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前言1

第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 测试工作的任务2

1.3 测试技术的发展2

1.4 本书的特点及目的3

习题与思考题4

第2章 测量的基础知识5

2.1 测量5

2.1.1 直接测量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

习题与思考题12

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26

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

习题与思考题44

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58

4.3.6 冲激响应函数60

4.4 测量系统的动态特性分析60

4.4.1 典型系统的频率响应60

4.4.2 典型激励的系统瞬态响应64

4.4.3 相似原理66

4.5 测量系统无失真测试条件68

4.6 测量系统的动态特性参数获取方法69

4.7 动态误差修正72

4.7.1 频域修正方法72

4.7.2 时域修正方法72

4.8 数字测量系统的基本特性73

4.8.1 采样73

4.8.2 量化75

习题与思考题76

第5章 计算机测试技术79

5.1 概述79

5.2 现场总线与智能传感器80

5.2.1 现场总线80

5.2.2 智能传感器90

5.2.3 智能传感器的集成技术94

5.2.4 智能传感器系统智能化功能的实现方法95

5.3 自动测试系统96

5.3.1 自动测试系统的基本概念96

5.3.2 自动测试系统的发展概况96

5.3.3 通用接口总线97

5.3.4 VXI总线103

5.3.5 PXI总线108

5.4 虚拟仪器系统111

5.4.1 概述111

5.4.2 虚拟仪器的结构及特点111

5.4.3 虚拟仪器的系统组成113

5.4.4 VXIplug&play114

5.4.5 虚拟仪器软件开发平台115

5.4.6 虚拟仪器在自动测试中的应用118

习题与思考题120

第6章 测试结果及误差分析121

6.1 概述121

6.2 实验数据的表示方法121

6.2.1 表格法121

6.2.2 图解法122

6.2.3 经验公式123

6.2.4 有效数字及数据修约123

6.3 回归分析及其应用123

6.3.1 一元线性回归123

6.3.2 多元线性回归127

6.3.3 非线性回归129

6.3.4 回归分析应用举例130

6.4 误差的定义及分类131

6.4.1 误差的概念131

6.4.2 误差的分类132

6.4.3 误差的表示方法133

6.4.4 表征测量结果质量的指标134

6.5 不确定度评定的基本知识134

6.5.1 有关不确定度的术语135

6.5.2 产生测量不确定度的原因和测量模型135

6.6 标准不确定度的A类评定138

6.6.1 单次测量结果试验标准差与平均值试验标准差138

6.6.2 测量过程的合并样本标准差140

6.6.3 规范测量中的合并样本标准差141

6.6.4 极差142

6.6.5 最小二乘法143

6.6.6 不确定度A类评定的独立性144

6.6.7 A类不确定度评定的自由度和评定度145

6.7 标准不确定度的B类评定145

6.7.1 B类不确定度评定的信息来源145

6.7.2 B类不确定度的评定方法146

6.7.3 B类标准不确定度评定的流程150

6.8 合成标准不确定度的评定150

6.8.1 输入量不相关时不确定度的合成150

6.8.2 输入量相关时不确定度的合成152

6.8.3 合成标准不确定度的自由度153

6.8.4 合成不确定度的计算流程153

6.9 扩展不确定度的评定及报告形式154

6.9.1 扩展不确定度的评定154

6.9.2 测量不确定度的报告与表示155

习题与思考题157

第7章 信号调理电路及指示记录装置161

7.1 滤波器161

7.1.1 滤波器分类161

7.1.2 理想滤波器162

7.1.3 实际滤波器165

7.1.4 模拟滤波器的应用170

7.2 调幅解调173

7.2.1 调幅与解调原理173

7.2.2 调幅波的波形失真175

7.2.3 典型调幅波及其频谱176

7.3 调频解调178

7.3.1 调频波及其频谱178

7.3.2 直接调频与鉴频180

7.3.3 应用举例182

7.4 记录仪器183

7.4.1 磁带记录仪183

7.4.2 瞬态波形记录分析仪187

习题与思考题190

第8章 应变电测技术191

8.1 电阻应变片191

8.1.1 电阻应变片的结构和工作原理191

8.1.2 电阻应变片的种类、材料和参数195

8.1.3 应变片的粘贴199

8.2 电阻应变片的温度误差及补偿201

8.2.1 温度误差及其产生原因201

82.2 温度补偿方法202

8.3 电阻应变片的信号调理电路203

8.3.1 直流电桥204

8.3.2 交流电桥206

8.3.3 等臂对称电桥的加减特性208

8.4 固态压阻式传感器210

8.4.1 概述210

8.4.2 压阻式压力传感器211

8.4.3 压阻式加速度传感器212

8.5 电阻应变仪212

8.5.1 电阻应变仪的分类及其特点212

8.5.2 载波放大式应变仪的组成及工作原理213

8.5.3 电标定及电标定桥214

8.5.4 常用电阻应变仪主要电路的特点215

8.6 测量中应变片的排列与连桥216

8.6.1 应变式传感器216

8.6.2 各种载荷测量中应变片的排列和连桥217

8.7 应力与应变测量221

8.7.1 单向应力状态221

8.7.2 主应力方向已知的平面应力状态222

8.7.3 主应力方向未知的平面应力状态222

习题与思考题225

第9章 压电测量技术228

9.1 压电式传感器的工作原理228

9.1.1 压电效应228

9.1.2 压电常量和表面电荷的计算230

9.1.3 压电元件的基本变形231

9.2 压电材料233

9.2.1 石英压电晶体233

9.2.2 压电陶瓷234

9.2.3 压电元件常用的结构形式235

9.3 压电式传感器的等效电路237

9.4 压电式传感器的信号调节电路238

9.4.1 电压放大器（阻抗变换器）238

9.4.2 电荷放大器242

9.5 压电式传感器的应用244

9.5.1 压电式测力传感器244

9.5.2 压电式加速度传感器246

9.5.3 压电阻抗头248

9.6 引起压电式传感器测量误差的因素248

9.7 奇石乐公司常用压电测量仪器简介250

9.7.1 5011B型电荷放大器251

9.7.2 拉力、压力的石英力传感器251

9.7.3 三分量力传感器252

9.7.4 K剪切式压电晶体加速度计252

9.7.5 压电梁式加速度计253

习题与思考题254

第10章 光电测量技术256

10.1 光电测量基本知识256

10.1.1 光源256

10.1.2 光电效应及器件257

10.2 光电器件的特性261

10.2.1 光照特性261

10.2.2 光谱特性262

10.2.3 响应时间263

10.2.4 温度特性263

10.2.5 伏安特性264

10.3 常用光电传感器及其应用264

10.3.1 光电式传感器的类型264

10.3.2 光电式传感器的应用266

10.4 光纤传感器267

10.4.1 光纤传感器的基础267

10.4.2 光纤传感器的应用实例270

习题与思考题273

第11章 温度测量技术275

11.1 概述275

11.2 测温法分类及仪器设备275

11.3 热电偶276

11.3.1 热电效应及测温原理277

11.3.2 热电回路的基本定律279

11.3.3 热电偶的种类281

11.3.4 热电偶的冷端温度补偿283

11.3.5 热电偶的实用测温电路285

11.3.6 温度测量的动态误差修正287

11.4 热电阻温度计288

11.4.1 金属丝热电阻289

11.4.2 热敏电阻291

11.5 热辐射测温292

11.5.1 全辐射高温计293

11.5.2 比色高温计293

11.5.3 红外辐射测温仪294

习题与思考题297

第12章 噪声测量技术299

12.1 噪声测试的物理学基本知识299

12.1.1 声波、声速和波长299

12.1.2 声波、声场和波阵面300

12.1.3 声压、声强和声功率301

12.1.4 声级和分贝301

12.2 人对噪声的主观量度303

12.2.1 响度与响度级303

12.2.2 声级计的计权网络、A声级304

12.2.3 等效连续声级305

12.2.4 噪声评价曲线306

12.3 噪声测量仪器307

12.3.1 传声器307

12.3.2 声级计308

12.3.3 噪声分析仪311

12.4 噪声测量方法312

12.4.1 测试环境对噪声的影响312

12.4.2 噪声级的测量312

12.4.3 声功率级测试315

12.4.4 声强的测试316

习题与思考题317

第13章 压力测量技术319

13.1 概述319

13.1.1 压力的定义319

13.1.2 压力的计量单位319

13.1.3 压力测量分类320

13.2 塑性测压法320

13.2.1 概述320

13.2.2 铜柱测压法321

13.2.3 铜球测压法323

13.3 弹性测压法325

13.3.1 应变式压力传感器325

13.3.2 压阻式压力传感器329

13.3.3 压电式压力传感器330

13.4 动态压力测量时的管道传输效应333

13.4.1 传感器的安装333

13.4.2 测量系统动态特性分析333

13.5 测压系统的标定335

13.5.1 测压系统的静态标定335

13.5.2 测压系统的动态标定336

习题与思考题343

第14章 位移、速度、加速度测量344

14.1 位移测量344

14.1.1 电感式位移测量系统344

14.1.2 电容式位移测量系统351

14.1.3 电涡流式位移测量系统355

14.1.4 光电位置敏感器件357

14.2 速度测量363

14.2.1 微积分电路法363

14.2.2 平均速度法363

14.2.3 瞬时速度法366

14.2.4 转速测量369

14.3 加速度测量372

14.3.1 惯性式加速度计372

14.3.2 应变式加速度计374

14.3.3 压电加速度计375

14.3.4 压电加速度计的标定378

习题与思考题380

第15章 机械振动测试382

15.1 概述382

15.2 测振系统的组成及合理选择382

15.2.1 测振系统的组成383

15.2.2 振动系统的合理选用385

15.2.3 传感器的安装386

15.3 振动系统特性测试388

15.3.1 激振方式388

15.3.2 机械结构参数的估计393

15.4 机械阻抗测试397

15.4.1 机械阻抗的基本概念397

15.4.2 几种典型的机械导纳定义397

15.5 振动分析方法及仪器398

习题与思考题402

参考文献404

附录A 热电偶分度表406

附录B 热电阻分度表418

附录C 本课程学习要点420