农业工程测试系统设计与应用PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 测试的意义 1

1.2 测试方法和测试系统的组成 2

1.3 测试技术的发展 2

1.3.1 传感器技术 2

1.3.2 计算机测试技术 3

1.4 测量误差概念 3

1.5 课程内容 4

第2章 常用传感器原理与应用 5

2.1 电位器式位移传感器 5

2.1.1 典型电位器式位移传感器 5

2.1.2 电位器式位移传感器的负载特性及非线性误差 8

2.2 电阻应变式传感器 10

2.2.1 金属电阻应变片 10

2.2.2 半导体应变片 12

2.2.3 应变片的主要参数和工作特性 12

2.2.4 电阻应变片的应用 15

2.2.5 转换电路 16

2.2.6 电阻应变式位移传感器 16

2.3 电感式传感器 17

2.3.1 自感式传感器 17

2.3.2 差动变压器式传感器 19

2.3.3 电涡流式传感器 24

2.3.4 感应同步器系统 28

2.4 电容式传感器 33

2.4.1 工作原理 33

2.4.2 电容式位移传感器 35

2.4.3 电容式传感器信号处理电路 37

2.5 压电式传感器 41

2.5.1 压电效应 41

2.5.2 压电材料及其特性 41

2.5.3 等效电路 43

2.5.4 测量电路 44

2.5.5 压电变换器 44

2.6 磁敏传感器 45

2.6.1 霍尔元件 45

2.6.2 磁敏电阻 46

2.6.3 磁敏管 47

2.6.4 霍尔式微量位移传感器 47

2.6.5 振弦式位移传感器 49

2.6.6 磁阻式位移传感器 49

2.6.7 磁栅式位移测量系统 50

2.7 光电式传感器 51

2.7.1 光敏电阻 52

2.7.2 光电池 52

2.7.3 光敏晶体管 52

2.7.4 固体图像传感器 53

2.8 光栅位移测量系统 55

2.8.1 光栅的结构和分类 55

2.8.2 莫尔条纹 55

2.8.3 辨向电路 57

2.9 光纤位移测量系统 59

2.9.1 功能型光纤传感器 59

2.9.2 反射式光纤位移传感器 61

2.9.3 光电转换及放大电路 62

2.10 轴角编码器 62

2.10.1 绝对式编码器 63

2.10.2 增量式编码器 64

2.11 超声波测距系统 65

2.12 集成传感器 65

第3章 信号变换与处理 68

3.1 测量电路 68

3.1.1 电位计式电路 68

3.1.2 电桥电路 69

3.2 信号的放大 77

3.3 滤波器 79

3.3.1 滤波器的分类及基本参数 79

3.3.2 RC滤波器 81

3.3.3 有源滤波器 82

3.4 调制与解调 85

3.4.1 调幅及其解调 86

3.4.2 调频及其解调 89

第4章 测试信号分析 91

4.1 信号及分类 91

4.1.1 确定性信号 91

4.1.2 随机信号 92

4.1.3 连续信号和离散信号 92

4.1.4 能量信号和功率信号 92

4.2 周期信号与离散频谱 93

4.2.1 傅里叶级数与周期信号的频谱 93

4.2.2 傅里叶级数的复指数函数展开式 96

4.3 傅里叶变换及非周期信号的频谱 98

4.3.1 傅里叶变换（FT-Fourier Transform） 98

4.3.2 傅里叶变换的性质及应用 100

4.3.3 典型信号的频谱 103

4.4 数字信号处理 106

4.4.1 模拟信号的离散化 106

4.4.2 离散傅立叶变换（DFT） 108

第5章 测试系统特性 110

5.1 测试装置与线性系统 110

5.1.1 测试装置的基本要求 110

5.1.2 线性系统及其主要性质 111

5.2 测试系统的静态特性 112

5.2.1 线性度 112

5.2.2 灵敏度 113

5.2.3 回程误差（滞后） 113

5.2.4 其他表征测试系统的指标 114

5.3 测试系统的动态特性 115

5.3.1 测试系统动态特性的描述方法 115

5.3.2 测试系统的动态特性 118

5.3.3 测试系统动态特性的测定 124

5.3.4 测试环节的联接 126

5.4 实现不失真测试的条件 128

第6章 应变片测试技术 131

6.1 应变测试系统 131

6.1.1 应变片测试系统类型 131

6.1.2 电阻应变仪 134

6.1.3 信号记录仪器 138

6.2 测试系统标定 141

6.2.1 测试系统静态特性标定基本概念 141

6.2.2 电阻应变测试系统的静态特性标定 141

6.2.3 测试系统的动态特性标定 145

6.3 典型载荷的布片和接桥 147

6.3.1 单向拉伸（压缩）载荷的测量 148

6.3.2 弯曲载荷的测量 149

6.3.3 试件同时受拉伸（压缩）及弯曲载荷的测量 149

6.3.4 剪力的测量 150

6.3.5 扭矩的测量 151

6.3.6 平面应力场的测量——应变花 152

6.4 应变片传感器设计 153

6.4.1 应变片传感器工作原理和特性 153

6.4.2 传感器结构设计 156

6.5 扭矩测试与信号传递 162

6.5.1 扭矩的测量 162

6.5.2 扭矩信号传输与集流环 169

6.6 农业机械悬挂机组测试方法 174

6.6.1 悬挂杆测力法 175

6.6.2 悬挂销测力法 178

6.6.3 框架式悬挂测力装置 181

6.6.4 犁体六分力测量 183

第7章 振动测试技术 189

7.1 概述 189

7.2 机械振动测试系统 190

7.2.1 振动基本参数测量系统组成 191

7.2.2 振动测量系统仪器的选用 191

7.2.3 结构和部件的动态特性测试系统 198

7.2.4 激振方式 198

7.2.5 常用激振器 200

7.3 测振传感器 202

7.3.1 测振传感器分类 202

7.3.2 惯性式测振传感器的力学原理 203

7.3.3 磁电式速度传感器 206

7.3.4 压电式加速度传感器 207

7.3.5 应变式加速度传感器 208

7.4 手把和座椅振动特性的测量与评价方法 209

7.4.1 手扶拖拉机手把振动测定及评价法 209

7.4.2 座椅振动测量及评价方法 211

第8章 过程参量测试 214

8.1 温度测试方法 214

8.1.1 基本概念 214

8.1.2 常用温度传感器 215

8.2 压力的测量 220

8.2.1 弹性压力敏感元件 221

8.2.2 常用压力传感器 222

8.3 流量的测量 225

8.3.1 概述 225

8.3.2 常用流量计 225

第9章 现代测试技术 230

9.1 数据采集系统概述 230

9.1.1 数据采集系统的基本组成 231

9.1.2 数据采集与分析系统的主要性能指标 233

9.2 数据采集系统设计 234

9.2.1 数据采集系统设计的一般步骤 234

9.2.2 系统A/D通道的确定 237

9.3 干扰及抑制方法 243

9.3.1 干扰源 243

9.3.2 干扰的作用方式 244

9.3.3 抑制干扰的措施 244

9.4 虚拟仪器 246

9.4.1 虚拟仪器的出现 246

9.4.2 虚拟仪器的分类 247

9.4.3 虚拟仪器硬件系统 249

9.4.4 虚拟仪器软件系统 249

9.5 LabVIEW软件 250

9.5.1 概述 250

9.5.2 数据采集 269

9.5.3 仪器控制 279

9.5.4 分析软件 289

9.5.5 实用工具软件包 297

附录：农业工程测试技术实验 301

实验1 电阻应变片贴片工艺实践 301

实验2 测试系统调试与标定 302

附录2-1 YD-15动态电阻应变仪型使用说明 303

附录2-2 Y6D-2动态电阻应变仪使用简介 304

附录2-3 SC-19型光线示波器使用说明 304

实验3 测试系统综合实验 306

实验4 农机载荷监测虚拟仪器系统 307

附录4-1 DH3817动静态应变测试系统使用方法 308

主要参考文献 316