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第1章 绪论 1

1.1　测试的含义 2

1.2　测试技术在机械工程中的作用 3

1.3　测试方法分类与电测法测试系统 3

1.3.1　测量的基本方法 4

1.3.2　静态测试与动态测试 4

1.3.3　非电量电测法 5

1.3.4　非电量电测系统的构成 6

1.4　课程的性质和任务 8

1.5　测试技术的发展动向 9

1.5.1　传感器技术的发展 9

1.5.2　测量方式多样化 9

小结 10

习题 10

第2章　信号的分类及频谱分析 11

2.1　信号的分类与描述 12

2.1.1　信号的分类 12

2.1.2　信号的时域描述和频域描述 16

2.2　周期信号与离散频谱 17

2.2.1 周期信号的傅里叶级数的三角函数展开 17

2.2.2　周期函数的奇偶特性 19

2.2.3　周期信号的傅里叶级数的复指数函数展开 21

2.2.4　傅里叶级数的复指数与三角函数展开的关系 23

2.2.5　周期信号的强度表述 27

2.3　瞬态信号与连续频谱 29

2.3.1　傅里叶变换 29

2.3.2　傅里叶变换的主要性质 32

2.3.3　几种典型信号的频谱 36

2.4　离散傅里叶变换 45

2.4.1 数字信号、模／数（A/D）转换和 数／模（D/A）转换 45

2.4.2　离散傅里叶变换的图解表示 47

2.4.3　频率混叠和采样定理 51

2.4.4　量化和量化误差 54

2.4.5　截断、泄漏和窗函数 55

小结 59

习题 60

第3章　测试系统的基本特性 63

3.1 系统的输入／输出与系统特性 64

3.1.1　理想测试系统——线性时不变系统 65

3.1.2　实际测试系统线性近似 67

3.2　测试系统的静态特性 67

3.2.1 灵敏度 67

3.2.2　非线性度 68

3.2.3　回程误差 69

3.3　系统动态特性的数学描述及其物理意义 69

3.3.1　传递函数 70

3.3.2　频率响应函数与频响曲线 71

3.3.3　权函数 74

3.3.4　测试系统中环节的串联与并联 74

3.4　系统实现动态测试不失真的频率响应特性 76

3.5　常见测试系统的频率响应特性 78

3.5.1　一阶系统 79

3.5.2　二阶系统 82

3.6　测试系统动态特性的测试 84

3.6.1　稳态响应法 85

3.6.2　脉冲响应法 86

3.6.3　阶跃响应法 87

3.7　组成测试系统应考虑的因素 89

小结 91

习题 92

第4章　常用传感器 95

4.1 概述 96

4.1.1　传感器的定义 96

4.1.2　传感器的分类及要求 97

4.2 电阻传感器 99

4.2.1 电位器 99

4.2.2　应变式电阻传感器 100

4.2.3　其他电阻传感器 105

4.3 电容传感器 108

4.3.1 电容传感器的变换原理 109

4.3.2 电容传感器的应用实例 112

4.4 电感传感器 113

4.4.1 可变磁阻式电感传感器 114

4.4.2　涡流式电感传感器 117

4.4.3　差动变压器式电感传感器 120

4.4.4　电感传感器的应用实例 121

4.5　磁电传感器 122

4.5.1 动圈式（动磁式）磁电传感器 122

4.5.2　磁阻式磁电传感器 124

4.6　压电传感器 125

4.6.1 压电效应 125

4.6.2 压电传感器及其等效电路 126

4.6.3　前置放大器 129

4.6.4　压电传感器的应用 130

4.7　磁敏传感器 133

4.7.1　半导体磁敏传感器（半导体霍尔元件） 133

4.7.2　磁敏传感器的应用 134

小结 136

习题 136

第5章　信号变换及调理 138

5.1 电桥 139

5.1.1　直流电桥 139

5.1.2　交流电桥 142

5.2　调制与解调 144

5.2.1 概述 144

5.2.2　调幅与解调测量电路 145

5.2.3　调频及解调测量电路 154

5.3　滤波器 157

5.3.1　滤波器的分类 157

5.3.2　理想滤波器 158

5.3.3 实际RC滤波器 160

5.3.4　恒带宽比滤波器和恒带宽滤波器 165

小结 168

习题 169

第6章　随机信号相关和功率谱分析 172

6.1 随机信号的基本概念 173

6.1.1 概述 173

6.1.2　随机信号的主要特征参数 174

6.2　幅值域分析 175

6.2.1　统计特征参数 175

6.2.2　概率密度函数 176

6.2.3　概率密度函数的工程应用 177

6.3　相关分析及其应用 179

6.3.1　相关的概念 179

6.3.2　相关系数与相关函数 179

6.3.3 自相关函数及其应用 181

6.3.4 互相关函数及其应用 185

6.4　功率谱分析及其应用 190

6.4.1 巴塞伐尔（Paseval）定理 190

6.4.2 功率谱分析及其应用 191

6.4.3　相干函数 195

小结 197

习题 197

第7章　记录及显示仪 199

7.1　概述 200

7.2　光线示波器 200

7.2.1　光线示波器的工作原理和结构组成 201

7.2.2　振动子特性 202

7.2.3 光线示波器的种类和选用 206

7.3 记录仪 206

7.3.1　笔式记录仪 207

7.3.2　磁带记录仪 209

7.3.3　新型记录仪 214

7.4　数字显示系统 216

小结 220

习题 220

第8章　机械振动测试与分析 222

8.1　概述 223

8.2　振动的基本知识 224

8.2.1 振动的分类 224

8.2.2 单自由度系统的受迫振动 225

8.2.3　多自由度系统振动 228

8.2.4　机械阻抗的概念 229

8.3　振动的激励 230

8.3.1　激振的方式 230

8.3.2　激振设备 232

8.4　测振传感器（拾振器） 236

8.4.1 常用测振传感器的类型 236

8.4.2　惯性式拾振器的工作原理 236

8.4.3　压电式加速度拾振器 238

8.4.4　选择测振传感器的原则 238

8.5　振动信号分析仪器 239

8.6　振动测试系统及数据处理实例 240

8.7　机械结构的固有频率和阻尼率估计 244

8.7.1 总幅值法 245

8.7.2　分量法 247

8.7.3 矢量法 249

小结 250

习题 250

第9章　现代测试技术 252

9.1　概述 253

9.2　现代测试系统的基本概念 253

9.3　现代测试系统的基本组成 256

9.4　现代测试系统的特点 257

9.5　虚拟测试仪器技术 258

9.5.1 虚拟仪器的含义及其特点 258

9.5.2　虚拟仪器的组成 259

9.5.3 虚拟仪器的典型单元模块 261

9.5.4　虚拟仪器的开发系统 262

9.5.5　虚拟仪器的应用 263

9.5.6　LabVIEW简介 264

9.6　智能仪器 265

9.6.1 智能仪器的工作原理 265

9.6.2　智能仪器的功能特点 266

9.6.3　智能仪器的发展概况 266

9.7　现代测试系统实例 267

小结 269

习题 269

参考文献 270