机械工程测试技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 本课程的意义 1

1.2 测试技术的社会作用 1

1.3 测试技术的基本概念 3

1.3.1 测量方法及其分类 3

1.3.2 测量误差 4

1.4 测试系统的组成 13

1.5 本课程的内容 15

思考题 16

第2章 测试系统常用传感器 17

2.1 传感器概述 17

2.1.1 传感器的基本概念 17

2.1.3 传感器的分类 18

2.1.2 传感器的基本组成 18

2.1.4 传感器的应用 20

2.1.5 传感器的发展方向 21

2.2 弹性敏感元件 23

2.2.1 弹性敏感元件的基本特性 23

2.2.2 弹性敏感元件的材料 25

2.2.3 弹性敏感元件的应用 26

2.3 电阻式传感器 28

2.3.1 电阻应变式传感器 28

2.3.2 变阻器式（电位器式）传感器 36

2.4 电容式传感器 39

2.4.1 电容式传感器的工作原理 39

2.4.2 电容式传感器的测量电路 42

2.4.3 电容式传感器的应用 44

2.5 电感式传感器 45

2.4.4 电容式传感器的使用注意事项 45

2.5.1 变气隙式自感传感器 46

2.5.2 差动变压器式电感传感器 48

2.5.3 电感式传感器的应用 49

2.6 电涡流式传感器 50

2.6.1 电涡流式传感器的工作原理 50

2.6.2 电涡流式传感器的结构 52

2.6.3 电涡流式传感器的测量电路 52

2.6.4 电涡流式传感器的应用 53

2.7 压电式传感器 54

2.7.1 压电效应 54

2.7.2 压电元件的等效电路 55

2.7.3 压电式传感器的测量电路 56

2.7.4 压电式传感器的应用 58

2.8 磁电式传感器 59

2.8.1 动圈式磁电传感器 60

2.8.2 磁阻式传感器 61

2.9 光电式传感器 63

2.9.1 光电管 64

2.9.2 光电倍增管 66

2.9.3 光敏电阻 66

2.9.4 光电池 68

2.9.5 光敏二极管和光敏晶体管 69

2.9.6 光电式传感器的分类 70

2.9.7 光电式传感器的应用 71

2.10 热电式传感器 73

2.10.1 热电偶 73

2.10.2 热电阻 76

2.10.3 热敏电阻 78

2.10.4 集成（IC）温度传感器 82

2.11 霍尔式传感器 83

2.11.1 霍尔元件的工作原理 83

2.11.2 霍尔元件的零位误差 84

2.11.3 霍尔元件的温度特性 84

2.11.4 霍尔传感器的类型及应用 85

2.12 光纤传感器 86

2.12.1 光纤的传光原理 87

2.12.2 光纤的传感器的分类 88

2.12.3 光纤传感器的优点 88

2.12.4 光纤传感器的应用 89

2.13.1 超声波的波形 91

2.13 超声波传感器 91

2.13.2 超声波的传输特性 92

2.13.3 超声波的产生和接收 93

2.13.4 超声波检测的原理 93

2.13.5 压电超声波传感器的结构 93

2.13.6 超声波传感器的应用 94

2.14 CCD图像传感器 97

2.14.1 CCD传感器的工作原理 97

2.14.2 CCD传感器的应用 98

2.15 数字式传感器 99

2.15.1 编码器 99

2.15.2 光栅传感器 102

2.15.3 感应同步器 105

2.15.4 频率式数字传感器 109

2.16.1 智能传感器的特点 112

2.16 智能传感器 112

2.16.2 智能传感器的典型结构 113

2.16.3 DSTJ-3000智能式差压、压力变送器 113

2.17 传感器的选用原则 114

思考题 116

第3章 测试信号调理电路与显示记录 117

3.1 电桥 117

3.1.1 直流电桥 117

3.1.2 交流电桥 119

3.2 信号的放大 121

3.2.1 基本应用电路 122

3.2.2 测量放大器 123

3.2.4 隔离放大器 124

3.2.3 增益调控测量放大器 124

3.3 信号的调制和解调 125

3.3.1 信号的调幅与解调 126

3.3.2 信号的调频与解调 129

3.4 滤波器 132

3.4.1 模拟滤波器的原理与分类 133

3.4.2 理想滤波器 134

3.4.3 滤波器的基本参数 135

3.4.4 RC滤波器 136

3.4.5 有源滤波器 139

3.4.6 数字滤波器 141

3.5 信号的显示与记录 144

3.5.1 模拟式显示记录装置 144

3.5.2 数字式显示记录装置 155

思考题 162

第4章 测试信号的分析 164

4.1 信号的分类 164

4.1.1 确定性信号 164

4.1.2 非确定性信号 165

4.2 信号的时域分析 166

4.2.1 信号的时域特征参数 166

4.2.2 信号的相关分析 169

4.3 信号的频域分析 173

4.3.1 周期信号的频域分析 173

4.3.2 非周期信号的频域分析 179

4.3.3 随机信号的频域分析 184

4.4 信号的幅域分析 187

4.6 近代信号分析方法简介 188

4.5 信号的时频分析 188

4.6.1 时序分析 189

4.6.2 功时谱分析 189

4.6.3 小波分析 189

4.7 数字信号处理 190

4.7.1 模拟信号的数字化 191

4.7.2 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换 196

思考题 197

第5章 测试系统的基本特性 198

5.1 线性时不变系统 198

5.1.1 线性时不变系统的微分方程 198

5.1.2 线性时不变系统的性质 200

5.2 测试系统的静态特性 201

5.3 测试系统的动态特性 203

5.3.1 测试系统的传递函数 204

5.3.2 测试系统的频率响应函数 205

5.3.3 零阶系统的动态特性 205

5.3.4 一阶系统的动态特性 207

5.3.5 二阶系统的动态特性 209

思考题 211

第6章 测试技术在机械工程中的应用 213

6.1 位移的测量 213

6.1.1 常用的位移测量方法 214

6.1.2 常用的位移传感器 215

6.1.3 位移传感器的选用原则 220

6.2 力的测量 221

6.2.1 电阻应变式测力传感器 221

6.2.3 压磁式测力传感器 228

6.2.2 电容式差压传感器 228

6.3 振动的测试 230

6.3.1 机械振动测试的基本内容 230

6.3.2 机械振动参数的测试 231

6.3.3 振动系统特性参数的测试 235

6.4 压力的测量 238

6.4.1 压力的基本概念 238

6.4.2 压力传感器的分类 239

6.4.3 常用的压力传感器 240

6.5 流量的测量 242

6.5.1 流量的表示方法 242

6.5.2 常用流量计 243

6.6 温度的测量 247

6.6.1 温度测量概述 247

6.6.2 测温方法与测温传感器的分类 249

6.6.3 常用的测温计 251

思考题 255

第7章 计算机测试系统 256

7.1 概述 256

7.2 数据采集系统 256

7.2.1 多路模拟开关 258

7.2.2 采样／保持电路 258

7.2.3 模数和数模转换器 259

7.2.4 数据采集系统的构成方式 266

7.3 自动测试系统 268

7.3.1 自动测试系统的结构及特点 268

7.3.2 自动测试系统的发展历程 269

7.3.3 自动测试系统的总线技术 270

7.4 智能仪器 272

7.4.1 智能仪器的组成 272

7.4.2 智能仪器的性能特点 274

7.4.3 智能仪器的典型功能 275

7.4.4 智能仪器的发展趋势 276

思考题 277

第8章 测试系统设计及实例 278

8.1 测试系统设计概述 278

8.2 测试系统的抗干扰设计 279

8.2.1 干扰的来源 280

8.2.2 干扰的传播途径 281

8.2.3 干扰的作用方式 282

8.2.4 干扰的抑制方法 283

8.3.1 心电图记录系统的功能和组成 285

8.3 低功耗便携式心电图记录系统的设计 285

8.3.2 心电图记录系统的硬件组成 287

8.3.3 心电图记录系统的软件设计 288

8.3.4 系统实验验证 289

8.4 基于虚拟仪器技术的压缩机液位测量系统 292

8.4.1 压缩机液位测量方法的确定 292

8.4.2 压缩机液位测量方案 293

8.4.3 硬件设计 293

8.4.4 软件开发 295

8.4.5 信号处理和液位测量试验 298

8.5 电磁声裂纹检测虚拟仪器系统 299

8.5.1 电磁声的发射和接收原理 299

8.5.2 硬件电路原理 301

8.5.3 软件设计 302

8.5.4 系统功能验证 304

思考题 305

第9章 现代测试技术的发展方向 306

9.1 测试技术的发展方向 306

9.2 虚拟仪器技术 307

9.2.1 虚拟仪器概述 308

9.2.2 虚拟仪器的系统构成 308

9.2.3 虚拟仪器的发展过程 312

9.2.4 LabVIEW虚拟仪器开发系统 312

9.2.5 虚拟仪器VI的设计步骤 314

9.2.6 简单虚拟仪器VI的设计示例 314

9.2.7 虚拟仪器技术在现代测试系统中的应用 318

思考题 319

参考文献 320