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绪论 1

第1章 信号及其描述 5

1.1 信号的分类 5

1.2 信号的描述 9

1.2.1 周期信号的描述 9

1.2.2 非周期信号的描述 14

1.2.3 随机信号的描述 20

1.3 几种典型信号的频谱 23

1.3.1 单位脉冲函数（δ函数）的频谱 23

1.3.2 矩形窗函数和常值函数的频谱 26

1.3.3 指数函数的频谱 26

1.3.4 符号函数和单位阶跃函数的频谱 27

1.3.5 谐波函数的频谱 28

1.3.6 周期单位脉冲序列的频谱 28

习题 29

第2章 信号的分析与处理 31

2.1 信号的时域分析 31

2.1.1 特征值分析 31

2.1.2 概率密度函数分析 34

2.2 信号的相关分析 37

2.2.1 相关系数 37

2.2.2 自相关分析 37

2.2.3 互相关分析 40

2.2.4 相关分析的应用 43

2.3 信号的频域分析 45

2.3.1 巴塞伐尔（Paseval）定理 45

2.3.2 功率谱分析及其应用 46

2.3.3 相干函数 52

2.3.4 倒谱分析 53

2.4 数字信号处理基础 57

2.4.1 数字信号处理的基本步骤 57

2.4.2 时域采样和采样定理 58

2.4.3 截断、泄漏和窗函数 60

2.4.4 频域采样与栅栏效应 63

2.4.5 DFT和FFT 65

习题 69

第3章 测试系统的特性 71

3.1 线性系统及其主要性质 71

3.2 测试系统的静态特性 73

3.2.1 非线性度 73

3.2.2 灵敏度 74

3.2.3 分辨力 74

3.2.4 回程误差 75

3.2.5 漂移 75

3.3 测试系统的动态特性 75

3.3.1 传递函数 75

3.3.2 频率响应函数 76

3.3.3 脉冲响应函数 77

3.3.4 环节的串联和并联 77

3.3.5 一阶和二阶系统的特性 78

3.4 测试系统在典型输入下的响应 82

3.5 实现不失真测试的条件 84

3.6 测试系统特性参数的测定 85

3.6.1 测试系统静态特性的测定 85

3.6.2 测试系统动态特性的测定 86

习题 88

第4章 常用传感器 90

4.1 传感器概述 90

4.1.1 传感器的分类 90

4.1.2 传感器技术的主要应用 91

4.1.3 传感器技术的发展趋势 92

4.2 传感器的选用 93

4.2.1 传感器的主要技术指标 93

4.2.2 传感器的选用原则 93

4.3 电阻式传感器 95

4.3.1 电阻应变式传感器 95

4.3.2 压阻式传感器 99

4.3.3 变阻式传感器 100

4.4 电感传感器 102

4.4.1 自感式传感器 102

4.4.2 互感式传感器 106

4.4.3 压磁式传感器 107

4.5 电容传感器 109

4.6 压电传感器 114

4.7 磁电传感器 116

4.7.1 磁电感应传感器 117

4.7.2 霍尔传感器 118

4.8 光电传感器 120

4.8.1 光电效应及光电器件 120

4.8.2 光电传感器的应用 122

4.9 光纤传感器 124

4.10 其他类型传感器 126

4.10.1 气敏传感器 126

4.10.2 湿度传感器 126

4.11 传感器在汽车上的综合应用 127

习题 129

第5章 信号的调理与记录 130

5.1 电桥 130

5.1.1 直流电桥 130

5.1.2 交流电桥 132

5.2 信号的放大与隔离 134

5.2.1 基本放大器 134

5.2.2 测量放大器 135

5.2.3 隔离放大器 136

5.3 调制与解调 138

5.3.1 幅值调制与解调 138

5.3.2 频率调制与解调 142

5.4 滤波器 145

5.4.1 滤波器分类 145

5.4.2 理想滤波器与实际滤波器 146

5.4.3 恒带宽比和恒带宽滤波器 150

5.4.4 无源滤波器与有源滤波器 152

5.4.5 数字滤波器 156

5.5 信号记录装置 157

5.5.1 磁光盘记录器 157

5.5.2 高速摄像仪 159

5.5.3 数字存储示波器 159

习题 162

第6章 现代测试系统 164

6.1 计算机测试系统的基本组成 164

6.1.1 多路模拟开关 164

6.1.2 A/D转换与D/A转换 165

6.1.3 采样保持（S/H） 169

6.1.4 多通道数据采集系统的组成方式 170

6.2 计算机测试系统的总线技术 170

6.2.1 总线的基本概念及其标准化 171

6.2.2 总线的通信方式 171

6.2.3 测控系统内部总线 172

6.2.4 测控系统外部总线 175

6.3 虚拟仪器 179

6.3.1 虚拟仪器的出现 180

6.3.2 虚拟仪器的硬件系统 181

6.3.3 虚拟仪器的软件系统 182

6.3.4 基于LabVIEW的虚拟仪器示例 182

6.3.5 虚拟仪器的发展趋势 184

6.4 网络化测试仪器 184

6.4.1 基于现场总线技术的网络化测控系统 185

6.4.2 面向Internet的网络测控系统 186

6.4.3 网络化测试仪器与系统实例 187

习题 189

第7章 振动的测量 190

7.1 振动的基础知识 190

7.1.1 振动的类型及其表征参数 190

7.1.2 单自由度系统的受迫振动 192

7.2 振动的激励与激振器 194

7.2.1 振动的激励 194

7.2.2 激振器 196

7.3 振动测量与测振传感器 200

7.3.1 常用测振传感器 200

7.3.2 振动量的测量 208

7.3.3 机械振动参数的估计 210

7.3.4 测振装置的校准 215

7.4 位移的测量 216

7.4.1 位移测量与测量传感器 216

7.4.2 位移测量应用实例 218

习题 221

第8章 噪声的测量 222

8.1 噪声测量的主要参数 222

8.1.1 声压与声压级 222

8.1.2 声强与声强级 223

8.1.3 声功率及声功率级 223

8.1.4 多声源的噪声强度 224

8.2 噪声的分析方法与评价 225

8.2.1 噪声的频谱分析 225

8.2.2 噪声的响度分析及评价 226

8.3 噪声测量仪器 230

8.3.1 传声器 230

8.3.2 声级计 231

8.3.3 声级计的校准 232

8.4 噪声测量及其应用 232

8.4.1 噪声测量应注意的问题 232

8.4.2 声功率的测量和计算 234

8.4.3 噪声诊断的应用 235

习题 236

第9章 力、扭矩、压力的测量 237

9.1 力的测量 237

9.1.1 应力、应变的测量 237

9.1.2 力的测量装置 242

9.2 扭矩的测量 247

9.2.1 应变式扭矩测量 248

9.2.2 压磁式扭矩测量 251

9.2.3 磁电感应式扭矩测量 251

9.2.4 光电式扭矩测量 252

9.3 压力的测量 252

9.3.1 压力测量弹性元件 252

9.3.2 压力测量装置 255

习题 256

第10章 温度的测量 258

10.1 温度标准和测量方法 258

10.1.1 温度的测量方法 258

10.1.2 温标及其传递 259

10.2 热电偶温度计 261

10.2.1 热电效应和热电偶 261

10.2.2 热电偶基本定律 263

10.2.3 标准化热电偶 264

10.3 热电阻温度计 268

10.3.1 金属电阻温度计 268

10.3.2 半导体热敏电阻 270

10.4 非接触式测温法 271

10.4.1 全辐射温度计 272

10.4.2 光学高温计和光电高温计 273

10.4.3 比色高温计 274

10.4.4 红外测温 274

习题 275

第11章 流量的测量 276

11.1 容积式流量计 276

11.1.1 椭圆齿轮流量计 276

11.1.2 腰轮转子流量计 277

11.1.3 齿轮流量计 278

11.2 压差式流量计 279

11.2.1 压差式流量计的计算公式 279

11.2.2 节流装置 280

11.3 流体阻力式流量计 280

11.3.1 转子流量计（浮子流量计） 280

11.3.2 靶式流量计 281

11.4 速度式流量计 283

11.4.1 涡轮流量计 283

11.4.2 超声波流量计 284

11.4.3 电磁流量计 286

习题 287

第12章 测量误差理论与数据处理 288

12.1 测量误差的基本理论 288

12.1.1 测量误差的定义及其表示法 288

12.1.2 测量误差的分类 289

12.1.3 有效数字和数据舍入运算规则 291

12.1.4 测量结果的评价 292

12.2 测量误差的影响及其消除 292

12.2.1 随机误差的统计特性与分析处理 292

12.2.2 系统误差的发现与消除方法 295

12.2.3 疏失误差的消除方法与判别准则 299

12.3 数据处理的一般方法 302

12.3.1 最小二乘法 303

12.3.2 回归分析 307

习题 312

附录 实验指导原则 314

常用术语（词汇）中英文对照表 316

参考文献 323