓電陶瓷 232
9.2.3 壓電薄膜 234
9.2.4 壓電元件的結(jié)構形式 235
9.3 壓電式傳感器的等效電路 237
9.3.1 壓電元件的等效電路 237
9.3.2 壓電傳感器的等效電路 238
9.4 測量電路 239
9.4.1 電壓放大器 239
9.4.2 電荷放大器 243
9.5 壓電式傳感器 245
9.5.1 壓電式力和壓力傳感器 245
9.5.2 壓電式加速度傳感器 246
9.6 誤差分析 251
9.6.1 環(huán)境溫度的影響 251
9.6.2 環(huán)境濕度的影響 253
9.6.3 電纜噪聲 253
習題與思考題 254
第10章 光電測量技術 255
10.1 光電測量基本知識 255
10.1.1 光源、 255
10.1.2 光電效應及器件 256
10.2 光電器件的特性 260
10.2.1 光照特性 260
10.2.2 光譜特性 261
10.2.3 響應時間 262
10.2.4 溫度特性 262
10.2.5 伏安特性 263
10.3 常用光電傳感器及其應用 263
10.3.1 光電式傳感器的類型 263
10.3.2 光電式傳感器的應用 265
10.4 光纖傳感器 266
10.4.1 光纖傳感器的基礎 266
10.4.2 光纖傳感器的應用實例 269
習題與思考題 272
第11章 溫度測量技術 273
11.1 概述 4 273
11.2 熱電偶 275
11.2.1 測溫原理 276
11.2.2 基本定則 279
11.2.3 熱電偶的種類 284
11.2.4 熱電偶的冷端溫度補償 286
11.2.5 熱電偶的實用測溫電路 288
11.2.6 溫度測量的動態(tài)誤差修正 290
11.3 熱電阻溫度計 291
11.3.1 金屬絲熱電阻 292
11.3.2 熱敏電阻 294
11.4 熱輻射測溫 295
11.4.1 全輻射高溫計 295
11.4.2 比色高溫計 296
11.4.3 紅外輻射測溫儀 297
習題與思考題 300
第12章 噪聲測量技術 301
12.1 噪聲測試的物理學基本知識 301
12.1.1 聲波、聲速和波長 301
12.1.2 聲波、聲場和波陣面 302
12.1.3 聲壓、聲強和聲功率 302
12.1.4 聲級和分貝 303
12.2 人對噪聲的主觀量度 305
12.2.1 響度與響度級 305
12.2.2 聲級計的計權網(wǎng)絡、A 聲級 307
12.2.3 等效連續(xù)聲級 307
12.2.4 噪聲評價曲線 309
12.3 噪聲測量儀器 309
12.3.1 傳聲器 309
12.3.2 聲級計 311
12.3.3 噪聲分析儀 316
12.4 噪聲測量方法 317
12.4.1 測試環(huán)境對噪聲的影響 317
12.4.2 噪聲級的測量 317
12.4.3 聲功率級測試 320
12.4.4 聲強的測試 321
習題與思考題 322
第13章 壓力測量技術 324
13.1 概述 324
13.1.1 壓力的定義 324
13.1.2 壓力的計量單位 324
13.1.3 壓力測量分類 325
13.2 塑性測壓法 325
13.2.1 概述 325
13.2.2 銅柱測壓法 326
13.2.3 銅球測壓法 328
13.3 彈性測壓法 330
13.3.1 應變式壓力傳感器 330
13.3.2 壓電式壓力傳感器 334
13.4 動態(tài)壓力測量時的管道傳輸效應 336
13.4.1 傳感器的安裝 336
13.4.2 測量系統(tǒng)動態(tài)特性分析 336
13.5 測壓系統(tǒng)的標定 338
13.5.1 測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標定 338
13.5.2 測壓系統(tǒng)的動態(tài)標定 339
習題與思考題 346
第14章 位移、速度、加速度測量 347
14.1 位移測量 347
14.1.1 電感式位移測量系統(tǒng) 347
14.1.2 電容式位移測量系統(tǒng) 354
14.1.3 電渦流式位移測量系統(tǒng) 358
14.1.4 光電位置敏感器件 360
14.2 速度測量 366
14.2.1 微積分電路法 366
14.2.2 平均速度法 366
14.2.3 瞬時速度法 369
14.2.4 轉(zhuǎn)速測量 372
14.3 加速度測量 375
14.3.1 慣性式加速度計 375
14.3.2 應變式加速度計 377
14.3.3 壓電加速度計 378
14.3.4 加速度計的標定 381
習題與思考題 383
第四章 機械振動測試 385
15.1 概述 385
15.2 測振系統(tǒng)的組成及合理選擇 385
15.2.1 測振系統(tǒng)的組成 386
15.2.2 振動系統(tǒng)的合理選用 388
15.2.3 傳感器的安裝 389
15.3 振動系統(tǒng)特性測試 391
15.3.1 激振方式 391
15.3.2 機械結(jié)構參數(shù)的估計 396
15.4 機械阻抗測試 400
15.4.1 機械阻抗的基本概念 400
15.4.2 幾種典型的機械導納定義 400
15.5 振動分析方法及儀器 401
習題與思考題 405
參考文獻 407
附錄A 熱電偶分度表 409
附錄B 熱電阻分度表 421