第1篇 机电工程测试技术第1章 概述 1
1.1 测试的基本概念 1
1.2 测试技术的应用 1
1.3 测试的分类与特点 2
1.4 测试系统的基本构成 3
1.5 测试技术的发展 4
第2章 感测技术与参数测试 5
2.1 传感器的概念 5
2.2 传感器的分类 5
2.3 传感器的性能指标 5
2.4 机电工程常用参数测试与测试传感器 8
2.4.1 温度传感器与温度参数测试 8
2.4.2 压力传感器与压力测试 15
2.4.3 应力／应变测试 16
2.4.4 力传感器与力的测试 17
2.4.5 力矩参数测量 18
2.4.6 机械振动参数测量 20
2.4.7 转速（速度）传感器 24
2.4.8 角／线位移传感器 27
2.4.9 接近式传感器 32
2.4.10 光电编码器 33
2.4.11 陀螺传感器 36
2.5 机电工程常用传感器的选用程式及原则 37
2.6 传感器的发展趋势 40
第3章 信号调理与数据传输技术 42
3.1 信号调理技术 42
3.1.1 信号调理的概念 42
3.1.2 信号调理在机电测控系统中的作用 42
3.1.3 对信号调理系统的要求 56
3.1.4 信号调理技术的发展 56
3.2 数据传输技术 58
3.2.1 电压传输 58
3.2.2 电流传输 58
3.2.3 电压／频率变换与传输 58
3.2.4 总线传输模式 59
3.2.5 无线传输 59
第4章 现代测试技术与系统集成 60
4.1 测试系统的基本组成 60
4.1.1 线性系统的特性 61
4.1.2 测试系统的静态特性 62
4.1.3 测试系统的动态特性 65
4.1.4 无失真测试条件 68
4.1.5 测试装置的负载特性和抗干扰性 69
4.2 测试系统常见的体系结构 70
4.3 虚拟仪器测试技术 73
4.3.1 虚拟仪器的发展 73
4.3.2 虚拟仪器现状及应用 74
4.3.3 虚拟仪器构成 74
4.3.4 LabVIEW虚拟仪器应用——四路测控系统虚拟仪器面板的设计 75
4.4 测试系统总体方案的集成设计 77
第5章 数据分析与处理技术 80
5.1 概述 80
5.2 实际工程中常用的数据分析与处理方法 80
5.2.1 时域分析 80
5.2.2 信号的幅值域分析 81
5.2.3 频域分析 83
5.2.4 信号的倒频谱分析 90
5.2.5 信号的相关分析 93
5.2.6 时频域分析 99
5.3 误差的定义及分类 110
5.3.1 误差的定义及表示法 110
5.3.2 误差分类 111
5.3.3 传统精度的表示方式 112
5.3.4 测量不确定度 113
5.4 随机误差 116
5.5 系统误差 124
5.6 粗大误差 130
5.7 测量结果的表达 133
第6章 标定与校准技术 136
6.1 概述 136
6.2 校准的分类 136
6.3 校准需遵循的原则 138
6.4 校准工作程序 139
6.5 压力传感器（测试系统）校准 141
6.5.1 压力传感器（测试系统）静态校准 141
6.5.2 压力传感器（测试系统）动态校准 142
6.6 振动传感器（测试系统）校准 145
6.6.1 校准原理 145
6.6.2 绝对校准法 145
6.6.3 相对校准法 147
6.6.4 便携式振动校准器 148
6.6.5 加速度传感器横向灵敏度的测定 149
6.6.6 振动校准详细流程 150
6.7 扭矩校准 152
6.7.1 直接校准 152
6.7.2 间接校准 153
6.8 流量校准 155
6.9 温度校准 157
6.10 校准数据处理 158
6.10.1 校准曲线 158
6.10.2 测试系统的静态指标 159
6.10.3 测试系统的动态指标 161
第2篇 机电控制技术 163
第7章 机电控制技术总论 163
7.1 概述 163
7.2 机电控制系统关键技术 164
7.2.1 机械技术 164
7.2.2 计算机与信息处理技术 164
7.2.3 系统总体技术 166
7.2.4 自动控制技术 166
7.2.5 传感检测技术 166
7.2.6 伺服驱动与执行机构技术 167
7.3 机电控制的典型应用 168
7.3.1 逻辑控制 168
7.3.2 运动控制 168
第8章 机电控制技术基础 170
8.1 概述 170
8.1.1 机电系统的控制形式 170
8.1.2 对控制系统的基本要求 172
8.2 机电系统数学模型的建立 172
8.2.1 机电控制系统的数学模型 173
8.2.2 控制系统的时域分析 176
8.2.3 控制系统的频域分析 181
8.2.4 开环频域性能指标 182
8.2.5 控制系统的校正 184
8.2.6 PID校正与PID控制技术 190
第9章 机电工程驱动技术与执行装置 199
9.1 概述 199
9.2 执行元件分类及优缺点 200
9.2.1 电动执行装置 200
9.2.2 液压执行装置 201
9.2.3 气动执行装置 201
9.3 载荷及其分析 201
9.3.1 典型载荷分析 201
9.3.2 载荷的分析计算 203
9.4 伺服电动机及其驱动技术 206
9.4.1 伺服电动机概念与特性 206
9.4.2 各类伺服电动机及其驱动技术 207
9.5 伺服传动与执行机构 227
9.5.1 机电系统伺服传动与执行机构及其基本要求 227
9.5.2 常用伺服传动装置 228
第10章 测控总线技术 238
10.1 测控总线概念 238
10.2 机电测控系统采用总线的优点 238
10.3 机电测控系统中常用的总线技术 239
10.3.1 USB总线 239
10.3.2 嵌入式PC/104总线 239
10.3.3 RS422/RS485/RS232 240
10.3.4 现场总线 240
第3篇 工程实践与案例分析第11章 信息获取工程实践 243
11.1 典型的信号调理电路设计 243
11.1.1 断丝声光报警K型热电偶调理模块设计 243
11.1.2 Pt100热电阻传感器信号调理 245
11.1.3 转速信号调理 245
11.1.4 I/V转换调理电路设计 247
11.1.5 新型电荷放大器 251
11.1.6 新型多功能ICP调理模块 254
11.2 提高测试数据精确度的关键因素分析及其对策 256
11.2.1 影响装甲车辆测试精确度的关键因素分析 256
11.2.2 提高装甲车辆测试数据精确度的对策研究 257
11.2.3 小结 262
11.3 特殊环境下的信息获取技术 262
11.3.1 装甲车辆实车环境下信息获取面临的挑战 262
11.3.2 嵌入式信息获取技术 263
11.3.3 装甲车辆实车工况环境下信息获取重点突破的关键技术 264
11.3.4 小结 267
11.4 USB接口及其应用 267
11.4.1 概述 267
11.4.2 USB数据采集系统设计 268
第12章 测控案例 280
12.1 基于ABB AC800M的供热蒸汽锅炉恒压供水自动控制系统 280
12.1.1 概述 280
12.1.2 系统原理与构成 281
12.1.3 系统硬件设计与选型 283
12.1.4 系统软件设计 289
12.1.5 小结 302
12.2 月球车车轮土槽测控系统的设计与实现 303
12.2.1 概述 303
12.2.2 土槽模拟试验测控装置总体方案 303
12.2.3 轨道测试车安全运行保护装置 310
12.2.4 土槽测控软件设计 310
12.2.5 小结 313
第13章 机电工程电磁兼容设计 314
13.1 概述 314
13.2 电磁兼容（EMC）设计 314
13.2.1 干扰源分析 314
13.2.2 干扰的耦合方式 315
13.2.3 干扰的形态 317
13.2.4 干扰与噪声的抑制措施 318
第14章 标定与校准试验装置 325
14.1 准动态压力标定装置 325
14.2 准动态压力标定系统工作原理 325
14.3 峰值压力和压力脉宽理论计算公式 326
14.4 测压系统总体方案 327
14.5 系统的测控软件 328
14.6 标准测压系统测量值的不确定度的评定方法与实例 331
第15章 建模仿真实例 335
15.1 制动防抱死系统 335
15.1.1 概述 335
15.1.2 ABS的控制原理 335
15.1.3 ABS的组成 337
15.1.4 ABS的主要部件 337
15.2 汽车巡航控制系统 340
15.2.1 概述 340
15.2.2 汽车自适应巡航控制系统的原理与结构 340
15.2.3 车辆纵向动力学模型 341
附录 校准点的选择原则 346
参考文献 347