本书结合作者多年的教学经验和机械类专业本科教育的现状，主要讲述机械工程测试领域的基本理论和基础知识。本书的主要内容包括信号及其描述、测试系统的基本特性、常用传感器、信号的调理与记录、信号处理初步等。本书注重基本概念的阐述和工程应用的介绍，重点突出、条理清晰、分析透彻，便于教学使用。
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目录
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第1章 测试的基本知识 1
1.1 概述 1
1.1.1 测试与测量 1
1.1.2 测试系统的结构 2
1.1.3 测试技术的研究方法与研究内容 3
1.1.4 测试技术的发展方向 5
1.2 基础知识 7
1.2.1 量与量纲 7
1.2.2 计量单位 8
1.2.3 基准和标准 10
1.2.4 测量误差 10
第2章 机械测试系统的信号分析 14
2.1 信号的分类与描述 14
2.1.1 信号的分类 14
2.1.2 信号的描述 19
2.2 周期信号与离散频谱 21
2.2.1 傅里叶级数的三角展开式 21
2.2.2 傅里叶级数的复指数展开 24
2.2.3 周期信号的强度表述 29
2.3 非周期信号及其频谱 30
2.3.1 傅里叶变换 31
2.3.2 傅里叶变换的性质 33
2.3.3 几种典型信号的频谱 45
2.4 随机信号 50
2.4.1 随机信号的基本概念 50
2.4.2 随机信号的主要特征参数 51
2.4.3 样本参数、参数估计和统计采样误差 55
第3章 测试系统的基本特性 57
3.1 概述 57
3.1.1 测试系统的基本概念 57
3.1.2 测试系统的数学描述 59
3.1.3 测试系统的主要性质 60
3.2 测试系统的静态特性 61
3.3 测试系统的动态特性 65
3.3.1 拉普拉斯变换与传递函数 65
3.3.2 频率响应函数 66
3.3.3 一阶和二阶系统的动态特性 68
3.3.4 测试系统的串联与并联 73
3.4 测试系统在任意激励下的输出响应 74
3.4.1 测试系统在脉冲激励下的响应 74
3.4.2 测试系统在单位阶跃激励下的响应 76
3.4.3 测试系统在任意激励下的响应 77
3.5 测试系统实现不失真测量的条件 79
3.5.1 实现不失真测试的时域和频域条件 79
3.5.2 各阶系统实现不失真测试的条件 81
3.6 测试系统动态特性参数的测定 81
3.6.1 频率响应法 81
3.6.2 阶跃响应法 83
3.7 测试系统的负载效应 85
3.7.1 负载效应 86
3.7.2 减轻负载效应的措施 87
3.8 测试系统的抗干扰 87
3.8.1 测量装置的干扰源 87
3.8.2 供电系统干扰及其抗干扰 88
3.8.3 信道通道的干扰及其抗干扰 89
3.8.4 接地设计 89
第4章 常用的传感器 91
4.1 概述 91
4.1.1 传感器的组成 91
4.1.2 常用传感器的分类 92
4.1.3 传感器的发展趋势 94
4.2 机械式传感器及仪器 95
4.3 电阻式、电容式与电感式传感器 97
4.3.1 电阻式传感器 97
4.3.2 电容式传感器 103
4.3.3 电感式传感器 108
4.4 磁电式、压电式与热电式传感器 114
4.4.1 磁电式传感器 114
4.4.2 压电式传感器 116
4.4.3 热电式传感器 122
4.5 光电式传感器 126
4.5.1 光电测量原理 126
4.5.2 光电元件 129
4.5.3 光电传感器的应用 134
4.6 光纤传感器 137
4.6.1 光纤导光原理 137
4.6.2 光纤传感器的特点 138
4.6.3 光纤传感器的分类 139
4.6.4 光纤传感器的应用 140
4.7 半导体传感器 141
4.7.1 磁敏传感器 141
4.7.2 热敏传感器 144
4.7.3 气敏传感器 145
4.7.4 湿敏传感器 145
4.7.5 固态图像传感器 146
4.7.6 集成传感器 147
4.8 红外测试系统 148
4.8.1 红外辐射 148
4.8.2 红外探测器 150
4.8.3 红外测试应用 152
4.9 激光测试传感器 154
4.9.1 激光干涉式测量仪器 154
4.9.2 激光全息测量仪器 156
4.10 传感器的选用原则 158
第5章 信号调理和记录 161
5.1 电桥 161
5.1.1 直流电桥 161
5.1.2 交流电桥 164
5.1.3 带感应耦合臂的电桥 166
5.2 调制与解调 167
5.2.1 幅值调制与解调 167
5.2.2 频率调制与解调 171
5.3 滤波器 173
5.3.1 概述 173
5.3.2 滤波器性能分析 174
5.3.3 实际滤波电路 175
5.3.4 带通滤波器在信号频率分析中的应用 178
5.4 信号的放大 181
5.4.1 基本放大电路 181
5.4.2 仪器放大器 182
5.4.3 可编程增益放大器 183
5.5 测试信号的显示与记录 184
5.5.1 信号的显示 184
5.5.2 信号的记录 186
第6章 信号处理初步 188
6.1 数字信号处理的基本步骤 188
6.2 信号数字化出现的问题 189
6.2.1 概述 189
6.2.2 时域采样、混叠和采样定理 192
6.2.3 量化和量化误差 194
6.2.4 截断、泄漏和窗函数 194
6.2.5 频域采样、时域周期延拓和栅栏效应 195
6.2.6 频率分辨率、整周期截断 195
6.3 相关分析及其应用 196
6.3.1 两个随机变量的相关系数 196
6.3.2 信号的自相关函数 197
6.3.3 信号的互相关函数 200
6.3.4 相关函数估计 202
6.4 功率谱分析及其应用 203
6.4.1 自功率谱密度函数 203
6.4.2 互谱密度函数 207
6.5 现代信号分析方法简介 209
6.5.1 功率谱估计的现代方法 209
6.5.2 时频分析 210
6.5.3 统计信号处理 210
第7章 计算机测试系统及其工程实现 212
7.1 计算机测试系统概述 212
7.2 计算机测试系统的总体设计 213
7.2.1 准备阶段 213
7.2.2 设计阶段 215
7.2.3 仿真与调试阶段 217
7.2.4 现场联调与运行阶段 217
7.3 计算机测试系统的硬件实现 217
7.3.1 实现计算机控制的基本系统 217
7.3.2输入/输出技术 218
7.4 计算机测试系统的软件实现 219
7.4.1 人机界面的要求和实现 219
7.4.2 数据管理和数据通信 223
7.4.3 数据输入和输出 224
参考文献 225
京公网安备 11010102004214号