现代机械测试技术PDF电子书下载

目录 1

前言 1

1　绪论 1

1.1　测试技术的工程意义 1

1.2　现代机械测试的基本内容 2

1.2.1　信号拾取与变换 3

1.2.2　信号传输／记录 3

1.2.3　信号处理与显示 3

1.2.4　信号分析 5

1.3　测试方法的分类 5

1.4　测试系统的组成 6

1.5　测试技术的发展 7

1.5.1　传感器技术的发展 8

1.5.2　计算机测试技术的发展 9

1.5.3　微机全数字化测试分析——“微机卡泰” 12

1.6　本书的宗旨与内容安排 13

2　常规工艺量的测量 15

2.1　力和压力的测量技术 15

2.1.1　力传感器及其测量技术 15

2.1.2　压力传感器及其测量技术 16

2.2　温度测量技术 18

2.2.1　液体膨胀温度计 18

2.2.2　金属膨胀及双金属片 20

2.2.3　电阻 22

2.2.4　热电测温方法 25

2.2.5　热辐射 27

2.3　转速和功率测量 29

2.3.1　转速测量 29

2.3.2　功率测量 33

2.4　流体流动的测量 39

2.4.1　体积流量测量 40

2.4.2　质量流量测量 43

2.4.3　速度测量 44

2.4.4　节流装置 47

2.4.5　非扰动流测量装置 51

3.1　概述 54

3.2　位移测量 54

3　常见机械信号的测量 54

3.2.1　电位器式位移传感器 56

3.2.2　电阻应变式位移传感器 58

3.2.3　电容式位移传感器 59

3.2.4　电感式位移传感器 64

3.2.5　电涡流式位移传感器 67

3.2.6　感应同步器 68

3.2.7　光栅位移测量 71

3.2.8　光学轴编码器位移测量 74

3.3　电动式速度测量技术 76

3.4　压电加速度测量技术 78

3.5　噪声测量技术 80

3.5.1　噪声测量的物理量 81

3.5.2　噪声测量技术 82

3.5.3　噪声测量应用 86

4　模拟信号的获取与调理 88

4.1　模拟信号获取与调理的一般方法 88

4.2　信号的调制与解调 88

4.2.1　电桥 88

4.2.2　幅值调制和解调 90

4.2.3　频率调制和解调 93

4.3　信号的放大与滤波 95

4.3.1　信号放大 95

4.3.2　信号滤波 99

4.4.1　磁带记录仪的特点与结构 105

4.4　模拟信号的显示与记录 105

4.4.2　磁带记录仪的工作原理 106

4.4.3　磁带记录仪的记录方式 108

4.4.4　磁带记录技术的性能参数 110

4.4.5　显示记录装置的选择 112

5　数字信号的获取与处理 114

5.1　数字信号获取与处理系统简介 114

5.2　模拟信号的数字化 115

5.2.1　采样与量化 115

5.2.2　采样定理 118

5.2.3　频率混淆现象 118

5.3　数字信号的预处理 119

5.3.1　零均值化 119

5.3.3　消除趋势项 120

5.3.2　奇异点（野点）剔除 120

5.4　数字信号处理 122

5.4.1　信号的时域截断与泄漏 122

5.4.2　离散傅里叶变换及FFT 125

5.4.3　细化FFT 129

6　虚拟仪器 133

6.1　测试系统的发展 133

6.1.1　模拟测试仪器 133

6.1.2　计算机测试系统和智能仪器 134

6.1.3　虚拟仪器 136

6.2　虚拟仪器简介 137

6.2.2　与传统仪器比较 138

6.2.1　测试功能的实现 138

6.3　虚拟仪器组成与构建 140

6.3.1　虚拟仪器组成 140

6.3.2　虚拟仪器系统总线 142

6.3.3　虚拟仪器接口总线 143

6.3.4　数据采集功能部件 148

6.4　虚拟仪器软件系统 149

6.4.1　虚拟仪器软件体系 149

6.4.2　虚拟仪器开发平台 150

6.5 LabVIEW虚拟仪器应用举例 153

7 信号分析 158

7.1 常用稳态信号分析方法 158

7.1.1 时域分析方法 158

7.1.2 频谱分析方法 161

7.1.3　倒谱分析方法 165

7.1.4　相关分析方法 167

7.1.5　相干分析方法 170

7.1.6　时序分析方法 170

7.2　常用的非稳态信号分析方法 172

7.2.1　非稳态信号的时频特性 172

7.2.2　时频分析基本原理及方法 175

7.2.3　三维瀑布图 176

7.2.4　波特图 176

7.2.5　奈奎斯特图 176

7.2.6　短时傅里叶分析 177

7.2.7　维格纳分布 178

7.2.8　小波分析 179

8　测试系统的设置与调试 184

8.1　测试方案的选择 184

8.1.1　测试系统的一般结构 184

8.1.2　测试方式 187

8.1.3　测试方案选择原则 189

8.2　测试中干扰的排除 190

8.2.1　干扰产生的原因 190

8.2.2　干扰传播途径 190

8.2.3　常用抗干扰技术 191

8.3　构建测试系统时应注意的问题 192

8.3.1　传感器的安装和测点布置 192

8.3.3　固定件的结构、固定形式 193

8.3.2　传感器与被测对象的接触和固定 193

8.3.4　传感器对被测构件附加质量的影响 194

8.3.5　传感器安装角度引起的误差 195

8.3.6　电源和信号线干扰的排除 195

8.3.7　接地 196

8.3.8　其他问题 197

8.4　测试系统的调试 197

8.4.1　各环节的单独调试 197

8.4.2　连接 198

8.4.3　统调 199

8.4.4　故障排除 199

8.5.1　静态标定 200

8.5　测试系统的标定 200

8.5.2　动态标定 201

9　测量误差分析 204

9.1　测量误差 204

9.1.1　真值与测量误差 204

9.1.2　测量误差分类 206

9.2　系统误差的发现与剔除 207

9.2.1　系统误差的发现准则 207

9.2.2　系统误差的消除 208

9.3　随机误差分析 211

9.3.1　随机误差的概率分布 213

9.3.2　测量数据数学期望与标准差的估计 215

9.4.1　拉依达准则 217

9.4.2　格罗布斯准则 217

9.4　粗大误差的判定与剔除 217

9.5　测量结果误差的估计 219

9.5.1　表征测量结果质量的指标 219

9.5.2　直接测量结果的表达及误差估计 219

9.5.3　间接测量结果的误差估计 221

9.6　误差分配与测量方案的选择 224

9.6.1　误差分配 224

9.6.2　测量方案的选择 225

10　测试技术在设备状态监测与分析中的应用 227

10.1　设备状态监测与分析的需求 227

10.1.1　工厂生产的安全性 228

10.1.2　降低维修费用 228

10.2.1　动态运动（振动）参数 229

10.1.3　提高工厂的开工率 229

10.2　监测的基本参数 229

10.2.2　静态参数（位置测量） 233

10.2.3　其他参数 235

10.3　监测的基本流程 236

10.4　常用的监测分析方法与监测系统的基本组成 238

10.4.1　常用的监测分析方法 238

10.4.2　监测系统的基本组成 239

10.5　监测与分析系统的选择 239

10.5.1　测点与探头的选择 240

10.5.2　二次仪表的选择 241

10.5.3　分析诊断系统的选择 241

10.6.1　频谱分析方法在故障诊断中的应用 242

10.6　测试技术在机械故障诊断中的应用实例 242

10.6.2　轴心轨迹在故障诊断中的应用 243

10.6.3　时序分析在故障诊断中的应用 247

11　测试技术在工业控制中的应用 250

11.1　生产线上的产品检验 250

11.1.1　控制任务 250

11.1.2　控制策略 251

11.1.3　传感器的选择 252

11.1.4　显示方式的选择 253

11.1.5　后续测控系统的设计 253

11.1.6　系统的效能分析 254

11.2　薄钢板生产中的厚度控制 254

11.2.1　控制任务 254

11.2.2　控制策略 255

11.2.3　传感器的选择 257

11.2.4　显示与记录方式的选择 257

11.2.5　后续测控系统的设计 258

11.2.6　系统的效能分析 259

11.3　化学加工配料技术 259

11.3.1　控制任务 259

11.3.2　控制策略 259

11.3.3　传感器的选择 260

11.3.4　显示方式的选择 262

11.3.5　后续测控系统的设计 262

11.3.6　系统的效能分析 263

参考文献 264