第1章 绪论 1
1.1 测试技术的概念 1
1.2 测试系统的组成 2
1.3 测试技术的主要内容及其在工程中的应用 5
1.3.1 测试技术的主要内容 5
1.3.2 测试技术在机械工程中的应用 6
1.4 测试技术的发展趋势 7
1.5 测试技术基础知识 8
1.5.1 量的基本概念 8
1.5.2 国际单位制 8
第2章 测试信号的描述与分析 12
2.1 信号概述 12
2.2 信号分类 14
2.2.1 表象分类法 14
2.2.2 能量分类法 17
2.2.3 时频域分析法 18
2.2.4 形态分类法 19
2.2.5 可实现性分类法 19
2.3 周期信号 20
2.3.1 信号的时域与频域描述 20
2.3.2 周期信号频谱分析 25
2.3.3 频谱分析的应用 28
2.4 非周期信号 29
2.4.1 傅里叶变换与连续频谱 29
2.4.2 能量谱 30
2.4.3 傅里叶变换的性质 31
2.4.4 功率信号的傅里叶变换 34
2.4.5 非周期信号频谱分析 37
2.5 随机信号 39
2.5.1 概述 39
2.5.2 随机过程的主要特征参数 39
2.5.3 相关分析 41
2.5.4 幅值域分析 44
2.6 时-频域联合分析方法简介 46
2.6.1 谱阵分析方法 46
2.6.2 小波分析方法 46
2.7 信号卷积积分 47
2.7.1 卷积积分的概念 47
2.7.2 时域卷积定理 48
2.7.3 频域卷积定理 48
思考与练习题 48
第3章 测试系统的基本特性 51
3.1 概述 51
3.2 线性系统及其数学模型 51
3.3 测试系统的静态特性 53
3.4 测试系统的动态特性 55
3.4.1 传递函数 55
3.4.2 频率响应函数 56
3.4.3 一阶、二阶系统的传递特性描述 59
3.5 测试系统对典型激励的响应 65
3.6 测试系统对任意输入的响应 69
3.7 测试系统参数试验测定方法 70
3.7.1 一阶系统动态特性参数的测定 70
3.7.2 二阶系统动态特性参数的测定 72
3.8 测试系统实现不失真测试的条件 74
3.9 测试系统的负载效应 76
思考与练习题 78
第4章 传感器 79
4.1 传感器概述 79
4.1.1 传感器的定义 79
4.1.2 传感器的分类 79
4.1.3 传感器的发展趋势 80
4.2 电阻式传感器 80
4.2.1 变阻器式传感器 81
4.2.2 电阻应变式传感器 83
4.2.3 压阻式传感器 87
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 94
4.3.3 压磁式互感传感器 96
4.4 电容式传感器 97
4.5 压电式传感器 105
4.5.1 压电效应 106
4.5.2 压电式传感器的测量电路 108
4.5.3 压电式传感器的应用 111
4.6 磁电式传感器 112
4.6.1 磁电感应传感器 112
4.6.2 霍尔传感器 115
4.7 光电式传感器 117
4.7.1 外光电效应 117
4.7.2 内光电效应 119
4.7.3 光生伏打效应 121
4.7.4 光电式传感器的应用 122
4.8 其他类型传感器 124
4.8.1 光纤传感器 124
4.8.2 光栅传感器 127
4.8.3 超声波传感器 129
4.8.4 红外传感器 132
思考与练习题 133
第5章 测试信号的转换与处理 135
5.1 电桥 135
5.1.1 直流电桥 135
5.1.2 交流电桥 139
5.2 调制与解调 146
5.2.1 幅值的调制与解调 147
5.2.2 频率的调制与解调 154
5.3 滤波 158
5.3.1 概述 158
5.3.2 滤波器分类 158
5.3.3 理想滤波器与实际滤波器 159
5.3.4 滤波器类型 163
5.3.5 滤波器的综合运用 170
思考与练习题 175
第6章 信号的显示与记录 177
6.1 概述 177
6.2 信号显示与记录的形式及分类 177
6.3 显示和指示类信号输出 178
6.3.1 模拟显示 178
6.3.2 数码显示 181
6.3.3 图视显示 187
6.4 信号的记录 193
6.4.1 信号记录仪的类型 194
6.4.2 笔式记录仪 194
6.4.3 磁带记录仪 195
6.4.4 伺服记录仪 196
6.4.5 数字存储示波器 197
6.4.6 通用设备媒体的数字记录技术 199
思考与练习题 199
第7章 计算机数据采集与处理 200
7.1 概述 200
7.1.1 计算机数据采集 200
7.1.2 计算机数据处理方法 200
7.2 计算机数据采集系统 202
7.2.1 数据采集系统的组成 202
7.2.2 数据采集系统的特点 204
7.2.3 数据采集系统的主要性能指标 204
7.2.4 采样过程与采样定理 205
7.2.5 数据采集通道的设计原则和芯片的选择 211
7.3 小波分析方法 212
7.3.1 小波变换 212
7.3.2 离散小波变换的快速算法——Mallat算法 214
7.4 虚拟仪器 220
7.4.1 概述 220
7.4.2 虚拟仪器的构成 221
7.4.3 虚拟仪器的应用 225
思考与练习题 225
第8章 测试技术的应用 227
8.1 力的测量 227
8.1.1 基本概念 227
8.1.2 测力传感器 229
8.1.3 压力测量 231
8.2 线位移与角位移、速度、加速度的测量 236
8.2.1 线位移与角位移的测量 236
8.2.2 速度测量 239
8.2.3 加速度测量 242
8.3 振动的测量 246
8.3.1 振动测量的作用和类别 246
8.3.2 振动量的测量方法 247
8.3.3 机械阻抗试验方法 250
思考与练习题 256
第9章 典型设备测试技术 257
9.1 典型提升设备测试技术 257
9.1.1 矿井提升设备简介 257
9.1.2 提升机总变位质量的测试与验算 258
9.1.3 提升机强度验算 259
9.1.4 提升钢丝绳无损检测 259
9.1.5 提升速度图测试 260
9.1.6 提升力图测试 264
9.1.7 提升机启动电阻测试 265
9.1.8 提升机制动系统性能测试 266
9.1.9 提升机电控系统性能测试 272
9.2 主排水系统安全性能测试技术 272
9.2.1 主排水系统技术要求 272
9.2.2 水泵扬程测试 274
9.2.3 水泵流量测试 274
9.2.4 水泵效率测试 275
9.2.5 水泵轴功率、转速的测试 276
9.2.6 主排水系统性能指标计算 277
9.3 通风机设备测试技术 278
9.3.1 概述 278
9.3.2 通风机测试的原理及方案 280
9.3.3 通风机风量测试 281
9.3.4 通风机风压测试 283
9.3.5 噪声测试 284
9.3.6 振动参数测试 285
9.3.7 其他参数测试 286
9.4 空气压缩机设备测试技术 287
9.4.1 空气压缩机性能参数及要求 287
9.4.2 空气压缩机技术测试方案 288
9.4.3 空气压缩机测试数据的分析和处理 291
9.5 基于虚拟仪器的煤矿“四大件”安全性能综合测试系统 292
9.5.1 系统的构成 292
9.5.2 通用数据采集系统 293
9.5.3 软件系统及其应用 295
9.6 膏体胶结充填设备的测控技术 299
9.6.1 膏体胶结充填技术简介 300
9.6.2 膏体充填控制系统 301
9.6.3 膏体充填设备测试技术 303
9.7 高水充填设备的测控技术 304
9.7.1 高水充填简介 304
9.7.2 超高水充填料浆制备系统 305
9.7.3 超高水充填测试技术 308
思考与练习题 309
参考文献 311