机械工程测试技术（第3版）

第3 版前言
第2 版前言
第1 版前言
1　绪论 1
　1. 1　课程的意义及目的 1
　　1. 1. 1　本课程的意义 1
　　1. 1. 2　本课程的目的 2
　1. 2　测试方法的分类与系统组成 4
　　1. 2. 1　测试方法的分类 4
　　1. 2. 2　测试系统的组成 5
　1. 3　测试技术的发展 6
　　1. 3. 1　传感器技术的发展 6
　　1. 3. 2　计算机测试技术的发展 8
　1. 4　本课程的研究内容 11
　思考题与习题 11
2　机械测试信号分析 12
　2. 1　信号的表示与分类 12
　　2. 1. 1　信号的表示 12
　　2. 1. 2　信号的分类 13
　2. 2　信号的时域分析 14
　　2. 2. 1　时域信号特征参数 14
　　2. 2. 2　时域相关分析 15
　2. 3　信号的频谱分析 17
　　2. 3. 1　周期信号的频谱分析 18
　　2. 3. 2　非周期信号的频谱分析 22
　　2. 3. 3　随机信号的频谱分析 27
　2. 4　信号的时频分析 30
　2. 5　机械信号的测量误差与信号预处理 33
　　2. 5. 1　测量误差及其分类 33
　　2. 5. 2　信号的预处理 35
　思考题与习题 36
3　测量系统的基本特性 38
　3. 1　测量系统的静态特性 38
　3. 2　一般测量系统的动态特性 41
　　3. 2. 1　线性定常系统及其基本特性 41
　　3. 2. 2　测量系统频率响应函数 43
　3. 3　典型测量系统的动态特性 44
　　3. 3. 1　理想测量系统的动态特性 44
　　3. 3. 2　一阶测量系统的动态特性 46
　　3. 3. 3　二阶测量系统的动态特性 47
　3. 4　动态测量误差及补偿 49
　　3. 4. 1　测量系统的动态测量误差 49
　　3. 4. 2　动态测量误差的补偿方法 52
　思考题与习题 54
4　参数式传感器及其应用 55
　4. 1　电阻式传感器 55
　　4. 1. 1　电阻应变式传感器 56
　　4. 1. 2　热电阻式传感器 60
　　4. 1. 3　电阻式传感器的直流电桥调
理技术 62
　　4. 1. 4　电阻式传感器的应用 66
　4. 2　电感式传感器 68
　　4. 2. 1　电感式传感器工作原理 68
　　4. 2. 2　交流信号的调理技术 71
　　4. 2. 3　电感式传感器的应用 76
　4. 3　电容式传感器 79
　　4. 3. 1　电容式传感器工作原理 79
　　4. 3. 2　电容式传感器的应用 82
　4. 4　电涡流传感器 84
　　4. 4. 1　电涡流传感器工作原理 84
　　4. 4. 2　电涡流传感器的信号调理 86
　　4. 4. 3　电涡流传感器的应用 87
　思考题与习题 90
5　发电式传感器及其应用 91
　5. 1　压电式传感器 91
　　5. 1. 1　压电效应与压电材料 91
Ⅹ　
　　5. 1. 2　压电元件及其等效电路 92
　　5. 1. 3　压电传感器的调理电路 93
　　5. 1. 4　压电式传感器的应用 95
　5. 2　磁电式传感器 98
　　5. 2. 1　磁电式传感器基本原理及测
量电路 98
　　5. 2. 2　磁电式传感器的应用 99
　5. 3　霍尔传感器 101
　　5. 3. 1　霍尔效应和霍尔传感器 101
　　5. 3. 2　霍尔元件的测量电路和误差
补偿 102
　　5. 3. 3　霍尔传感器的应用 104
　5. 4　热电偶传感器 105
　　5. 4. 1　热电偶工作原理 106
　　5. 4. 2　热电偶基本定律 107
　　5. 4. 3　热电偶冷端温度补偿 108
　　5. 4. 4　热电势的测量 109
　　5. 4. 5　热电偶的分类及应用 110
　5. 5　红外探测器 111
　　5. 5. 1　红外探测器基本工作原理 112
　　5. 5. 2　红外线探测器的应用 113
　思考题与习题 115
6　光电检测技术 117
　6. 1　光电检测器的工作原理与性能
比较 117
　　6. 1. 1　常用光电检测器的工作原理 118
　　6. 1. 2　光电检测器性能比较 121
　6. 2　典型光电检测方法及系统应用 122
　　6. 2. 1　光源及其特性 123
　　6. 2. 2　非相干光电检测方法及应用 124
　　6. 2. 3　相干光电检测方法及应用 129
　6. 3　固态图像传感器及其应用 131
　　6. 3. 1　固态图像传感器测量原理 131
　　6. 3. 2　固态图像传感器的应用 133
　6. 4　光纤传感器测量技术 135
　　6. 4. 1　光纤传感器基本原理 135
　　6. 4. 2　光纤传感器的应用 137
　思考题与习题 138
7　无损检测技术 139
　7. 1　超声波检测技术 139
　　7. 1. 1　超声波检测技术简介 139
　　7. 1. 2　超声波无损检测原理 140
　　7. 1. 3　超声波无损检测的应用 142
　7. 2　工业CT 检测技术 143
　　7. 2. 1　工业CT 成像技术简介 143
　　7. 2. 2　工业CT 工作原理 144
　　7. 2. 3　工业CT 检测系统的应用 145
　7. 3　磁粉检测技术 146
　　7. 3. 1　磁粉检测技术简介 146
　　7. 3. 2　磁粉检测技术原理 147
　　7. 3. 3　磁粉检测技术的应用 148
　7. 4　渗透检测技术 149
　　7. 4. 1　渗透检测技术简介 149
　　7. 4. 2　渗透检测技术原理 150
　　7. 4. 3　渗透检测技术的应用 150
　7. 5　其他技术在无损检测中的应用 151
　　7. 5. 1　电涡流传感器在无损检测中
的应用 151
　　7. 5. 2　霍尔传感器在无损检测中的
应用 152
　　7. 5. 3　红外技术在无损检测中的
应用 153
　思考题与习题 154
8　计算机测试技术 155
　8. 1　数据采集技术 156
　　8. 1. 1　模拟信号的数字化处理 156
　　8. 1. 2　数据的采集与保持 158
　　8. 1. 3　A-D 转换器类型及性能指标 160
　　8. 1. 4　A-D 通道方案的确定 161
　8. 2　智能仪器 164
　　8. 2. 1　智能仪器的硬件结构 164
　　8. 2. 2　智能仪器的软件功能 166
　　8. 2. 3　智能仪器的自动测量功能 167
　　8. 2. 4　智能传感器 169
　8. 3　虚拟仪器 170
　　8. 3. 1　虚拟仪器的概念 170
　　8. 3. 2　虚拟仪器的体系结构 171
　　8. 3. 3　虚拟仪器软件的开发环境 173
　　8. 3. 4　虚拟仪器设计举例 175
　8. 4　计算机测试系统设计举例 176
　思考题与习题 179
Ⅺ　
9　测试系统设计 180
　9. 1　测试系统设计的基本原则 180
　　9. 1. 1　测试系统基本架构 180
　　9. 1. 2　测试系统设计的基本原则及
步骤 183
　9. 2　测试系统的精度设计 186
　　9. 2. 1　测试系统的误差传递 186
　　9. 2. 2　测试系统的误差分配与校核 188
　9. 3　信号的放大与滤波环节设计 189
　　9. 3. 1　信号放大环节设计 190
　　9. 3. 2　信号滤波环节设计 191
　9. 4　测试系统的抗干扰设计 195
　　9. 4. 1　干扰因素及传播途径 195
　　9. 4. 2　常用抗干扰技术 196
　思考题与习题 199
10　典型测试系统设计实例 201
　10. 1　应变测量案例 201
　　10. 1. 1　应变测量方法简介 201
　　10. 1. 2　塔式起重机结构强度测试 206
　10. 2　温度测量案例 209
　　10. 2. 1　温度测量方法简介 209
　　10. 2. 2　高速机车轴温测试系统 210
　10. 3　位移测量案例 215
　　10. 3. 1　位移测量方法简介 215
　　10. 3. 2　润滑油膜厚度光纤测试系统 216
　10. 4　噪声测量案例 221
　　10. 4. 1　噪声测量方法简介 221
　　10. 4. 2　汽车悬架减振器异响声分析 226
　10. 5　结构模态分析案例 230
　　10. 5. 1　模态分析方法简介 230
　　10. 5. 2　机床模态分析实例 234
　10. 6　旋转机械的网络化监测诊断 237
　　10. 6. 1　设计任务 237
　　10. 6. 2　网络化监测诊断系统方案 237
　　10. 6. 3　传感器组 238
　　10. 6. 4　CPCI 采集监测单元 240
　　10. 6. 5　网络数据库 242
　　10. 6. 6　网络化监测诊断软件平台 242
参考文献 245