传感器与测试技术PDF电子书下载

第1章　测试系统的构成 1

1.1　测试技术的任务和重要性 1

1.2　测试系统的构成 2

1.3　测试标准体系 6

习题与思考题 7

第2章　测试系统的基本特征 8

2.1　测试系统的主要特性 8

2.2　测试系统的静态特性 9

2.2.1　静态传递方程与定度曲线 9

2.2.2　灵敏度 10

2.2.3　线性度 10

2.2.4　回程误差 11

2.2.5　稳定性 11

2.3　测试系统的动态特性 12

2.3.1　测试系统动态传递特性的时域描述 12

2.3.2　测试系统动态传递特性的频域描述 13

2.3.3　测试系统动态特性参数的识别 14

2.4　测试系统不失真传递信号的条件 18

2.5　测试系统的抗干扰 19

习题与思考题 22

第3章　传感器定义及分类 23

3.1　传感器的定义 23

3.2　传感器的组成 24

3.3　传感器的分类 25

习题与思考题 25

第4章　常规传感器原理及应用 26

4.1　电阻式传感器 26

4.1.1 电位器式电阻传感器 26

4.1.2　应变片式电阻传感器 32

4.2　电感式传感器 43

4.2.1　自感式传感器 43

4.2.2　差动变压器式传感器 49

4.2.3　电涡流式传感器 52

4.2.4　感应同步器 55

4.3　电容式传感器 58

4.3.1　工作原理和结构类型 58

4.3.2　转换电路 63

4.3.3　电容式传感器的应用 65

4.4　压电式传感器 68

4.4.1　压电效应 68

4.4.2　压电传感器的等效电路和测量电路 70

4.4.3　压电式传感器的应用 72

4.5　磁电式传感器 74

4.5.1　磁电感应式传感器工作原理 75

4.5.2　磁电感应式传感器基本特性 76

4.5.3　磁电感应式传感器的测量电路 78

4.5.4　磁电感应式传感器的应用 78

4.6　热电式传感器 79

4.6.1　热电偶温度传感器 80

4.6.2　热电阻温度传感器 86

4.6.3　热敏电阻温度传感器 90

4.7　光电传感器 93

4.7.1　光源与光的特性 94

4.7.2　光电效应 94

4.7.3　光电式传感器的类型 101

4.7.4　光电编码器 103

4.7.5 固态图像传感器（CCD） 105

4.8　霍尔式传感器 107

4.8.1　霍尔效应 107

4.8.2　霍尔元件结构及测量电路 109

4.8.3　霍尔元件基本特性 110

4.8.4　霍尔式传感器的应用 112

习题与思考题 114

第5章　新型传感器原理及应用 116

5.1　激光传感器 116

5.1.1　激光产生的原理 116

5.1.2　激光的特性 117

5.1.3　激光器及其特性 117

5.1.4　激光探测器的应用 118

5.2　光纤传感器 119

5.2.1　光纤的结构 120

5.2.2　传光原理 121

5.2.3　光纤的种类 121

5.2.4　光纤传感器分类 122

5.2.5　光纤传感器的应用 124

5.2.6　光纤传感器的发展趋势 125

5.3　智能传感器 126

5.3.1　概述 126

5.3.2　智能传感器实现的途径 128

5.3.3　智能传感器的发展前景 131

5.4　MEMS传感器 133

习题与思考题 135

第6章　传感器的发展趋势及选用原则 136

6.1　传感器的发展现状 136

6.2　传感器的发展趋势 137

6.3　传感器改善性能的途径 138

6.4　传感器选用原则 139

习题与思考题 141

第7章　信号分析基础 142

7.1　信号的分类 142

7.1.1　信号的概念及其描述方法 142

7.1.2　信号分类 143

7.2　信号分析中的常用函数 145

7.2.1　正弦信号 145

7.2.2　单位冲激信号（δ函数） 146

7.2.3　单位阶跃函数 147

7.2.4　sinc（t）函数 147

7.3　信号的时域分析 148

7.3.1　均值 148

7.3.2　均方值 148

7.3.3　方差 148

7.3.4　波形图 149

7.4　信号的幅值域分析 149

7.4.1　概率密度函数 149

7.4.2　概率分布函数 150

7.4.3　直方图分析 150

7.5　信号的频域分析 151

7.5.1　频域分析中的基本概念 152

7.5.2　周期信号的频谱 154

7.5.3　非周期信号的频谱 158

7.5.4　随机信号的频谱 167

7.5.5　频域分析的应用 170

7.6　信号的相关分析 171

7.6.1　相关函数 171

7.6.2　相关函数的性质及物理含义 172

7.6.3 随机信号的相关函数与其频谱的关系 174

7.7　卷积及卷积定理 174

7.7.1　卷积的定义 174

7.7.2　卷积定理 175

7.8　时频联合分析方法简介 177

7.8.1　短时傅里叶变换 177

7.8.2　小波分析 178

习题与思考题 180

第8章　信号调理 182

8.1　放大电路 182

8.1.1　反相放大器 183

8.1.2　同相放大器 183

8.1.3　差动放大器 183

8.1.4　交流放大电路 184

8.1.5　电荷放大器 185

8.1.6　测量放大器 186

8.1.7　隔离放大器 187

8.2　电桥 187

8.2.1　直流电桥 187

8.2.2　交流电桥 190

8.3　调制与解调 191

8.3.1　调制的类型 191

8.3.2　调幅及其解调 192

8.4　滤波器 195

8.4.1　滤波器的分类 195

8.4.2　理想滤波器 196

8.4.3　实际滤波器 196

8.4.4　无源滤波器 197

8.4.5　有源滤波器 199

习题与思考题 200

第9章　数字信号处理 202

9.1　数据采集 202

9.1.1　数据采集系统的基本组成 202

9.1.2　数据采集系统的主要性能指标 204

9.1.3　采样过程与采样定理 205

9.2　离散傅里叶变换 211

9.2.1　离散傅里叶变换（DFT） 211

9.2.2　快速傅里叶变换（FFT） 212

9.3　DFT变换过程中的问题 213

9.3.1　FFT的谱分析极限 213

9.3.2　频率混叠现象及其抑制 214

9.3.3　信号的截断与泄漏 216

9.3.4　常用窗函数及其特性 219

习题与思考题 220

第10章　振动测试 221

10.1　振动测试方法 221

10.1.1　振动测试基本方法 221

10.1.2　测振系统的定度和校准 236

10.1.3　测试方案的制订和测试系统的选择 238

10.2　机械阻抗测试系统 242

习题与思考题 244

第11章　噪声测试 245

11.1　噪声测试方法 245

11.1.1　声学基本概念 245

11.1.2　噪声的物理度量 246

11.1.3　多声源噪声级合成、扣除和平均 248

11.1.4　噪声的频谱分析 252

11.1.5　噪声的主观评价 253

11.2　噪声测量仪器及应用 257

11.2.1　传声器 257

11.2.2　声压测量仪器 259

11.2.3　声强测量 261

习题与思考题 263

第12章　机械参量测试 265

12.1　转速、扭矩与功率测试 265

12.1.1　转速测量 265

12.1.2　扭矩测量技术 270

12.1.3　功率测量 274

12.2　应力应变测试 279

12.2.1　应变测量技术 279

12.2.2　应力测量 284

12.3　流量压力测量 285

12.3.1　流量测量概述 285

12.3.2　流量测量传感器 285

12.3.3　压力测量技术 291

第13章　传感器在工业中的应用 298

13.1　传感器在工业机器人中的应用 298

13.1.1　零位和极限位置的检测 299

13.1.2　位移量的检测 299

13.1.3　速度、加速度的检测 300

13.1.4　外部信息传感器在电弧焊机器人中的应用 301

13.2　传感器在CNC机床与加工中心中的应用 303

13.2.1　传感器在位置反馈系统中的应用 303

13.2.2　传感器在速度反馈系统中的应用 304

13.2.3　传感器在位置检测中的应用 305

13.3　传感器在三坐标测量机中的应用 306

13.3.1 三坐标测量机的传感检测系统 306

13.3.2　三坐标测量机的测量探头 307

13.4　传感器在汽车机电一体化中的应用 309

13.4.1　汽车用传感器 311

13.4.2　传感器在发动机中的典型应用 315

13.4.3　传感器在汽车空调系统中的应用 318

13.4.4　公路交通用传感器 319

13.5　传感器在炼钢转炉监测中的应用 322

习题与思考题 324

参考文献 325