第1篇 工程测试技术基础 5
第1章 工程测量基础 5
1.1 引言 5
1.2 测量的基本方法 5
1.2.1 测量的分类 5
1.2.2 测量具有普遍科学意义的条件 6
1.3 标准量及其传递 6
1.4 测量系统的组成 8
1.4.1 现代测量系统的特点 8
1.4.2 测量系统组成 8
1.5 测量误差与测量不确定度 10
1.5.1 误差、不确定度的基本知识 10
1.5.2 直接测量不确定度的评定 13
1.5.3 间接测量不确定度的评定 19
1.6 总的不确定度的合成 23
1.6.1 标准不确定度的B类评定 24
1.6.2 标准不确定度分量的合成 24
1.7 软测量技术简介 26
1.7.1 软测量技术概念 26
1.7.2 软测量的分类 26
第2章 工程信号的可测性 30
2.1 概述 30
2.2 工程信号的分类 30
2.3 周期信号 33
2.3.1 信号的分解和频谱 34
2.3.2 可测性分析 38
2.4 时限信号（瞬态信号） 41
2.4.1 时限信号的分解和频谱 41
2.5 随机信号 44
2.5.1 随机信号的特征参数 44
2.4.2 信号可测性分析 44
2.5.2 随机信号的幅值域特征估计 46
2.6 典型激励信号 47
2.6.1 冲激函数及其谱分析 47
2.6.2 单位阶跃信号及其谱分析 50
2.6.3 单位斜坡信号及其频谱 51
第3章 测试系统基本特性 53
3.1 概述 53
3.1.1 测量系统的基本要求 53
3.1.2 线性系统及其主要性质 54
3.2 测试系统的静态标定与静态特性 55
3.2.1 静态标定 55
3.2.2 灵敏度 57
3.2.3 量程及测量范围 58
3.2.4 线性度 58
3.2.6 重复性 59
3.2.5 迟滞 59
3.2.7 准确度 60
3.2.8 分辨率 61
3.2.9 漂移 61
3.3 测试系统动态特性 61
3.3.1 动态参数测试的特殊问题 61
3.3.2 测试系统动态特性的分析方法及指标 62
3.3.3 测量系统的数学模型 63
3.3.4 传递函数 64
3.3.5 频率响应函数 64
3.3.6 冲激响应函数 65
3.4 测试系统动态特性分析 66
3.4.1 测量系统的频率响应 66
3.4.2 典型激励的系统瞬态响应 70
3.4.3 相似系统 72
3.5 测量系统无失真测试条件 73
3.6 测量系统的动态特性参数获取方法 74
3.7 动态误差修正 77
3.7.1 频域修正方法 77
3.7.2 时域修正方法 78
第4章 工程测试中的传感器技术 79
4.1 概述 79
4.2 应变式电阻传感器 79
4.2.1 应变效应 80
4.2.2 电阻应变片特性 81
4.2.3 电阻应变片的测量电路 84
4.3 电感式传感器 88
4.3.1 自感式传感器 88
4.3.2 互感式传感器 90
4.3.3 涡流式传感器 93
4.4.1 工作原理与结构 95
4.4 电容传感器 95
4.4.2 电容传感器的性能改善 97
4.5 磁电式传感器 98
4.5.1 电磁感应式传感器 98
4.5.2 霍耳传感器 100
4.6 压电式传感器 103
4.6.1 压电效应 103
4.6.2 压电方程和压电系数 105
4.6.3 压电传感器的测量电路 106
4.6.4 应用 109
4.7 光电式传感器 110
4.7.1 光电效应 111
4.7.2 光敏电阻 111
4.7.3 光电池 113
4.7.4 光敏晶体管 115
4.7.5 光电传感器的类型及应用 117
4.8 热电式传感器 118
4.8.1 热电偶 118
4.8.2 热敏电阻 123
第5章 信号调理及记录仪器 126
5.1 信号放大电路 126
5.1.1 运算放大器 126
5.1.2 实际运算放大器存在的问题 129
5.1.3 测量放大器 131
5.1.4 程控放大器 132
5.2 滤波器 135
5.2.1 一阶无源滤波器 135
5.2.2 有源滤波器 137
5.2.3 开关电容滤波器 140
5.3 调制与解调 141
5.3.1 幅值调制与解调 142
5.3.2 频率调制与解调 146
5.4 模拟显示 149
5.4.1 动圈式显示仪表 149
5.4.2 自平衡式显示仪表 150
5.5 数字显示 151
5.5.1 发光二极管（LED） 151
5.5.2 液晶显示 152
5.6 磁记录 154
5.6.1 工作原理 155
5.6.2 磁记录设备 156
5.7 光盘式记录 157
5.7.1 光记录原理 158
5.7.2 光盘机 158
5.7.3 CD只读存储器（CD-ROM） 159
6.2.1 采样过程 161
6.2 采样定理 161
第6章 信号数字化 161
6.1 概述 161
6.2.2 采样定理 162
6.2.3 采样保持（S/H）电路 163
6.3 D/A（数／模）与A/D（模／数）转换电路 165
6.3.1 D/A转换电路 165
6.3.2 典型D/A芯片和应用电路 168
6.3.3 A/D转换电路 170
6.3.4 典型A/D芯片和应用电路 173
6.4 常用A/D通道、D/A通道设计 180
6.4.1 A/D通道的几种结构形式 180
6.4.2 D/A通道的几种结构形式 182
6.4.3 A/D、D/A通道的设计原则 182
6.4.4 芯片的选择 183
7.1 概述 184
第7章 计算机测试技术与系统 184
7.2 现场总线与智能传感器 185
7.2.1 现场总线 185
7.2.2 智能传感器 195
7.2.3 智能传感器的集成技术 199
7.2.4 智能传感器系统智能化功能的实现方法 203
7.3 数据采集系统 204
7.3.1 数据采集系统的组成 205
7.3.2 数据采集与转换的常见问题 205
7.3.3 数据采集系统电路设计中的常见问题 206
7.4 自动测试系统 212
7.4.1 自动测试系统的基本概念 212
7.4.2 自动测试系统的发展概况 212
7.4.3 通用接口总线 213
7.4.4 VXI总线 218
7.4.5 PXI总线 222
7.5 虚拟仪器系统 225
7.5.1 概述 225
7.5.2 虚拟仪器的结构及特点 225
7.5.3 虚拟仪器的系统组成 227
7.5.4 VXI plug play 228
7.5.5 虚拟仪器软件开发平台 228
7.5.6 虚拟仪器在自动测试中的应用 231
第2篇 工程测试应用 233
第8章 常用参量测量 233
8.1 应力、应变、力的测量 233
8.1.1 力值传递 233
8.1.2 应变、应力的测量 234
8.1.3 力的测量 240
8.1.4 测力传感器的标定 242
8.2 压力测量 243
8.2.1 概述 243
8.2.2 常用测压传感器 246
8.2.3 动态压力测量时管道传输效应 248
8.2.4 测压系统的标定 250
8.3 流量测量 253
8.3.1 概述 253
8.3.2 常用流量计 256
8.3.3 流量计的定度 261
8.4 噪声测量 262
8.4.1 噪声测量的基础知识 262
8.4.2 常用噪声测量仪器 268
8.4.3 噪声测量的方法 272
8.4.4 噪声测量不确定度的影响因素 274
8.5.1 概述 275
8.5 温度测量 275
8.5.2 接触式温度测量 277
8.5.3 非接触式温度测量 282
8.6 位移、速度、加速度测量 284
8.6.1 概述 284
8.6.2 位移测量 285
8.6.3 速度测量 288
8.6.4 加速度测量 295
第3篇 测试信号处理 302
第9章 数字信号处理基础 302
9.1 z变换 302
9.1.1 序列 302
9.1.2 z变换 302
9.1.3 z逆变换 307
9.2 DFT（离散傅里叶变换） 309
9.2.1 DFS（离散傅里叶级数） 309
9.2.2 DFT（离散傅里叶变换） 309
9.2.3 DFT的主要性质 310
9.2.4 DFT与z变换的关系 311
9.3 FFT（快速傅里叶变换） 311
9.3.1 DFT直接计算的工作量 311
9.3.2 提高DFT运算效率的思路 312
9.3.3 FFT 312
9.4 数字滤波器 318
9.4.1 数字滤波器的分类 318
9.4.2 IIR数字滤波器的设计 319
9.4.3 FIR数字滤波器设计 322
10.2 实验数据的表述方法 325
10.2.1 表格法 325
第10章 工程测试信号处理 325
10.1 工程测试信号处理的目的 325
10.2.2 图解法 326
10.2.3 经验公式 326
10.3 回归分析及其应用 327
10.3.1 一元线性回归 327
10.3.2 多元线性回归 330
10.3.3 非线性回归 332
10.3.4 回归分析应用举例 333
10.4. 相关分析及其应用 334
10.4.1 随机信号的相关函数 335
10.4.2 信号相关函数的实现 337
10.4.3 信号相关的物理解释和工程应用 338
10.5.1 定义 342
10.5.2 物理意义 342
10.5 功率谱分析及其应用 342
10.5.3 功率谱分析的实现 343
10.5.4 功率谱的应用 345
10.5.5 相干函数 346
10.6 倒频谱技术 347
10.6.1 倒频谱分析的基本原理 347
10.6.2 倒频谱分析的意义 348
10.6.3 倒频谱技术的应用 348
10.7.1 基于复调制的FFT方法 350
10.7 频谱细化分析 350
10.7.2 相位补偿细化方法 352
10.7.3 应用 353
10.8 动态补偿数字滤波器 354
10.8.1 硬件补偿方法 355
10.8.2软件补偿方法 357
10.8.3 动态补偿滤波器的应用 358
参考文献 360