第1章 绪论 1
1.1 引言 1
目录 1
1.2 测试工作的任务 2
1.3 测试技术的发展 2
1.4 本书的特点及教学目的 3
2.1 测量 5
2.1.1 直接测量 5
第2章 测量的基础知识 5
2.1.2 间接测量 6
2.2 标准 6
2.2.1 SI的构成 6
2.2.2 SI基本单位 6
2.3 非电量电测系统的组成 8
第3章 工程信号及其可测性分析 13
3.1 概述 13
3.2 工程信号的分类 13
3.2.1 确定性信号 14
3.2.2 随机信号 15
3.3 周期信号描述 16
3.3.1 周期信号的分解和频谱 16
3.3.2 周期信号的可测性分析 23
3.4 时限信号（瞬态信号）描述 26
3.4.1 时限信号的分解和频谱 27
3.4.2 时限信号的可测性分析 29
3.5 随机信号描述 29
3.5.1 随机信号的特征参数 30
3.5.2 随机信号的特征估计 34
3.6 典型激励信号描述 38
3.6.1 冲激函数及其谱分析 39
3.6.2 单位阶跃信号及其谱分析 41
3.6.3 单位斜坡信号及其频谱 43
第4章 测量系统的基本特性 45
4.1 概述 45
4.1.1 测量系统的基本要求 45
4.1.2 测量系统的线性化 46
4.2 测量系统的静态标定与静态特性 47
4.2.1 静态标定 48
4.2.2 灵敏度 49
4.2.3 量程及测量范围 50
4.2.4 非线性 51
4.2.5 迟滞性 51
4.2.6 重复性 52
4.2.7 准确度 53
4.2.8 分辨率 53
4.2.9 漂移 53
4.3 测量系统动态特性 54
4.3.1 动态参数测试的特殊问题 54
4.3.2 测量系统动态特性的分析方法及主要指标 55
4.3.3 测量系统的数学模型 56
4.3.4 传递函数 56
4.3.5 频率响应函数 57
4.3.6 冲激响应函数 58
4.4.1 典型系统的频率响应 59
4.4 测量系统的动态特性分析 59
4.4.2 典型激励的系统瞬态响应 63
4.4.3 相似原理 65
4.5 测量系统无失真测试条件 67
4.6 测量系统的动态特性参数获取方法 68
4.7 动态误差修正 71
4.7.1 频域修正方法 71
4.7.2 时域修正方法 71
4.8.1 采样 72
4.8 字测量系统的基本特性 72
4.8.2 量化 74
第5章 计算机测试技术 76
5.1 概述 76
5.2 现场总线与智能传感器 77
5.2.1 现场总线 77
5.2.2 智能传感器 87
5.2.3 智能传感器的集成技术 91
5.2.4 智能传感器系统智能化功能的实现方法 92
5.3.2 自动测试系统的发展概况 93
5.3.1 自动测试系统的基本概念 93
5.3 自动测试系统 93
5.3.3 通用接口总线 94
5.3.4 VXI总线 100
5.3.5 PXI总线 105
5.4 虚拟仪器系统 108
5.4.1 概述 108
5.4.2 虚拟仪器的结构及特点 108
5.4.3 虚拟仪器的系统组成 110
5.4.4 VXIplug play 111
5.4.5 虚拟仪器软件开发平台 112
5.4.6 虚拟仪器在自动测试中的应用 115
第6章 测试结果及误差分析 118
6.1 概述 118
6.2 实验数据的表示方法 118
6.2.1 表格法 118
6.2.2 图解法 119
6.3.1 一元线性回归 120
6.3 回归分析及其应用 120
6.2.4 有效数字及数据修约 120
6.2.3 经验公式 120
6.3.2 多元线性回归 124
6.3.3 非线性回归 126
6.3.4 回归分析应用举例 127
6.4 误差的定义及分类 128
6.4.1 误差的概念 128
6.4.2 误差的分类 129
6.4.3 误差的表示方法 130
6.5 不确定度评定的基本知识 131
6.4.4 表征测量结果质量的指标 131
6.5.1 有关不确定度的术语 132
6.5.2 产生测量不确定度的原因和测量模型 132
6.6 标准不确定度的A类评定 135
6.6.1 单次测量结果试验标准差与平均值试验标准差 135
6.6.2 测量过程的合并样本标准差 137
6.6.3 规范测量中的合并样本标准差 138
6.6.4 极差 139
6.6.5 最小二乘法 140
6.6.6 不确定度A类评定的独立性 141
6.6.7 A类不确定度评定的自由度和评定度 142
6.7 标准不确定度的B类评定 142
6.7.1 B类不确定度评定的信息来源 142
6.7.2 B类不确定度的评定方法 143
6.7.3 B类标准不确定度评定的流程 147
6.8 合成标准不确定度的评定 147
6.8.1 输入量不相关时不确定度的合成 147
6.8.2 输入量相关时不确定度的合成 149
6.8.3 合成标准不确定度的自由度 150
6.8.4 合成不确定度的计算流程 150
6.9 扩展不确定度的评定及报告形式 151
6.9.1 扩展不确定度的评定 151
6.9.2 测量不确定度的报告与表示 152
第7章 信号调理电路及指示记录装置 154
7.1 滤波器 154
7.1.1 滤波器分类 154
7.1.2 理想滤波器 155
7.1.3 实际滤波器 158
7.1.4 模拟滤波器的应用 164
7.2 调幅解调 166
7.2.1 调幅与解调原理 166
7.2.2 调幅波的波形失真 169
7.2.3 典型调幅波及其频谱 170
7.3 调频解调 172
7.3.1 调频波及其频谱 172
7.3.2 直接调频与鉴频 174
7.3.3 应用举例 175
7.4 记录仪器 176
7.4.1 磁带记录仪 176
7.4.2 瞬态波形记录分析仪 181
第8章 应变电测技术 184
8.1 电阻应变片 184
8.1.1 电阻应变片的结构和工作原理 184
8.1.2 电阻应变片的种类、材料和参数 188
8.1.3 应变片的粘贴 192
8.2.1 温度误差及其产生原因 194
8.2 电阻应变片的温度误差及补偿 194
8.2.2 温度补偿方法 195
8.3 阻应变片的信号调理电路 197
8.3.1 直流电桥 197
8.3.2 交流电桥 199
8.3.3 等臂对称电桥的加减特性 202
8.4 固态压阻式传感器 203
8.4.1 概述 203
8.4.2 压阻式压力传感器 204
8.5 电阻应变仪 205
8.4.3 压阻式加速度传感器 205
8.5.1 电阻应变仪的分类及其特点 206
8.5.2 载波放大式应变仪的组成及工作原理 206
8.5.3 电标定及电标定桥 207
8.5.4 常用电阻应变仪主要电路的特点 208
8.6 测量中应变片的排列与接桥 210
8.6.1 应变式传感器 210
8.6.2 各种载荷测量中应变片的排列和连桥 211
8.7.2 主应力方向已知的平面应力状态 215
8.7 应力与应变测量 215
8.7.1 单向应力状态 215
8.7.3 主应力方向未知的平面应力状态 216
第9章 压电测量技术 219
9.1 压电式传感器的工作原理 219
9.1.1 压电效应 219
9.1.2 压电常数和表面电荷的计算 221
9.1.3 压电元件的基本变形 222
9.2.1 石英压电晶体 224
9.2 压电材料 224
9.2.2 压电陶瓷 225
9.2.3 压电元件常用的结构形式 226
9.3 压电式传感器的等效电路 228
9.4 压电式传感器的信号调节电路 229
9.4.1 电压放大器（阻抗变换器） 229
9.4.2 电荷放大器 233
9.5 压电式传感器的应用 236
9.5.1 压电式测力传感器 236
9.5.2 压电式加速度传感器 237
9.5.3 压电阻抗头 239
9.6 引起压电式传感器测量误差的因素 240
9.7 奇石乐（KISTLER）公司常用压电测量仪器简介 242
9.7.1 501lB型电荷放大器 242
9.7.2 拉、压力的石英力传感器 242
9.7.3 三分量力传感器 243
9.7.4 K剪切式压电晶体加速度计 243
9.7.5 压电梁式加速度计 244
10.1.1 光源 246
第10章 光电测量技术 246
10.1 光电测量基本知识 246
10.1.2 光电效应及器件 247
10.2 光电器件的特性 251
10.2.1 光照特性 251
10.2.2 光谱特性 252
10.2.3 响应时间 253
10.2.4 温度特性 253
10.3.1 光电式传感器的类型 254
10.2.5 伏安特性 254
10.3 常用光电传感器及其应用 254
10.3.2 光电式传感器的应用 256
10.4 光纤传感器 257
10.4.1 光纤传感器的基础 257
10.4.2 光纤传感器的应用实例 261
第11章 温度测量技术 265
11.1 概述 265
11.2 测温法分类及仪器设备 265
11.3 热电偶 266
11.3.1 热电效应及测温原理 267
11.3.2 热电回路的基本定律 269
11.3.3 热电偶的种类 271
11.3.4 热电偶的冷端温度补偿 273
11.3.5 热电偶的实用测温电路 275
11.3.6 温度测量的动态误差修正 277
11.4 热电阻温度计 279
11.4.1 金属丝热电阻 279
11.4.2 热敏电阻 281
11.5.1 全辐射高温计 282
11.5 热辐射测温 282
11.5.2 比色高温计 283
11.5.3 红外辐射测温仪 284
第12章 噪声测量技术 288
12.1 噪声测试的物理学基本知识 288
12.1.1 声波、声速和波长 288
12.1.2 声波、声场和波阵面 289
12.1.4 声级和分贝 290
12.1.3 声压、声强和声功率 290
12.2 人对噪声的主观量度 292
12.2.1 响度与响度级 292
12.2.2 声级计的计权网络、A声级 293
12.2.3 等效连续声级 294
12.2.4 噪声评价曲线 295
12.3 噪声测量仪器 296
12.3.1 传声器 296
12.3.2 声级计 297
12.3.3 噪声分析仪 300
12.4 噪声测量方法 301
12.4.1 测试环境对噪声的影响 301
12.4.2 噪声级的测量 301
12.4.3 声功率级测试 304
12.4.4 声强的测试 305
13.1.2 压力的计量单位 307
13.1.1 压力的定义 307
13.1 概述 307
第13章 压力测量技术 307
13.1.3 压力测量分类 308
13.2 塑性测压法 308
13.2.1 概述 308
13.2.2 铜柱测压法 309
13.2.3 铜球测压法 311
13.3 弹性测压法 313
13.3.1 应变式压力传感器 313
13.3.2 压阻式压力传感器 317
13.3.3 压电式压力传感器 318
13.4.1 直管道情况 321
13.4.2 有腔室和管道的情况 321
13.5 测压系统的标定 321
13.5.1 测压系统的静态标定 321
13.4 动态压力测量的管道效应 321
13.5.2 测压系统的动态标定 323
14.1 位移测量 330
14.1.1 电感式位移测量系统 330
第14章 位移、速度、加速度测量 330
14.1.2 电容式位移测量系统 337
14.1.3 电涡流式位移测量系统 341
14.1.4 光电位置敏感器件 343
14.2 速度测量 349
14.2.1 微积分电路法 349
14.2.2 平均速度法 349
14.2.3 瞬时速度法 352
14.2.4 转速测量 356
14.3.1 惯性式加速度计 358
14.3 加速度测量 358
14.3.2 应变式加速度计 360
14.3.3 压电加速度计 361
14.3.4 压电加速度计的标定 365
第15章 机械振动测试 367
15.1 概述 367
15.2 测振系统的组成及合理选择 367
15.2.1 测振系统的组成 368
15.2.2 振动系统的合理选用 370
15.2.3 传感器的安装 371
15.3 振动系统特性测试 373
15.3.1 激振方式 373
15.3.2 机械结构参数的估计 378
15.4 机械阻抗测试 382
15.4.1 机械阻抗的基本概念 382
15.4.2 种典型的机械导纳定义 383
15.5 振动分析方法及仪器 384
参考文献 388