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1 测量的基础知识 1

1.1测试技术的内涵及任务 1

1.2测量的基本概念 2

直接测量 2

间接测量 3

1.3标准 3

SI的构成 3

SI基本单位 4

1.4测试系统的基本要求及特性 5

测试系统的基本要求 5

测试系统的基本特性 6

1.5非电量电测系统的组成 8

1.6测试技术的发展方向 10

1.7本书特点及教学目的 11

习题 12

2 工程信号描述及其分析方法 13

2.1概述 13

2.2工程信号的分类 13

确定性信号 15

随机信号 16

2.3周期信号描述 17

周期信号的分解和频谱 17

周期信号的可测性分析 23

2.4时限信号（瞬态信号）描述 26

时限信号的分解和频谱 26

时限信号与周期信号的异同点 28

时限信号的可测性分析 29

2.5随机信号描述 29

随机信号的特征参数 29

随机信号的特征估计 33

2.6信号分析方法的应用 36

信号相关的物理解释和工程应用 37

功率谱的应用 40

2.7典型激励信号描述 41

冲激函数及其谱分析 41

单位阶跃信号及其谱分析 43

单位斜坡信号及其频谱 45

习题 45

3 测试系统的基本特性 47

3.1概述 47

3.2测试特性的获得 48

端点连线法 49

最小二乘法 49

3.3测试系统的静态特性 52

灵敏度 52

量程及测量范围 53

非线性 53

迟滞性 54

重复性 54

准确度 55

分辨率 55

漂移 55

3.4测试系统的动态特性 56

动态参数测试的特殊问题 56

测试系统的数学模型 57

3.5测试系统的动态特性分析 60

典型系统的频率响应 60

典型激励的系统瞬态响应 64

3.6测试系统无失真测试条件 67

3.7测试系统的动态特性参数获取方法 68

3.8动态误差修正 70

频域修正方法 70

时域修正方法 71

习题 71

4 计算机测试技术 72

4.1概述 72

智能测量仪器 72

计算机自动测试系统 72

计算机数据处理 73

4.2采样 74

采样过程 74

采样定理 75

量化 76

4.3计算机辅助测试技术中的接口技术 77

概述 77

RS-232C标准接口总线 78

GPIB标准接口总线 81

4.4总线系统 86

VXI总线系统 86

PXI总线系统 88

4.5虚拟仪器系统 90

概述 90

虚拟仪器的结构及特点 91

虚拟仪器的系统组成 92

VXIplug&play 93

虚拟仪器软件开发平台 94

4.6计算机辅助测试系统及其应用 95

多通道数据采集系统 95

微型计算机在火箭发动机测试中的应用 97

习题 97

5 测试结果及误差分析 99

5.1概述 99

5.2实验数据的表示方法 99

表格法 99

图解法 100

经验公式 100

有效数字及数据修约 101

5.3回归分析及其应用 101

一元线性回归 101

多元线性回归 104

非线性回归 105

回归分析应用举例 106

5.4误差的定义及分类 107

误差的概念 107

误差的分类 108

误差的表示方法 109

表征测量结果质量的指标 109

5.5不确定度评定的基本知识 110

有关不确定度的术语 110

产生测量不确定度的原因和测量模型 110

5.6标准不确定度的A类评定 112

单次测量结果试验标准差与平均值试验标准差 112

最小二乘法 116

不确定度A类评定的独立性 117

A类不确定度评定的自由度和评定度 117

5.7标准不确定度的B类评定 118

B类不确定度评定的信息来源 118

B类不确定度的评定方法 118

B类标准不确定度评定的流程 122

5.8合成标准不确定度的评定 122

输入量不相关时不确定度的合成 122

输入量相关时不确定度的合成 123

合成标准不确定度的自由度 124

合成不确定度的计算流程 125

5.9扩展不确定度的评定及报告形式 126

扩展不确定度的评定 126

测量不确定度的报告与表示 126

习题 128

6 信号调理电路及指示记录装置 130

6.1滤波器 130

滤波器分类 130

理想滤波器 131

实际滤波器 133

模拟滤波器的应用 138

常用数字滤波器 139

6.2信号放大电路 141

6.3调幅解调 145

调幅与解调原理 145

调幅波的波形失真 146

典型调幅波及其频谱 148

6.4调频解调 149

调频波及其频谱 149

直接调频与鉴频 151

应用举例 152

6.5记录仪器 153

磁带记录仪 153

瞬态波形记录分析仪 157

习题 158

7 应变电测技术 159

7.1电阻应变片 159

电阻应变片的结构和工作原理 159

电阻应变片的种类、材料和参数 162

应变片的黏贴 166

7.2电阻应变片的温度误差及补偿 168

温度误差及其产生原因 168

温度补偿方法 169

7.3电阻应变片的信号调理电路 170

直流电桥 170

交流电桥 172

等臂对称电桥的“相邻相减、相对相加”特性 174

7.4电阻应变仪 176

电阻应变仪的分类及其特点 176

载波放大式应变仪的组成及工作原理 177

电标定及电标定桥 177

常用电阻应变仪主要电路的特点 178

7.5测量中应变片的排列与接桥 180

应变式传感器 180

各种载荷测量中应变片的排列和连桥 181

7.6应力与应变测量 185

单向应力状态 185

主应力方向已知的平面应力状态 185

主应力方向未知的平面应力状态 186

习题 188

8 压电测量技术 190

8.1压电式传感器的工作原理 190

压电效应 190

压电常数和表面电荷的计算 192

压电元件的基本变形 193

8.2压电材料 194

石英压电晶体 195

压电陶瓷 196

压电元件常用结构形式 197

8.3压电式传感器的等效电路 198

8.4压电式传感器的信号调节电路 199

电压放大器（阻抗变换器） 199

电荷放大器 203

8.5压电式传感器的应用 204

压电式测力传感器 204

压电式加速度传感器 205

压电阻抗头 207

8.6压电式传感器的误差 208

8.7常用压电测量仪器简介 209

5011B型电荷放大器 209

拉、压力的石英力传感器 210

三分量力传感器 210

习题 210

9 光电测量技术 212

9.1光源 212

9.2光电器件 213

外光电效应的光电器件 214

内光电效应的光电器件 216

光电耦合器件 223

电荷耦合器件 223

光电位置敏感器件 225

9.3光纤传感器 230

光纤的结构和传输原理 231

几种常用的光纤传感器 232

9.4红外传感器 234

红外辐射 235

红外探测器 235

9.5光栅 237

9.6光电编码器 239

9.7光电应用举例 241

习题 244

10 温度测量技术 245

10.1概述 245

10.2测温法分类及仪器设备 245

10.3热电偶 246

热电效应及测温原理 247

热电回路的基本定律 248

热电偶的种类 249

热电偶的冷端温度补偿 253

热电偶的实用测温电路 254

温度测量的动态误差修正 257

10.4热电阻温度计 258

金属丝热电阻 258

热敏电阻 260

10.5温度测量应用举例 262

习题 262

11 噪声测量技术 263

11.1噪声测试的物理学基本知识 263

声波、声速和波长 263

声波、声场和波阵面 264

声压、声强和声功率 264

声级和分贝 265

11.2人对噪声的主观量度 266

响度与响度级 267

声级计的计权网络、A声级 268

等效连续声级 269

噪声评价曲线 269

11.3噪声测量仪器 270

传声器 270

声级计 272

噪声分析仪 274

11.4噪声测量方法 275

测试环境对噪声的影响 275

声压级测量 275

声功率级测试 277

声强的测试 278

习题 279

12 压力测量技术 280

12.1概述 280

压力的定义 280

压力的计量单位 281

压力测量分类 281

12.2塑性测压法 281

概述 281

铜柱测压法 282

铜球测压法 284

12.3弹性测压法 285

应变式压力传感器 285

压阻式压力传感器 288

压电式压力传感器 289

压力测量系统 292

12.4动态压力测量的管道效应 292

直管道情况 293

有腔室和管道的情况 293

12.5测压系统的标定 293

测压系统的静态标定 293

测压系统的动态标定 294

习题 300

13 位移、速度、加速度测量 301

13.1位移测量 301

电感式位移测量系统 302

电容式位移测量系统 308

电涡流式位移测量系统 310

13.2速度测量 313

微积分电路法 313

平均速度法 313

瞬时速度法 314

转速测量 317

13.3加速度测量 318

惯性式加速度计 319

应变式加速度计 320

压电加速度计 321

习题 325

14 流量检测 326

14.1概述 326

流量测量的基本知识 326

流量检测方法 329

流量仪表的主要技术参数 330

14.2常用流量计 330

容积法流量计 330

差压式流量计 331

速度法流量计 333

14.3流量计的标定 340

习题 341

15 机械振动测试 342

15.1概述 342

15.2测振系统的组成及合理选择 343

测振系统的组成 343

振动系统的合理选用 344

传感器的安装 346

15.3振动系统特性测试 347

激振方式 347

机械结构参数的估计 352

15.4机械阻抗测试 355

机械阻抗的基本概念 355

几种典型机械导纳定义 356

15.5振动分析方法及仪器 357

习题 359

参考文献 361