工程测试技术 第3版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 测试技术的作用及地位 1

1.2 测试工作的任务 2

1.3 测试技术的发展 2

1.4 测量与标准 4

1.4.1 测量 4

1.4.2 标准 5

1.5 非电量电测系统的组成 7

1.6 工程测试技术课程特点及教学要求 9

习题与思考题 10

第2章 工程信号及其可测性分析 11

2.1 概述 11

2.2 工程信号的分类 11

2.2.1 按信号随时间变化的规律分类 11

2.2.2 按信号随时间变化连续性分类 13

2.2.3 其他分类方法 14

2.3 周期信号的频谱与可测性 15

2.3.1 周期信号的分解和频谱 15

2.3.2 周期信号的可测性分析 20

2.4 非周期信号的频谱分析 23

2.4.1 时限信号的分解和频谱 23

2.4.2 时限信号的可测性分析 26

2.5 随机信号处理及分析 26

2.5.1 随机信号的特征参数 26

2.5.2 离散随机信号的特征估计 30

2.6 典型激励信号描述 33

2.6.1 冲激函数及其谱分析 33

2.6.2 单位阶跃信号及其谱分析 35

2.6.3 单位斜坡信号及其频谱 37

习题与思考题 37

第3章 测量系统的基本特性 38

3.1 概述 38

3.1.1 测量系统的基本要求 38

3.1.2 测量系统的线性化 39

3.2 测量系统的静态标定与静态特性 40

3.2.1 静态标定 40

3.2.2 静态特性指标 42

3.3 测量系统动态特性 47

3.3.1 动态参数测试的特殊性 47

3.3.2 测量系统动态特性的分析方法及主要指标 47

3.3.3 测量系统的数学模型 48

3.3.4 传递函数 49

3.3.5 频率响应函数 50

3.3.6 冲激响应函数 51

3.4 测量系统的动态特性分析 52

3.4.1 典型系统的频率响应 52

3.4.2 典型激励的系统瞬态响应 56

3.4.3 相似原理 58

3.5 测量系统无失真测试条件 59

3.6 测量系统的动态特性参数获取方法 60

3.6.1 阶跃响应法 60

3.6.2 幅频特性法 62

3.7 动态误差修正 62

3.7.1 频域修正方法 62

3.7.2 时域修正方法 63

3.8 数字测量系统的基本特性 63

3.8.1 采样 63

3.8.2 量化 65

习题与思考题 66

第4章 计算机测试技术 68

4.1 概述 68

4.2 现场总线 69

4.2.1 概述 69

4.2.2 现场总线的发展 70

4.2.3 现场总线协议参考模型 71

4.2.4 典型现场总线简介 73

4.3 智能传感器 77

4.3.1 智能传感器的概念 77

4.3.2 智能传感器的实现途径 78

4.3.3 智能传感器系统智能化功能 80

4.4 自动测试系统 81

4.4.1 自动测试系统的基本概念 81

4.4.2 自动测试系统的发展概况 82

4.4.3 通用接口总线 82

4.4.4 VXI总线 86

4.4.5 PXI总线 91

4.4.6 AXIe总线简介 92

4.5 虚拟仪器系统 93

4.5.1 概述 93

4.5.2 虚拟仪器的特点 94

4.5.3 虚拟仪器的系统组成 95

习题与思考题 97

第5章 测量误差分析及不确定度评定 98

5.1 概述 98

5.2 实验数据的表述方法 98

5.2.1 表格法 98

5.2.2 图解法 99

5.2.3 经验公式 99

5.2.4 有效数字 100

5.3 回归分析及其应用 100

5.3.1 一元线性回归 100

5.3.2 多元线性回归 102

5.3.3 非线性回归 103

5.3.4 回归分析应用举例 104

5.4 误差的定义及分类 106

5.4.1 误差概念 106

5.4.2 误差的分类 106

5.4.3 误差的表示方法 108

5.4.4 表征测量结果质量的指标 108

5.5 常用误差处理方法及误差的合成与分配 109

5.5.1 随机误差处理方法 109

5.5.2 系统误差处理方法 109

5.5.3 粗大误差的判别 111

5.5.4 测量误差的合成与分配 112

5.6 不确定度评定的基本知识 113

5.6.1 有关不确定度的术语 113

5.6.2 产生测量不确定度的原因和测量模型 114

5.7 标准不确定度的A类评定 116

5.7.1 单次测量结果试验标准差与平均值试验标准差 116

5.7.2 测量过程的合并样本标准差 117

5.7.3 极差 118

5.7.4 最小二乘法 119

5.7.5 不确定度A类评定的流程 119

5.8 标准不确定度的B类评定 120

5.8.1 B类不确定度评定的信息来源 120

5.8.2 B类不确定度的评定方法 120

5.8.3 B类标准不确定度评定的流程 122

5.9 测量不确定度的合成 123

5.9.1 合成标准不确定度的计算方法 123

5.9.2 合成标准不确定度的分配及最佳测量方案选择 125

5.9.3 扩展不确定度的计算方法 126

5.10 测量不确定度的评定步骤 126

习题与思考题 128

第6章 信号调理电路及记录仪器 131

6.1 滤波器 131

6.1.1 滤波器分类 131

6.1.2 理想滤波器 132

6.1.3 实际滤波器 134

6.1.4 模拟滤波器的应用 139

6.2 调幅及其解调 142

6.2.1 调幅与解调原理 142

6.2.2 调幅波的波形失真 144

6.2.3 典型调幅波及其频谱 145

6.3 调频及其解调 147

6.3.1 调频波及其频谱 147

6.3.2 直接调频与鉴频 149

6.3.3 应用举例 150

6.4 信号的放大与隔离 151

6.4.1 基本放大器 151

6.4.2 测量放大器 153

6.4.3 隔离放大器 154

6.5 记录仪器 155

6.5.1 磁带记录仪 155

6.5.2 波形记录仪 159

6.5.3 数据采集系统 160

习题与思考题 164

第7章 应变电测技术 165

7.1 电阻应变片 165

7.1.1 电阻应变片的结构和工作原理 165

7.1.2 电阻应变片的种类、材料和参数 168

7.1.3 应变片的粘贴 171

7.2 电阻应变片的温度误差及补偿 173

7.2.1 温度误差及其产生原因 173

7.2.2 温度补偿方法 174

7.3 电阻应变片的信号调理电路 175

7.3.1 直流电桥 176

7.3.2 交流电桥 177

7.3.3 等臂对称电桥的加减特性 179

7.4 固态压阻式传感器 181

7.4.1 概述 181

7.4.2 压阻式压力传感器 181

7.4.3 压阻式加速度传感器 182

7.5 电阻应变仪 183

7.5.1 电阻应变仪的分类及其特点 183

7.5.2 载波放大式应变仪的组成及工作原理 183

7.5.3 电标定及电标定桥 184

7.5.4 常用电阻应变仪主要电路 184

7.6 测量中应变片的排列与接桥 186

7.6.1 应变式传感器 186

7.6.2 常用载荷测量中应变片的排列和连桥 187

7.7 应力与应变测量 190

7.7.1 单向应力状态 190

7.7.2 主应力方向已知的平面应力状态 190

7.7.3 主应力方向未知平面应力状态 191

习题与思考题 193

第8章 压电测量技术 196

8.1 压电效应与压电材料 196

8.1.1 压电效应 196

8.1.2 压电材料 196

8.2 压电常数和表面电荷的计算 201

8.2.1 压电常数 201

8.2.2 压电元件的变形方式 202

8.3 压电式传感器的等效电路 203

8.4 压电式传感器的测量电路 205

8.4.1 电压放大器 205

8.4.2 电荷放大器 209

8.5 压电式传感器的应用 211

8.5.1 压电式测力传感器 211

8.5.2 压电式加速度传感器 213

8.6 压电传感器测量精度影响因素及使用注意事项 218

8.6.1 影响压电传感器测量精度的因素 218

8.6.2 压电测量系统使用注意事项 220

习题与思考题 221

第9章 光电测量技术 222

9.1 光电测量基本知识 222

9.1.1 光源 222

9.1.2 光电效应及器件 223

9.2 光电器件的特性 227

9.2.1 光照特性 227

9.2.2 光谱特性 227

9.2.3 响应时间 228

9.2.4 温度特性 228

9.2.5 伏安特性 229

9.3 常用光电传感器及其应用 229

9.3.1 光电式传感器的类型 229

9.3.2 光电式传感器应用 231

9.4 光纤传感器 232

9.4.1 光纤传感器基础 232

9.4.2 光纤传感器应用实例 236

习题与思考题 238

第10章 温度测量技术 239

10.1 概述 239

10.2 热电偶 241

10.2.1 测温原理 241

10.2.2 基本实验定律 244

10.2.3 热电偶的种类 247

10.2.4 热电偶的冷端温度补偿 249

10.2.5 热电偶的实用测温电路 251

10.2.6 温度测量的动态误差修正 253

10.3 热电阻温度计 254

10.3.1 金属丝热电阻 254

10.3.2 热敏电阻 256

10.4 热辐射测温 257

10.4.1 全辐射高温计 257

10.4.2 比色高温计 258

10.4.3 红外辐射测温仪 259

习题与思考题 261

第11章 噪声测量技术 262

11.1 噪声测试的物理学基本知识 262

11.1.1 声波、声速和波长 262

11.1.2 声源、声场和波阵面 263

11.1.3 声压、声强和声功率 263

11.1.4 声级和分贝 264

11.2 人对噪声的主观量度 265

11.2.1 响度与响度级 266

11.2.2 声级计的计权网络、A声级 267

11.2.3 等效连续声级 267

11.2.4 噪声评价曲线 268

11.3 噪声测量仪器 269

11.3.1 传声器 269

11.3.2 声级计 270

11.3.3 噪声分析仪 275

11.4 噪声测量方法 276

11.4.1 测试环境对噪声的影响 276

11.4.2 噪声级的测量 276

11.4.3 声功率级测试 278

11.4.4 声强的测试 279

习题与思考题 280

第12章 压力测量技术 282

12.1 概述 282

12.1.1 压力的定义 282

12.1.2 压力的计量单位 283

12.1.3 压力测量方法分类 284

12.2 塑性变形测压法 284

12.2.1 概述 284

12.2.2 铜柱测压法 285

12.2.3 铜球测压法 286

12.3 测压弹性元件 288

12.3.1 圆形膜片和膜盒 288

12.3.2 波纹管 289

12.3.3 弹簧管 290

12.3.4 薄壁圆筒 291

12.4 液柱式压力计 292

12.5 压力电测法 294

12.5.1 应变式压力传感器 294

12.5.2 压电式压力传感器 297

12.6 动态压力测量的管道效应 300

12.6.1 传感器的安装 300

12.6.2 测压管道动态特性分析 300

12.7 测压系统的标定 302

12.7.1 测压系统的静态标定 302

12.7.2 测压系统的动态标定 303

习题与思考题 308

第13章 流量测量技术 310

13.1 流量测量基础 310

13.1.1 流量及定义 310

13.1.2 流体的主要特征 310

13.1.3 流量计分类 312

13.2 常用流量计 313

13.2.1 椭圆齿轮流量计 313

13.2.2 差压式流量计 314

13.2.3 转子流量计 315

13.2.4 涡轮流量计 316

13.2.5 靶式流量计 317

13.2.6 电磁流量计 319

13.2.7 超声波流量计 320

13.2.8 相关流量计 322

13.3 流量计的标定 323

习题与思考题 325

第14章 运动参量测试技术 326

14.1 位移测量 326

14.1.1 滑线电阻式及电阻应变式位移传感器 327

14.1.2 电感式位移传感器 328

14.1.3 电涡流式传感器 333

14.1.4 电容式位移测量系统 338

14.2 运动速度测量 341

14.2.1 定距测时法 341

14.2.2 瞬时速度法 344

14.2.3 转速测量 348

14.3 加速度测量 351

14.3.1 惯性式加速度传感器的工作模型 351

14.3.2 常用惯性式加速传感器 353

14.3.3 使用加速度传感器的几点说明 355

14.3.4 加速度测量系统的校准 356

习题与思考题 358

第15章 机械振动测试 360

15.1 概述 360

15.2 常用振动传感器 360

15.2.1 振动测量方法 360

15.2.2 绝对式测振传感器原理 361

15.2.3 相对式测振传感器原理 364

15.3 测振系统的组成及合理选择 365

15.3.1 测振系统的组成 365

15.3.2 测振系统的合理选用 367

15.3.3 传感器的安装 368

15.4 机械系统振动特性测试及结构参数估计 369

15.4.1 激振方式及激振器 370

15.4.2 机械系统结构参数的估计 374

15.5 机械阻抗测试 377

15.5.1 机械阻抗的概念及测试方法 377

15.5.2 单自由度系统的机械导纳 379

15.5.3 多自由度系统的机械导纳 381

15.6 振动分析仪器 381

习题与考题 384

附录A 常用热电偶分度表 386

附录B 热电阻分度表 397

参考文献 399