传感器与测试技术PDF电子书下载

1 传感与测试技术基础 1

1.1 测试的基本概念 1

1.1.1 测量方法 2

1.1.2 测试技术基本任务 2

1.2 传感器技术基础 3

1.2.1 传感器的定义 3

1.2.2 传感器的分类 3

1.2.3 传感器技术的作用与地位 4

1.3 信号的分类与描述 4

1.3.1 信号的分类 4

1.3.2 信号的基本描述方法 5

1.3.3 周期信号的描述 5

1.3.4 非周期信号的描述 11

1.3.5 随机信号的描述 18

1.3.6 典型信号的频谱 19

1.4 误差分析与数据处理 24

1.4.1 误差基本概念与分类 24

1.4.2 测量数据中随机误差的处理 26

1.4.3 测量数据中粗大误差的判定和剔除 29

1.4.4 测量数据中系统误差的发现和修正 31

1.4.5 测量不确定度及其评定方法 32

1.4.6 实验数据的表示方法 36

习题 39

2 测试系统的基本特性 41

2.1 测试系统的基本组成 41

2.2 线性定常系统的主要性质 42

2.3 测试系统的静态特性 43

2.3.1 灵敏度 44

2.3.2 线性度 44

2.3.3 迟滞特性 45

2.3.4 重复性 45

2.3.5 测量范围和量程 46

2.4 测试系统的动态特性描述 46

2.4.1 传递函数——动态特性的复频域描述 46

2.4.2 频率响应函数——动态特性的频域描述 47

2.4.3 脉冲响应函数——动态特性的时域描述 47

2.5 各种测试装置的动态特性 48

2.5.1 一阶系统——惯性环节 48

2.5.2 二阶系统——振荡环节 52

2.5.3 高阶系统动态特性 57

2.6 不失真测试 58

2.6.1 不失真的含义及其实现条件 58

2.6.2 波形失真原因分析 59

2.6.3 一阶系统实现不失真测试的条件 60

2.6.4 二阶系统实现不失真测试的条件 60

2.7 测试系统的辨识与标定 61

2.7.1 系统的静态标定 61

2.7.2 单自由度系统的动态标定 62

2.7.3 多自由度系统 71

习题 72

3 传感器技术 74

3.1 应变式电阻传感器 74

3.1.1 应变式传感器工作原理 75

3.1.2 电桥 79

3.1.3 应力、应变的测量 86

3.2 变阻器式电阻传感器 94

3.2.1 变阻器式传感器工作原理 94

3.2.2 变阻器传感器的特点及应用 96

3.3 电感式传感器 97

3.3.1 自感式传感器 98

3.3.2 互感式传感器 103

3.3.3 电涡流式传感器 106

3.4 电容式传感器 108

3.4.1 电容式传感器工作原理 108

3.4.2 电容式传感器的特点及应用 113

3.5 霍尔传感器 114

3.5.1 霍尔效应 114

3.5.2 霍尔传感器的应用 115

3.6 压电式传感器 119

3.6.1 压电效应 119

3.6.2 压电传感器的等效电路 122

3.6.3 压电传感器的转换电路 122

3.6.4 压电式传感器的应用 123

3.7 光电式传感器 124

3.7.1 光电效应 125

3.7.2 光纤传感器 126

3.7.3 色标传感器 128

3.8 热电式传感器 129

3.8.1 热电偶 130

3.8.2 金属热电阻 134

3.8.3 热敏元件 136

3.8.4 集成温度传感器 138

3.9 磁电式传感器 140

3.9.1 工作原理 140

3.9.2 磁电式传感器的应用 145

3.10 旋转变压器和感应同步器 146

3.10.1 旋转变压器式互感式传感器 146

3.10.2 感应同步器式互感式传感器 147

3.11 位置编码式数字传感器 150

3.11.1 位置式编码器的编码方式 150

3.11.2 测量精度的提高 151

3.12 增量编码式数字传感器 152

3.12.1 基本原理及结构 152

3.12.2 方向辨别和计数 154

3.12.3 测量精度的提高 155

3.13 传感器的选用原则 158

习题 160

4 信号的变换与调理 165

4.1 放大电路 165

4.1.1 基本放大电路 165

4.1.2 测量放大电路 166

4.1.3 隔离放大电路 167

4.2 信号的调制与解调 168

4.2.1 幅值调制与解调 169

4.2.2 频率调制与解调 171

4.3 滤波电路 172

4.3.1 滤波器的种类 173

4.3.2 理想滤波器 173

4.3.3 实际滤波器 174

习题 176

5 信号分析基础 177

5.1 信号的特征值分析 177

5.2 信号的概率密度函数分析 179

5.2.1 概率密度函数 179

5.2.2 概率密度函数的应用 180

5.3 信号的相关分析 181

5.3.1 互相关函数 181

5.3.2 自相关函数 183

5.3.3 相关函数的应用 185

5.4 信号的频域分析 187

5.4.1 巴塞伐尔定理 187

5.4.2 功率谱分析 187

5.4.3 相干函数 189

5.4.4 倒谱分析 190

5.5 信号数字化基础 190

5.5.1 数字信号的预处理 190

5.5.2 截断、泄漏和加窗处理 191

5.5.3 栅栏效应 195

5.5.4 时域采样与采样定理 197

5.5.5 离散傅里叶变换（DFT） 197

5.5.6 快速傅里叶变换（FFT） 199

习题 199

6 现代测试技术 200

6.1 测量仪器发展历程 200

6.2 虚拟仪器 201

6.2.1 虚拟仪器概述 202

6.2.2 虚拟仪器语言——LabVIEW简介 205

6.3 网络测控技术——网络仪器 209

6.3.1 基于集散控制系统的网络测控技术 209

6.3.2 基于现场总线控制系统的网络测控技术 209

6.3.3 基于工业以太网技术的网络测控技术 210

6.3.4 基于Internet的嵌入式系统远程测控技术 210

6.3.5 基于Multi-Agent的网络化智能测控 212

习题 213

参考文献 214