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导论 1

0-1 测试技术的功用和测试方法 1

一、测试技术的功用 1

前言 1

二、测量原理和测量方法 2

0-2 测试技术的发展方向 3

一、测试技术朝着高精度、小型化和智能化方向发展 3

二、测试技术朝着研制新型传感器方向发展 3

0-3 测试系统的组成及其主要技术指标 3

一、测试系统的组成 3

二、典型测试系统实例 7

三、测试系统的主要技术指标 9

0-4 测试信号的分类及其描述方法（变量域） 11

一、周期信号的频谱——傅里叶级数的三角函数展开式 12

0-5 周期信号的描述 12

二、傅里叶级数的复指数展开式 15

三、周期信号的特征参数 17

0-6 非周期信号的描述 18

一、傅里叶变换 18

二、典型信号的频谱 20

三、傅里叶变换的基本性质 23

第一章 测试技术理论基础 27

1-1 测试系统的线性化 27

1-2 测试系统的静态特性 28

一、静态方程和定度曲线 28

二、静态特性的主要参数 29

1-3 测试系统的动态特性 30

一、传递函数H（s） 30

二、频率响应函数H（jω）；H（jω）与H（s）的关系和区别 31

三、一阶、二阶系统的H（s）和H（jω） 33

四、测试系统在典型输入时的动态特性 39

1-4 测试系统实现信号不失真传递的条件 42

1-5 信号模拟转换电路 43

一、调制与解调 43

二、谐振电路 46

三、滤波器 48

第二章 信号的显示与记录仪器 55

2-1 显示与记录仪器的分类 55

2-2 磁电系指针式仪表 55

一、记录仪器的分类及其特点 56

二、基本组成与测量原理 56

三、动圈测量机构 57

一、可动线圈笔式记录仪 60

2-3 笔式记录仪 60

二、自动平衡式记录仪 63

三、X-Y记录仪 64

2-4 光线示波器 64

一、光线示波器的结构和工作原理 64

二、光学系统和时标系统 67

三、振动子的静态与动态特性 67

四、光线示波器的特点及注意事项 70

2-5 磁带记录器 73

一、基本结构和工作原理 73

二、磁带记录器的记录方式 76

三、磁带记录器的应用 79

2-6 数字、符号显示器 80

二、液晶显示器 81

2-7 图象显示器——阴极射线管（CRT） 83

第三章 位移测量 87

3-1 概述 87

一、电位器的结构与分类 88

二、线性电位器的工作原理、理想空载特性和灵敏度 88

3-2 电位器式位移传感器 88

三、线性电位器的空载特性曲线、线性度和分辨率 89

四、电位器的负载特性、特性曲线和负载误差 90

五、电位器式传感器的组合应用 91

3-3 电感式位移测量系统 92

一、单磁路电感式传感器 92

二、差动式电传感器 93

三、差动变压器式传感器 95

四、差动变压器式电感传感器的应用实例 97

3-4 电涡流式位移测量系统 99

一、工作原理与特性分析 99

二、电涡流强度与透穿深度 100

三、低频透射式电涡流传感器 101

四、电涡流传感器的结构、测量电路和应用 101

一、电容式传感器的工作原理和类型 105

二、变极距型电容传感器的特性 105

3-5 电容式位移测量系统 105

三、电容传感器的输出测量电路 107

3-6 霍尔式位移传感器 109

一、霍尔元件和霍尔效应 109

二、霍尔元件的电磁特性 109

三、霍尔元件的误差及其补偿方法 110

四、霍尔式传感器的应用 112

3-7 感应同步器位移测量系统 113

一、感应同步器的结构与分类 114

二、感应同步器的工作原理 116

三、感应同步器的信号处理方式 117

四、感应同步器位移测量系统简介 118

3-8 磁栅位移测量系统 119

一、磁栅的类型和结构 119

二、静态磁头工作原理与信号处理方式 120

三、应用实例－钢丝绳测长仪 121

3-9 计量光栅位移测量系统 122

一、计量光栅的分类与结构 122

二、光栅传感器的组成和工作原理 123

三、莫尔条纹测量位移的原理和特点 124

3-10 光导纤维位移测量系统 125

一、光导纤维的结构和传输原理 126

二、光导纤维位移（压力）传感器测量原理 126

三、光纤微弯曲位移（压力）传感器 127

4-1 应变与应力测量 128

一、电阻丝的电阻应变效应 128

第四章 应变、应力、力和称重的测量 128

二、应变片的特性及其工作参数 130

三、应变片的种类与结构特点 133

四、应变片的测量电路 134

五、测量各种载荷时应变片的排列和接桥 141

六、静、动态电阻应变仪 145

4-2 力和称重的测量 151

一、应变片式测力传感器的结构和工作原理 151

七、几种新型、高水平动态应变仪简介 151

二、压磁式测力传感器及其应用 160

三、测力称重传感器的标定 163

四、切削力的测量及其测力仪 164

4-3 测力称重电子秤 166

一、皮带电子秤与散粒物料的连续自动计量 166

二、电子轨道秤（衡） 168

三、吊车电子秤 169

四、SPM-1型自动光测力学分析仪 170

第五章 压力与真空测量 171

5-1 压力测量的基本概念 171

一、压力的定义和名称 171

二、压力的计量单位 171

三、压力与真空的划分 172

四、压力测量系统的分类 173

5-2 液柱式压力计和负荷式压力计 173

一、液柱式压力计 173

二、负荷式压力计 178

5-3 机械弹性式开环压力测量系统 180

一、半导体发光二极管（LED） 180

一、弹簧管（波登管）压力表 181

二、圆图式压力记录仪 183

三、膜片式压力表 183

四、膜盒式压力表 185

五、波纹管式压力表 185

5-4 压力传感器式开环压力测量系统 185

一、电位器式压力传感器 186

二、应变式压力传感器 187

三、压阻式压力传感器 190

四、电涡流式压力传感器 193

五、电容式压力传感器 194

六、压电式压力传感器 194

七、霍尔式压力传感器 195

5-5 伺服式闭环压力测量系统 196

一、位置反馈式压力测量系统 196

二、力反馈式压力测量系统 199

一、压缩式真空计（麦氏－Meleod真空计） 202

5-6 真空测量 202

二、导热式真空计 203

三、电离式真空计 203

5-7 压力测量系统的标定 204

一、压力测量系统的静态标定 204

二、压力测量系统的动态标定 204

第六章 温度和湿度测试 208

6-1 概论 208

一、温度测量的一般概念 208

二、温度测量方法与分类 208

三、温标及温度标准的传递 209

6-2 膨胀式温度计和压力式温度计 211

一、膨胀式温度计 211

二、压力式温度计 212

6-3 电阻温度计 213

一、概述 213

二、热电阻材料和常用热电阻 214

三、半导体热敏电阻 215

一、概述 216

6-4 热电偶温度计 216

四、热电阻温度计的测量电路 216

二、热电偶工作原理 217

三、热电偶基本定律 218

四、热电偶材料和种类 218

五、常用热电偶和特殊热电偶结构 220

六、热电偶冷端补偿 221

七、热电偶测量电路 223

八、热电偶的校验 224

九、热电偶测温误差分析 225

一、辐射测温法的物理基础 226

6-5 辐射式温度计 226

二、全辐射高温计 227

三、光学高温计 229

四、比色温度计 232

6-6 测温实例 233

一、被车削的工件和刀具接触处温度测量 233

二、感应加热工作温度的测量 234

6-7 湿度测量 234

一、概述 234

三、干湿球湿度计 235

二、毛发温度计 235

四、电阻湿度计 236

五、电容湿度计 237

第七章 流量测量 239

7-1 流体流量测量的基本知识 239

一、流体流量的定义与单位 239

二、流体的物理性质及基本关系式 240

7-2 常见流量计及其测试系统 243

一、流量计分类、参数及选用原则 243

二、浮子流量计 246

三、容积式流量计 250

四、涡轮流量计 253

五、节流式（压差）流量计 255

六、电磁流量计 257

七、靶式流量计 259

八、超声流量计 260

九、质量流量计 262

7-3 流量仪表的校验与标定 264

一、测速原理 266

8-1 速度、转速、加速度测量原理及测试仪表 266

第八章 速度、加速度及机械振动测试 266

二、测速仪表与仪器 271

三、转速（角速度）测试仪表 275

四、加速度测试仪表和传感器 279

8-2 机械振动测量 289

一、振动测量目的 289

二、测振系统的组成 289

三、振动参数的测量 290

四、机械结构动态参数测量——频率响应试验 292

一、绝对标定法及中国振动计量基准 301

8-3 测振仪器的标定方法 301

二、比较标定法 302

三、互易标定法 302

8-4 振动信号分析仪器简介 303

一、频谱分析仪分类及其工作原理 303

二、VF-1型振动测试频谱分析仪 304

一、声波、声速和波长 305

三、声压、声强和声功率 305

二、噪声的定义及噪声的危害和利用 305

9-1 噪声测试的物理学基本知识 305

第九章 噪声测试 305

四、声级和分贝 306

9-2 人对噪声的主观度量 307

一、纯音的主观度量 307

二、宽带噪声的主观度量 308

9-3 噪声测试仪器 310

一、传声器 310

二、声级计 312

三、噪声分析仪器 313

二、一般现场的噪声测试——A声级测试 314

一、测试环境对噪声的影响 314

9-4 噪声的测试方法 314

三、声功率级测试 315

四、声强的测试 316

9-5 机床噪声的测试和分析 317

一、机床噪声的标准及国内外机床噪声水平 317

二、机床噪声的测试方法 318

三、机床空载时噪声的测试 318

四、机床噪声频谱的测试和分析 318

二、无损检测的分类 319

10-2 磁粉探伤 319

第十章 无损检测 319

一、无损检测的目的 319

10-1 概述 319

一、磁粉探伤的物理学知识 320

二、磁粉探伤原理 324

三、常见的磁粉探伤机 327

四、磁粉探伤方法 329

一、超声波探伤的物理学基础 331

10-3 超声波探伤 331

五、磁粉探伤应用实例 331

二、超声波探伤仪、探头和试块 335

三、超声波探伤图形观察和缺陷分析 337

四、超声波探伤的应用实例 339

10-4 超声波测厚 339

一、概述 339

二、超声波测厚原理 340

一、概述 341

10-5 射线探伤 341

三、超声波测厚应用实例 341

二、射线探伤装置 342

三、射线探伤方法 343

10-6 射线测厚 345

一、射线测厚原理 345

二、X射线测厚系统 345

三、核辐射线测厚系统 345

四、激光测厚系统 346

一、智能测量仪器 347

二、计算机自动测试系统 347

11-1 概述 347

第十一章 微型计算机在测试技术中的应用 347

三、计算机数据处理 348

11-2 数据采集装置 348

一、信号处理 349

二、多路数据选择开关 350

三、采样保持器 350

四、多通道数据采集装置的几种结构形式 352

一、数／模（D/A）转换器 353

11-3 数／模和模／数转换器 353

二、模／数（A/D）转换器 358

11-4 微型计算机 363

一、微型计算机的基本结构 363

二、微型计算机的软件 363

三、标准接口总线 364

11-5 微型计算机数据采集系统举例 366

一、系统组成 366

二、工作过程 367

一、误差的定义 369

12-2 测试数据误差分析 369

12-1 概述 369

第十二章 测试系统静、动态数据处理和信号分析 369

二、误差的来源 370

三、误差的分类 370

四、随机误差的特性与处理 371

12-3 实验数据的表示方法 378

一、表格法 378

二、图解法 379

三、方程法 380

12-4 相关分析及其应用 382

一、相关系数 383

二、相关函数 384

三、相关分析的工程应用 386

12-5 频谱分析及其应用 389

一、频谱分析 389

二、频谱分析仪 393

三、频谱分析的工程应用 396

12-6 几种信号分析仪简介 397

一、CX-1型微机信号分析仪 397

二、DF4074W多通道FFT信号分析仪 398

参考文献 399