目 录 1
绪论 1
上篇测试技术的理论基础 5
第一章测试系统的基本概念 5
§1-1测试系统的组成 5
§1-2测试系统的基本特性及其描述方法 6
一、描述测试系统特性的通式 6
二、线性系统的两个重要特性 8
(一)迭加性 (二)频率不变性 8
三、测试系统的静态特性及其描述方法 8
(一)灵敏度 (二)线性度 (三)滞后量 11
四、测试系统的动态特性及其描述方法 11
(一)拉普拉斯变换 (二)拉普拉斯变换的两个重要性质 (三)用拉普拉斯变换解线性常系数微分方程 (四)用拉普拉斯变换求测试系统的动态特性——传递函数 (五)传递函数的特例——频率响应函数及其表示方法五、典型测试系统的动态特性及其 18
(一)电位计式位移测量仪的动态特性及其描述 (二)液柱温度计的动态特性及其描述 (三)弹簧测力仪的动态特性及其描述六、测试系统动态特性的其他描述方法 23
(一)波德图描述法 (二)奈奎斯特图描述法 (三)尼柯尔斯图描述法思考题 24
第二章传感器的原理 25
§2-1传感器的分类和构成 25
一、常见的三种传感器分类方法 25
二、传感器的构成 26
§2-2电阻式传感器 28
一、电位器式电阻传感器 28
(一)电位器式电阻传感器的传感原理 (二)电位器式电阻传感器的分辨率 (三)电位器式电阻传感器的线性度 (四)几种电位器式电阻传感器的应用二、应变片式电阻传感器 31
(一)电阻应变片的传感原理 (二)电阻应变片的结构和种类 (三)电阻应变片的主要工作特性及其质量等级指标 (四)电阻应变片的温度影响及其补偿 (五)电阻应变片的选用 (六)几种电阻应变片式电阻传感器的应用三、热电阻式传感器 37
(一)热电阻温度传感器 (二)热电阻式真空度传感器 (三)热敏电阻传感器四、其他电阻式传感器 38
(一)气敏电阻传感器 (二)湿敏电阻传感器 (三)光敏电阻传感器§2-3电容式传感器 40
一、电容式传感器的传感原理 40
(一)变面积型电容传感器 (二)变介电常数型电容传感器 (三)变极间距离型电容传感器 (四)差动式电容传感器二、电容式传感器的特点 46
(一)输出阻抗高、功率小 (二)动态特性好 (三)结构简单、能在恶劣环境中工作 (四)可以进行非接触式测试 (五)对杂散电容的影响比较敏感三、几种电容式传感器的应用 48
(一)差动式电容压力传感器 (二)电容式加速度传感器 (三)电容式纱条均匀度测量仪§2-4电感式传感器 49
一、自感式电感传感器 49
(一)变隙型电感传感器的传感原理 (二)差动式变隙型电感传感器的传感原理(三)变面积型电感传感器的传感原理 (四)螺管式电感传感器的传感原理二、互感式电感传感器——差动变压器 53
(一)差动变压器的传感原理 (二)差动变压器存在的两个问题 54
三、几种电感式传感器的应用 54
(一)用于测量气体压力的变隙型差动式电感传感器 (二)YST-1型微压力传感器(三)用差动变压器测棉条的均匀度 (四)用差动变压器检测浆丝过程中复丝的张力§2-5电涡流式传感器 56
一、电涡流式传感器的传感原理 56
二、影响电涡流式传感器灵敏度的因素 58
(一)被测体材料性质的影响 (二)被测体的形状和大小的影响 (三)传感器的安装位置的影响三、几种电涡流式传感器的应用 58
(一)位移的测量 (二)振幅的测量 (三)转速的测量 60
§2-6压电式传感器 60
一、压电式传感器的传感原理 60
二、几种压电式传感器的应用 63
(一)压电式力传感器 (二)压电式加速度传感器 (三)压电式力、加速度组合传感器——阻抗头三、压电式传感器的特点 64
§2-7热电式传感器 65
一、热电偶的传感原理 65
二、对热电偶的要求 67
三、热电偶自由端温度变化引起的误差的补偿 67
四、几种热电偶传感器的应用 70
(一)普通热电偶 (二)铠装热电偶 (三)薄膜热电偶 (四)表面热电偶§2-8霍尔式传感器 71
一、霍尔式传感器的传感原理 71
二、霍尔元件的主要技术参数 72
三、几种霍尔式传感器的应用 74
(一)霍尔式微压力传感器 (二)霍尔式测振传感器 (三)霍尔式加速度传感器(四)集成霍尔器件§2-9光电式传感器 75
一、光电管和光电倍增管 75
(一)光电管的光电转换原理 (二)光电管的主要特性 (三)光电倍增管的光电转换原理 (四)光电倍增管的主要特性参数二、光导管和光敏晶体管 79
(一)光导管的光电转换原理 (二)光导管的主要特性参数 (三)光敏晶体管的光电转换原理三、光电池 80
(一)硒光电池及氧化亚铜光电池 (二)硅、锗光电池 (三)硫化镉光电池四、几种光电式传感器的应用 81
(一)光电温度探测仪 (二)用光电传感器测定纺纱锭子的动态振幅 (三)用光电传感器测转轴的转速§2-10磁电式传感器 82
二、磁电式传感器的非线性 83
三、几种磁电式传感器的应用 83
一、磁电式传感器的传感原理 83
(一)磁电式转速传感器 (二)CD-1型绝对式速度传感器 (三)CD-2型相对式速度传感器 (四)电磁式激振器§ 2-11离子电极传感器 88
一、离子电极传感器的转换原理 88
(一)离子的活度和活度系数 (二)离子电极的转换原理 90
二、离子电极的结构和种类 90
三、离子电极的选择性 91
四、几种离子电极传感器的应用 91
(一)用玻璃电极测定溶液的pH值 (二)用氟离子选择电极测定废水中的氟浓度(三)臭氧与氧化剂总量的连续测试§2-12其他类型传感器 94
一、压磁式传感器 94
二、谐振式传感器 94
思考题 95
一、直流电桥 97
第三章中间变换及测量电路 97
§3-1电桥电路 97
(一)半桥单臂输入时的灵敏度(二)半桥双臂输入时的灵敏度 (三)全桥输入时的灵敏度 (四)利用电桥的特性解决应变片传感器的温度补偿问题二、交流电桥 101
(一)交流电桥各桥臂阻抗的组合要求 (二)电容电桥 (三)电感电桥 (四)变压器电桥三、平衡电桥与不平衡电桥 104
四、几种电桥的应用 104
(一)DGS-20C/A型电感比较仪的测量电桥 (二)CW-6型电容测微仪中的测量电桥五、用电桥作调幅器 104
(一)信号调制的概念 (二)电桥调幅的原理 (三)电桥调幅波的解调六、Y6D-3型动态应变仪 108
(一)结构与工作原理 (二)主要技术数据 (三)使用方法 115
§3-2谐振电路 115
一、谐振电路的变换原理 115
二、谐振电路作调频器 116
三、谐振电路调频波的解调 117
四、谐振电路作调频器的应用 117
二、阻抗匹配的方法 118
一、阻抗匹配的原理 118
§3-3阻抗匹配电路 118
(一)匹配变压器匹配的方法 (二)匹配电阻的匹配方法 (三)射极跟随放大器匹配的方法 (四)电荷放大器匹配的方法§3-4运算电路 121
一、微分电路 121
二、积分电路 121
思考题 122
第四章记录与显示装置 123
§4-1记录、显示装置的分类 123
§4-2光线示波器 124
一、光线示波器的工作原理 124
二、振动子 125
(一)振动子的数学模型 (二)振动子的静态特性 (三)振动子的动态特性(四)振动子的阻尼 (五)振动子的种类三、光学系统和时标装置 132
四、磁场系统 133
五、灵敏度 133
六、记录纸 134
七、分辨线装置 135
八、光线示波器的特点 135
九、SC-16型光线示波器 137
§4-3笔式记录仪 139
一、检流计式笔式记录仪的原理 139
二、伺服式笔式记录仪的原理 140
三、x-y记录仪的原理 141
四、LZ3型X-Y函数记录仪 141
(一)工作原理 (二)仪器的使用 145
§4-4磁带记录仪 145
一、磁带记录仪的基本结构 145
二、磁带记录仪的录、放原理 148
(一)磁滞现象和剩磁曲线 (二)记录磁头的记录原理 (三)重放磁头的重放原理三、磁带记录的非线性及其消除 150
五、磁带记录仪的种类 151
(一)直流偏置法消除磁带记录的非线性 (二)交流偏置法消除磁带记录的非线性四、重放时幅频特性的补偿 151
六、磁带记录仪的技术性能参数 152
七、磁带记录仪的使用注意事项 154
§4-5电子示波器 155
一、电子示波器的结构和工作原理 155
(一)阴极射线示波管 (二)y轴偏转系统(垂直通道) (三)x轴偏转系统(水平通道) (四)其它的电路二、电子示波器的使用注意事项 158
思考题 162
第五章实验结果的处理和分析 163
§5-1动态实验结果的特点及其定度 163
§5-2动态实验结果的处理和分析方法 166
一、几个统计学术语的解释 166
(一)总体与样本 (二)各态历经(遍历)过程 (三)真值与估计二、连续曲线的离散 167
三、实验结果的时域分析 169
(一)均值与方差分析 (二)相关分析 180
四、实验结果的频率域分析 180
五、实验结果的幅值域分析 194
(一)频谱分析 (二)功率谱分析 194
(一)概率密度函数的定义 (二)概率密度函数的计算方法 196
§5-3实验结果的误差估计 196
一、直接测量的误差 196
二、间接测量的误差 197
三、误差的表示方法 197
(一)绝对误差 (二)相对误差 198
四、实验结果的误差估计 198
(一)根据实验数据来估计综合误差 (二)根据测试系统各环节可能产生的误差来估计实验结果的误差 (三)用实验方法直接估计综合误差思考题 200
第六章实验设计和实验报告 202
§6-1实验设计 202
§6-2实验报告 204
二、电路分析 207
一、测试装置 207
第七章机械位移的测试 207
§7-1纺织机械中的大位移测试 207
下篇测试技术的典型应用 207
三、测试实例 209
§7-2转轴回转误差的测试(微位移测试) 211
一、敏感方向 211
二、测试方法 212
(一)转轴回转误差(运动)测试结果的表述方法 (二)双向测试法 (三)单向测试法三、测试结果的处理和分析 215
(一)平均误差(运动)圆图象 (二)随机误差(运动)圆图象 (三)外接误差(运动)圆图象 (四)内接误差(运动)圆图象第八章机械振动的测试 217
§8-1机械振动的概念 217
§8-2机械振动的实时测试 220
一、实时测试装置的组成 222
二、实时测试的方法 222
一、激振力的产生 224
§8-3机械的激振试验——机械阻抗试验 224
(一)空运转试验 (二)机床的切削试验 224
二、单自由度受迫振动的性质 225
三、机械阻抗及其描述 226
四、激振试验的方法和试验结果分析 228
(一)动刚(柔)度的测试 (二)激振试验结果的分析 232
五、振型的测试 232
第九章三废成分的测试 235
§9-1电测物质成分的概念 235
§9-2氰成分的连续测试 236
一、离子电极 236
二、连续测定装置 236
三、连续测定的误差 237
二、标准溶液及总离子强度调节缓冲剂(TISAB)的配制 238
§9-3氟、氨成分的连续测试 238
一、测试装置 238
三、测试程序及程序控制 239
四、测试结果的记录及电子计算机处理 240
第十章 流体流量的测试 241
§10-1流体流量测试的概念 241
§10-2用电磁法测试流量 243
一、电磁法测试流量的原理 244
二、电磁流量测试系统的组成 244
三、测试时应注意的几个问题 246
四、测试系统的现场标定 246
五、测试系统容易出现的故障及其原因和排除方法 246
六、电磁法流量测试的特点 247
§11-1物位测量的概念 248
第十一章流体物位的测试 248
§11-2 利用电感原理测量硫酸液位 249
一、测试系统的组成 249
二、浮子的设计 250
三、测试系统的标定 251
四 电感法液位测试系统的特点 252
第十二章温度的测试 253
§12-1温度测试的概念 253
§12-2温度的非接触式测试 254
一、非接触式温度传感器的原理及结构 255
二、测试系统的组成和安装 256
三、测试系统的工作特点 257
§13-1从物理学角度度量噪声的参数 258
一、声压与声压级 258
第十三章 机械噪声的测试 258
二、声强与声强级 259
三、声功率与声功率级 259
§13-2从人的主观感受度量噪声的参数 259
一、响度和响度级 260
二、声级网络 260
§13-3噪声的频谱 261
§13-4噪声的测试仪器——声级计 263
一、声电传感器——传声器 263
二、声级计 264
三、声级计的校准 265
§13-5噪声的测试方法 266
一、声级的测试 266
二、声功率级的测试 267
§13-6纺织厂车间噪声的测试 268
一、测点的选择 268
二、数据及计算 271
三、纺织工厂噪声概况 271
§13-7机床噪声的测试与分析 272
一、机床噪声的测试方法 272
二、机床空载时的噪声测试 273
三、机床噪声频率特性的判定 273
四、机床噪声频谱的测试和分析 273
五、机床噪声的标准及目前的水平 275
附录Ⅰ精密声级计的使用方法 277
附录Ⅱ分贝值的相加和平均值的简算法 279
附录Ⅲ国际单位制(SI)及其换算 279
主要参考文献 284