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第一章 检测系统的基本特性 1

第一节 检测系统的组成 1

第二节 检测系统的数学模型 1

第三节 检测系统的静态特性及其性能指标 3

一、检测系统的静态特性 3

二、检测系统的静态性能指标 4

第四节 检测系统的动态特性及其性能指标 11

一、概述 11

二、检测系统的动态误差 11

三、常见检测系统的动态特性 11

四、检测系统的动态性能指标 17

五、主要动态性能参数的测定 19

习题与思考题 21

第二章 测量误差分析与数据处理 23

第一节 测量误差的分类与测量结果的评定 23

一、研究测量误差的目的 23

二、误差的来源 23

三、测量误差的分类 23

四、测量结果的评定 25

第二节 随机误差的估算方法 26

一、样本均值与标准偏差 26

二、置信区间与置信概率 31

三、测量结果的正确表示 32

四、按t分布处理时的计算 33

五、不等精度的测量 34

第三节 粗差的判别与坏值的舍弃 35

一、莱以特准则（或3σ准则） 36

二、格拉布斯准则 36

第四节 处理系统误差的一般方法 37

一、系统误差的分类 37

二、判断系统误差的方法 37

三、减小和消除系统误差的方法 38

四、系统误差的估计方法 41

第五节 误差的传递 42

一、函数系统误差的传递 42

二、函数随机误差的传递 44

第六节 误差的合成 45

一、随机误差的合成 45

二、系统误差的合成 45

三、系统误差与随机误差的合成 46

第七节 测量数据处理 47

一、有效数字与科学记数 47

二、等精度测量结果的数据处理步骤 49

三、最小二乘法原理 52

四、曲线的拟合 52

五、经验公式的选择与检验 53

第八节 随机过程及其数据处理 55

一、随机过程及其特征量 55

二、平稳随机过程 59

三、随机数据处理的一般步骤 63

习题与思考题 64

第三章 信号分析基础 66

第一节 正交函数集及信号分析 66

一、正交函数集及傅氏级数复数表达式 66

二、非周期与周期信号的傅氏变换 68

三、离散信号的分析 70

四、离散信号（序列）的频谱与其Z变换的关系 71

第二节 离散傅氏变换（DFT） 72

一、非周期信号的离散傅氏变换 72

二、周期信号的离散傅氏变换 76

三、离散傅氏变换的基本性质 78

四、功率谱、振幅谱及相位谱 80

五、离散傅氏变换与Z变换的关系 80

六、快速傅氏变换（FFT） 81

第三节 沃尔什函数和沃尔什—阿达马变换 83

一、沃尔什函数集 83

二、用沃尔什函数集分解信号—沃尔什级数 86

三、阿达马编号的沃尔什—阿达马变换（WHT）ff 87

习题与思考题 88

第四章 模拟及数字滤波器 90

第一节 模拟滤波器的基本概念 90

一、基本概念及理想滤波器 90

二、低通模拟滤波器设计的一般方法 92

第二节 巴特沃思低通滤波器的设计 94

第三节 切比雪夫低通滤波器的设计 97

第四节 模拟滤波器的原型变换 103

一、低通到高通的变换 103

二、低通到带通的变换 104

三、低通到带阻的变换 106

第五节 数字滤波器概述 108

第六节 无限冲激响应数字滤波器（IIR）的设计 109

一、冲激响应不变法 109

二、双线性变换法 111

第七节 有限冲激响应数字滤波器（FIR）的设计 114

一、FIR数字滤波器的线性相位特性 114

二、FIR数字滤波器的设计——“窗口法” 116

第八节 从低通原型模拟滤波器到高通、带通和带阻数字滤波器的变换 122

一、高通数字滤波器设计 122

二、带通数字滤波器设计 124

三、带阻数字滤波器设计 125

习题与思考题 126

第五章 传感器 127

第一节 传感器的基本概念 127

一、传感器的分类及要求 127

二、传感器的基本结构型式 128

三、传感器的发展趋势 129

第二节 常用传感器 129

一、电阻式传感器 130

二、电感式传感器 134

三、电容式传感器 137

四、压电式传感器 140

五、磁电式传感器 144

六、热电偶传感器 145

七、光电式传感器 150

八、霍尔式传感器 152

九、红外探测器 154

十、激光器 156

十一、超声换能器 158

第三节 几种新型传感器 159

一、光纤传感器 159

二、薄膜传感器 164

三、智能化传感器 167

习题与思考题 169

第六章 非电量基本参数的检测方法 171

第一节 力和转矩的测量 171

一、力的测量 171

二、转矩的测量 180

第二节 位移和厚度的测量 183

一、位移的测量 183

二、厚度的测量 191

第三节 运动速度、加速度和振动的测量 193

一、运动速度的测量 193

二、加速度的测量 194

三、振动的测量 197

第四节 转速的测量 200

一、接触式转速仪 201

二、测速发电机 201

三、光电式转速表 201

四、频闪转速表 203

第五节 噪声的测量 203

一、概述 203

二、声学中的基本物理量 204

三、噪声的主观评价 205

四、噪声的测量系统 206

五、声功率的测量 209

六、噪声测量要求 210

第六节 温度的测量 211

一、概述 211

二、热电阻测温系统 212

三、热电偶测温系统 215

四、非接触式测温 217

第七节 压力的测量 220

一、概述 220

二、压力测量仪表 220

第八节 流量的测量 222

一、概述 222

二、差压式流量计 223

三、转子流量计 227

四、靶式流量计 228

五、电磁流量计 228

六、超声波流量计 229

第九节 物位的测量 231

一、概述 231

二、直读式玻璃液位计 231

三、浮力式液位计 231

四、电容式液位计 232

五、声波式物位计 233

六、光学物位计 233

第十节 成分的测量 235

一、概述 235

二、热导式气体分析仪 235

三、电化学式分析仪 237

四、磁式氧分析仪 238

五、光学吸收式分析仪 240

六、安全报警用自动分析仪 241

习题与思考题 242

第七章 微弱信号检测 243

第一节 微弱信号检测概述 243

第二节 频域的窄带化处理（锁相放大法） 243

一、锁相放大器的构成原理 243

二、锁相放大器中的信号相关原理 244

三、相敏检波的信号频谱迁移与窄带滤波抑制噪声 245

四、等效噪声带宽与信噪比的改善 246

五、正交矢量型锁相放大器 249

六、锁相放大器的应用 249

第三节 时域信号的取样平均处理（取样积分器） 250

一、定点式取样积分器 251

二、扫描式取样积分器 252

三、数字多点平均器 253

习题与思考题 255

第八章 抗干扰技术 256

第一节 干扰的类型及产生 256

一、干扰的类型 256

二、干扰的产生 257

三、固有干扰源 258

四、干扰叠加和信噪比 258

第二节 干扰信号的基本输入方式 259

一、静电电容耦合 259

二、电磁耦合（电感性耦合） 260

三、电阻耦合（漏电流耦合） 261

四、共阻抗耦合 261

五、差模干扰（串模干扰，正态干扰） 262

六、共模干扰（同相干扰，对地干扰） 263

七、共模干扰抑制比 264

第三节 常用的干扰抑制措施 264

一、屏蔽 264

二、接地 265

三、浮置（浮接、浮空） 267

四、滤波器 268

习题与思考题 269

第九章 微机在检测技术中的应用 270

第一节 微机检测系统概述 270

一、信号输入通道的基本结构 270

二、数据输出通道的基本结构 272

第二节 信号变换电路 273

一、差动、可编程和隔离放大电路 273

二、交—直流电量变换电路 275

三、峰值检测电路 280

四、非线性函数拟合变换电路 280

第三节 采样／保持电路 282

一、采样／保持电路的主要特性参数 282

二、采样／保持器的典型电路 283

第四节 多路转换开关电路 284

第五节 模拟／数字转换器及其误差 286

一、A/D转换电路的型式 286

二、A/D转换器的转换误差 287

第六节 模拟／数字转换器的双极性扩展电路 289

一、双极性二进制数码 289

二、偏置码双极性扩展电路 290

三、符号—数值码双极性扩展电路 292

第七节 微机的A/D转换及D/A转换接口技术 293

一、微型机的总线 293

二、微机对外部设备的寻址方式 298

三、输入输出的控制方式 300

四、A/D转换器与微处理器的接口方法 302

五、D/A转换器与微处理器的接口方法 304

六、数字信号与微处理器的接口方法 306

七、串行接口方法 306

第八节 微机测试系统的设计 308

一、设计任务 308

二、输入通道电路的设计分析 310

三、软件程序设计 312

第九节 微机检测系统实例——中频电源供电参数智能测试仪 314

第十节 单片计算机在检测技术中的应用 316

一、MCS-51数据采集和显示系统 318

二、高精度双斜积分型A/D转换电路 318

三、8098单片机组成的工频相位测量系统 320

四、MCS-96单片机在路面平整度测定仪中的应用 322

习题与思考题 324

参考文献 325