目录 1
绪论 1
第一篇 工程测试技术基础 5
第1章 测试的基础知识 5
1.1 测试的基本概念 5
1.1.1 测量、计量和测试 5
1.1.2 测试方法的分类 5
1.1.3 测试系统的组成 6
1.2 测量误差及其不确定度 7
1.2.1 真值及测量误差 7
1.2.2 测量误差的分类 8
1.2.3 测量不确定度 8
1.3 测量数据处理 14
1.3 1 测量数据的统计特性 14
1.3.2 粗大误差的判别和剔除 14
1.3.3 测量数据的表述方法 15
1.3.4 一元线性回归 17
习题与思考题 19
第2章 信号分析基础 20
2.1 信号的分类与描述 20
2.1.1 信号的分类 20
2.1.2 信号的描述 25
2.2 周期信号与离散频谱 26
2.2.1 傅里叶级数与周期信号的分解 26
2.2.2 周期信号频域描述的物理意义 29
2.2.3 周期信号的频域描述实例 29
2.2.4 周期信号的强度描述 34
2.3 非周期信号与连续频谱 35
2.3.1 傅里叶变换 36
2.3.2 傅里叶变换的基本性质 38
2.3.3 典型非周期信号的频谱 40
2.4.1 平均值、方差、均方值 43
2.4 随机信号 43
2.4.2 概率密度函数 44
2.4.3 相关函数 45
2.4.4 功率谱密度函数 51
习题与思考题 54
第3章 测试系统的特性 56
3.1 测试系统与线性系统 56
3.1.1 测试系统的基本要求 56
3.1.2 线性系统及其主要特性 57
3.1.3 测试系统的传输特性 58
3.2 测试系统的静态特性 59
3.2.1 静态特性指标 59
3.2.2 静态特性的标定 64
3.3 测试系统的动态特性 64
3.3.1 动态特性的数学描述 65
3.3.2 常见测试系统的频率响应 69
3.3.3 常见测试系统的阶跃响应 73
3.3.4 测试系统动态特性的标定 77
3.4 实现系统不失真测试的条件 79
习题与思考题 81
第4章 传感器技术概论 83
4.1 传感器的基本概念 83
4.1.1 传感器的定义及组成 83
4.1.2 传感器的分类 84
4.1.3 常用技术性能指标 85
4.2 弹性敏感元件 86
4.2.1 弹性敏感元件的基本特性 86
4.2.2 弹性敏感元件的材料 88
4.2.3 弹性敏感元件的结构型式 91
4.3 传感器的应用及发展趋势 100
习题与思考题 101
5.1 工作原理及结构参数 103
第二篇 常用传感器的原理及应用 103
第5章 电阻应变式传感器 103
5.1.1 电阻应变片的工作原理 104
5.1.2 电阻应变片的种类及材料 107
5.1.3 电阻应变片的性能参数 110
5.2 测量电路及温度补偿 111
5.2.1 测量电桥 111
5.2.2 温度误差及补偿 114
5.2.3 电阻应变片的布置和接桥方式 116
5.3 电阻应变式传感器的应用 117
5.3.1 测力传感器 118
5.3.2 压力传感器 119
5 3.3 加速度传感器 120
习题与思考题 121
6.1 自感式电感传感器 123
6.1.1 工作原理 123
第6章 电感式传感器 123
6.1.2 差动式自感传感器 125
6.1.3 测量电路 126
6.2 互感式电感传感器 133
6.2.1 工作原理 133
6.2.2 测量电路 134
6.3 电涡流式传感器 135
6.3.1 工作原理 135
6.3.2 测量电路 138
6.4 电感式传感器的应用 140
6.4.1 差动式电感传感器应用实例 140
6.4.2 电涡流式传感器应用实例 142
习题与思考题 143
第7章 电容式传感器 145
7.1 工作原理与特性 145
7.1.2 面积变化型 146
7.1.1 极距变化型 146
7.1.3 介电常数变化型 147
7.2 测量电路 147
7.2.1 调频电路 147
7.2.2 脉冲宽度调制电路 148
7.3 电容式传感器的应用 150
习题与思考题 152
第8章 压电式传感器 153
8.1 压电效应 153
8.1.1 压电效应 153
8.1.2 压电材料 155
8.2 测量电路 157
8.2.1 等效电路 157
8.2.2 测量电路 159
8.3.1 加速度传感器 160
8.3 压电式传感器的应用 160
8.3.2 测力传感器 165
8.3.3 压力传感器 167
习题与思考题 167
第9章 磁敏式传感器 168
9.1 霍尔传感器 168
9.1.1 霍尔效应与霍尔元件 168
9.1.2 霍尔元件材料及主要特性参数 171
9.1.3 测量误差及其补偿 172
9.1.4 霍尔集成传感器 174
9.1.5 霍尔传感器的应用 176
9.2 磁敏电阻 179
9.2.1 磁阻效应 179
9.2.2 磁敏电阻的结构与特性 180
9.2.3 磁敏电阻的应用 182
9.3.1 磁敏二极管 184
9.3 磁敏二极管和磁敏三极管 184
9.3.2 磁敏三极管 187
9.3.3 磁敏二极管和磁敏三极管的应用 189
习题与思考题 190
第10章 光电式传感器 191
10.1 光电效应 191
10.2 光电管及光电倍增管 192
10.2.1 光电管 192
10.2.2 光电倍增管 195
10.3 光敏电阻 197
10.3.1 结构原理 197
10.3.2 基本特性 197
10.4 光电池 200
10.4.1 硅光电池的结构原理 200
10.4.2 光电池的基本特性 200
10.5.1 结构原理 203
10.5 光电二极管和光电三极管 203
10.5.2 基本特性 204
10.5.3 结构及技术参数 206
10.6 光电式传感器及其应用 208
10.6.1 光电式传感器的类型 208
10.6.2 应用实例 208
习题与思考题 212
第11章 热电式传感器 213
11.1 概述 213
11.2 热电阻 214
11.2.1 金属热电阻 214
11.2.2 热敏电阻 216
11.3 热电偶 218
11.3.1 热电效应 218
11.3.2 热电偶的基本定律 220
11.3.3 常用热电偶及热电势的测量 222
11.3.4 热电偶的冷端温度补偿 224
11.3.5 热电偶的校准和标定 226
11.4 新型热电式传感器 226
11.4.1 PN结温度传感器 226
11.4.2 压电型温度传感器 227
11.4.3 磁热敏传感器 228
习题与思考题 228
第12章 数字式传感器 230
12.1 光栅数字传感器 230
12.1.1 光栅的类型和结构 230
12.1.2 栅数字传感器的工作原理 231
12.1.3 辨向与细分电路 234
12.1.4 光栅数字传感器的应用 237
12.2 感应同步器 237
12.2.1 感应同步器的基本结构 238
12.2.2 感应同步器的工作原理 239
12.2.3 感应同步器的信号处理 242
12.2.4 感应同步器的应用 244
12.3 光电编码器 245
12.3.1 绝对编码器 246
12.3.2 增量编码器 247
12.3.3 光电编码器的应用 248
12.4 容栅传感器 249
12.4.1 容栅传感器的结构和工作原理 249
12.4.2 容栅传感器的测量电路 251
12.4.3 容栅传感器的应用 252
习题与思考题 252
第三篇 新型传感器与检测技术 255
第13章 光纤传感器 255
13.1 光纤的结构及传光原理 255
13.1.1 光纤的结构及分类 255
13.1.2 传光原理 256
13.2 光纤传感器的工作原理 259
13.2.1 光纤传感器的组成 259
13.2 光纤传感器的分类 260
13.2.3 光的调制技术 260
13.3 光纤传感器的应用 262
13.3.1 光纤位移传感器 263
13.3.2 光纤振动传感器 265
13.3.3 光纤流速及加速度传感器 266
13.3.4 光纤温度传感器 268
习题与思考题 268
第14章 固态图像传感器 270
14.1 电荷耦合器件（CCD）的工作原理 270
14.2 CCD图像传感器 271
14.2.1 线阵CCD图像传感器 271
14.2.2 面阵CCD图像传感器 272
14.3 CCD的基本特性参数 274
14.4 CCD图像传感器及其应用 276
习题与思考题 278
第15章 辐射式传感器 279
15.1 红外辐射传感器 279
15.1.1 红外辐射的物理基础 279
15.1.2 红外探测器（传感器） 281
15.1.3 红外辐射传感器的应用 284
15.2 超声波传感器 286
15.2.1 超声波检测的物理基础 286
15.2.2 超声波探头 288
15.2.3 超声波传感器的应用 289
15.3 核辐射传感器 290
15.3.1 核辐射及其物理特性 291
15.3.2 核辐射传感器 292
15.3.3 核辐射传感器的应用 294
习题与思考题 296
第16章 微型传感器 297
16.1 微机电系统与微型传感器 297
16.1.1 微机电系统 297
16.1.2 MEMS微型传感器 298
16.2 微型压力传感器 299
16.2.1 压阻式微型压力传感器 300
16.2.2 电容式微型压力传感器 301
16.2.3 谐振式微型压力传感器 302
16.3 微型加速度计 303
16.3.1 压阻式微型加速度计 303
16.3.2 电容式微型加速度计 305
习题与思考题 306
第17章 计算机辅助测试技术 307
17.1 计算机辅助测试系统概述 307
17.1.1 基本结构 307
17.1.2 接口和总线技术 308
17.1.3 基于PC总线的计算机辅助测试系统 310
17.2 计算机辅助测试系统的设计 310
17.2.1 硬件设计 311
17.2.2 抗干扰设计 314
17.3 虚拟仪器 316
17.3.1 概述 316
17.3.2 虚拟仪器的硬件结构 317
17.3.3 虚拟仪器的软件开发平台 321
17.3.4 用LabVIEW设计虚拟仪器实例 323
习题与思考题 325
附录1 常用名词术语汉英对照 326
附录2 单位冲击函数和抽样定理 336
附录3 ZCY-Ⅱ型综合传感器实验仪 342
附录4 常用热电偶分度表 346
参考文献 348