上篇 工程测试与信息处理基础 1
第一章 绪论 1
§1-1 测试、信息、信号 1
§1-2 测试、信息处理的基本内容 1
目录 1
§1-3 测试、信息处理的发展概况 3
§1-4 测试、信息处理在机械工业发展中的作用 4
第二章 信息与信息论基础知识 5
§2-1 信息与信息技术 5
一、信息 5
二、信息的作用 6
三、信息科学 7
四、信息技术 8
一、信息论的基本概念 9
§2-2 信息论与广义通信系统 9
二、广义通信系统 10
§2-3 信源模型与自信息 12
一、信源 12
二、离散信源模型 13
三、自信息 13
§2-4 信息熵 14
一、信息熵 14
二、信息熵的基本性质 15
三、信息熵与热力学熵 16
§2-5 连续信源的熵及最大熵定理 17
一、连续信源的熵 17
二、最大熵定理 18
§2-6 信息与熵的守恒定律 19
习题 20
第三章 信号分析基础 22
§3-1 信号的分类 22
一、确定性信号与非确定性信号 22
二、能量信号与功率信号 23
三、时限与频限信号 23
四、连续时间信号与离散时间信号 24
五、物理可实现信号 26
六、信号分析中的常用函数 26
§3-2 信号的时域统计分析 29
一、均值 29
二、均方值 29
四、概率密度函数 30
三、方差 30
五、概率分布函数 31
六、联合概率密度函数 32
七、直方图分析 33
§3-3 信号的相关分析 33
一、相关概念 33
二、相关函数 34
三、相关函数的性质 36
四、相关分析的工程应用 38
§3-4 信号的频域分析 39
一、周期信号的幅值谱、相位谱、功率谱 40
二、非周期信号的幅值谱密度 43
三、随机信号的功率谱密度 47
§3-5 卷积与相关 49
一、卷积 49
二、相关 54
习题 57
第四章 信息的转换 61
§4-1 信息探测工程学及其发展概况 61
一、人类认识事物的信息过程 61
二、人类感官获取信息的局限性 61
三、人类感官的延伸——传感系统 62
四、传感技术的发展方向 63
§4-2 工程中常用传感器的分类 65
一、物性型与结构型传感器 66
二、能量转换型与能量控制型传感器 66
§4-3 电阻式传感器 67
一、变阻器式传感器 67
二、电阻应变式传感器 68
三、固态压阻式传感器 72
§4-4 电感式传感器 73
一、自感型 73
二、互感型 76
§4-5 电容式传感器 77
一、变换原理 77
二、测量电路 79
三、电容集成压力传感器 80
§4-6 压电式传感器 81
一、压电效应 81
二、压电式传感器及其等效电路 82
三、测量电路 83
§4-7 磁电式传感器 84
一、动圈式 84
一、磁电转换元件 85
二、磁阻式 85
§4-8 半导体敏感元件 85
二、光电转换元件 88
三、热敏电阻 89
四、气敏电阻 90
§4-9 其他类型检测技术 90
一、核辐射检测 91
二、超声波检测 93
三、声发射检测 94
四、光纤传感器 97
五、固态图像传感器 99
二、响应特性 101
三、线性 101
一、灵敏度 101
§4-10 传感器选用原则 101
四、稳定性 102
五、精确度 102
六、测量方式 102
七、其他 103
习题 103
第五章 信息的传输 105
§5-1 广义信道与测试系统 105
一、广义信道 105
二、测试系统 105
§5-2 信息传输中的路径效应 106
一、传输信息的能量 106
二、山农信道容量关系式 107
三、信息-能量传输的最佳耦合条件 109
一、线性系统分析的基本理论 110
§5-3 测试系统的传输特性 110
二、典型测试系统的频率响应 112
三、测试系统的无失真传输条件 113
§5-4 信息传输过程中的干扰噪声 115
一、噪声的物理根源及其耦合方式 115
二、噪声模型及其传输特性 117
习题 120
第六章 模拟信号的变换与处理 123
§6-1 调制 123
一、幅度调制 123
二、频率调制 127
§6-2 滤波 131
一、滤波器分类 131
二、理想滤波器 132
三、实际滤波器 134
四、模拟滤波器的应用 139
§6-3 估值 141
一、统计误差 141
二、均值、均方值的测量及其统计误差 143
三、概率密度分析及其估计误差 144
四、自相关函数分析及其估计误差 145
五、功率谱密度分析及其估计误差 145
习题 147
第七章 数字信号处理 149
§7-1 信号A/D、D/A转换过程及其频谱分析 149
一、A/D转换 149
二、采样信号的频谱 151
三、采样定理 152
四、D/A转换器及其频率特性 155
§7-2 信号的截断、能量泄漏及窗函数 156
一、信号的截断及能量泄漏效应 156
二、常用窗函数 157
§7-3 离散傅里叶变换（DFT） 159
一、信号的时、频域采样 159
二、离散傅里叶级数（DFS） 161
三、离散傅里叶变换（DFT） 162
§7-4 快速傅里叶变换（FFT） 163
一、FFT算法的基本原理 163
二、FFT算法的应用 168
§7-5 其他频谱分析技术简介 172
一、细化谱分析 172
二、功时谱分析 174
三、最大熵谱分析 176
四、数字滤波初步 179
§7-6 数字信号处理系统 181
一、数字信号处理系统的组成 181
二、数字信号处理系统的分类与典型结构 182
三、部分信号分析设备的技术性能 184
习题 184
下篇 信息技术的工程应用 188
第八章 振动测试与机械阻抗试验技术 188
§8-1 振动测试的力学原理——单自由度系统的受迫振动 188
一、由作用在质块上的力所引起的受迫振动 188
二、由基础运动所引起的受迫振动 190
§8-2 拾振器 192
一、惯性式拾振器的力学模型 192
三、压电式加速度计 195
二、磁电式速度计 195
四、伺服式加速度计 198
五、阻抗头 199
§8-3 振动分析仪器 200
一、振动计 200
二、模拟式频谱分析仪 200
三、数字式频谱分析仪 203
§8-4 机械阻抗试验 204
一、机械阻抗的概念和定义 204
二、机械阻抗试验方法 205
三、激振器 207
二、转子振动信号的拾取与处理 210
四、典型测试系统 210
§8-5 机械系统振动参数的估计 211
一、最大幅值法 213
二、分量法 214
四、实例 216
三、矢量法 216
§8-6 测振装置的校准 217
一、绝对校准法 218
二、比较校准法 218
§9-1 声音的物理量度与主观评价 220
一、声音的物理量度 220
第九章 声测试与声谱分析技术 220
二、噪声的主观评价 221
§9-2 噪声测量常用仪器 225
一、传声器 225
二、声级计 227
§9-3 噪声测量方法 228
一、一般的现场测量——A声级测量 229
二、声功率测量 229
三、声强测量 230
§9-4 声测试技术的工程应用 232
一、机床噪声的频谱分析 232
二、内燃发动机排气噪声频谱分析 233
三、汽车噪声源位置寻找 234
四、电机装配质量控制与故障诊断 234
五、厂矿环境噪声监视和分析 235
第十章 机械设备故障诊断与工况监测 237
§10-1 机械故障诊断的内容与方法 237
一、机械故障诊断的内容 237
二、机械故障诊断信息的获取方法 238
三、机械故障诊断技术的发展与应用概况 238
一、滚动轴的振动特征频率 239
§10-2 滚动轴承的故障诊断 239
二、滚动轴承的工况监测方法 242
§10-3 转子的振动监测 245
一、转子故障的起因 245
三、转子基频信号幅值与相位的测量 247
四、轴心运动轨迹的监测 248
五、轴心平均位置的测定 249
§10-4 透平机监测仪表系统 250
一、典型TSI系统 250
二、监测参数及传感器 252
三、监测仪表 254
四、动态数据处理系统 254
附录 《工程测试与信息处理》教学大纲 257
参考文献 259