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目录1

绪言1

第一章信号分析3

§1-1周期信号4

一、傅里叶级数和周期信号的分解4

二、周期信号的均方值、均方根值、平均功率和相关函数8

§1-2非周期信号10

一、非周期信号和傅里叶积分10

二、傅里叶变换的若干特性12

三、非周期函数的能量谱密度和相关函数13

§1-3随机信号15

一、随机过程的一般关系15

二、各态历经过程16

1．平均值、均方值、均方根值和方差值（16）2．概率密度函数（17）3．自相关函数和功率谱密度函数18

4．互相关函数和互谱密度函数19

第二章测量装置的基本特性20

§2-1测量概述20

一、测量误差20

二、选择测量装置应当考虑的一些因素21

§2-2测量装置的基本特性22

一、线性系统22

二、测量装置的静态特性23

1．直线性（23）2．灵敏度（24）3．滞后量24

三、测量装置的动态特性24

1．传递函数和频率响应（25）2．脉冲响应函数（27）3．正弦输入时的频率响应29

§2-3常见测量装置的动态特性30

一、相似系统30

二、常见测量装置的频率响应31

三、常见测量装置的瞬态响应32

四、频率响应、时间常数、固有频率和阻尼率的影响35

§2-4测量装置特性参数测定的简介37

第三章常用传感器的变换原理40

§3-1传感器的分类和性能要求40

一、分类40

二、传感器应具有的性能42

§3-2电阻式传感器43

一、变阻器式传感器43

二、电阻应变式传感器44

1．金属丝电阻应变片（44）2．半导体应变片46

§3-3电感式传感器47

一、可变磁阻式传感器48

二、涡流式电感传感器49

三、差动变压器式电感传感器51

一、极距变化型52

§3-4电容式传感器52

二、面积变化型53

§3-5压磁式传感器54

§3-6压电式传感器55

§3-7霍尔效应传感器57

一、基本原理58

二、霍尔效应传感器59

§3-8磁阻效应传感器59

§3-9热电效应60

一、接触电势61

二、同一导体中的温差电势61

§3-10光电式传感器62

一、外光电效应及光电管62

二、内光电效应及光导管63

四、光电式传感器及其应用64

三、光生伏打效应及光敏晶体管64

1．模拟式光电传感器（65）2．数字式光电传感器66

第四章测量装置的一些中间变换器67

§4-1电桥67

一、直流电桥67

二、交流电桥68

三、变压器电桥71

四、平衡电桥71

§4-2滤波器72

一、理想滤波器72

二、实际滤波器73

1．RC滤波器（73）2．实际滤波器的主要类型74

§4-3放大器78

一、信号源和放大器的阻抗组合的影响79

二、放大器及其负载的阻抗匹配81

1．阻抗Zg和Zi均为电阻（80）2．Zg为电阻、Zi为复数阻抗（80）3．Zg为容抗、Zi为复数阻抗81

§4-4调制与解调82

一、电桥调幅与相敏检波82

二、谐振调频器与鉴频器83

§4-5模拟－数字转换器87

一、模－数转换原理88

二、模－数转换器89

1．跟踪比较式（89）2．双积分式89

三、数－模转换器90

第五章记录仪器92

§5-1光线示波器92

一、光线示波器工作原理92

二、振动子特性92

1．振动子的力学模型（93）2．静态特性（93）3．动态特性（93）4．振动子的阻尼（96）5．电流灵敏度96

6．振动子类型（97）7．振动子的选用99

§5-2笔式记录仪100

一、检流计式笔录仪100

二、伺服记录仪101

§5-3磁带记录器102

一、磁带记录器的构成及其工作原理102

二、磁带记录器的类型104

1．模拟记录方式（104）2．数字记录方式106

三、磁带记录器的应用106

第六章实验数据的处理和分析108

§6-1重复测量数据的数字特征108

一、样本的数字特征108

二、总体数字特征的估计和测量结果的表达109

§6-2实验数据表示法111

一、回归方程——经验公式111

1．线性相关和相关系数（111）2．线性回归方程的确定（112）3．回归方程的精度114

二、图示法116

§6-3时间序列概述116

§6-4时间序列的平均值和均方值117

§6-5数据的滤波118

§6-6时间序列的相关分析120

§6-7时间序列的功率谱密度分析122

一、功率谱密度的三种定义122

二、功率谱密度的估计和误差123

§6-8互谱密度函数、相干函数和频率响应函数126

一、互谱密度函数126

二、相干函数127

三、频率响应函数128

§6-9采样和频混129

§6-10泄漏和窗函数131

§7-1常用的位移传感器134

一、变阻器式位移传感器134

第七章位移的测量134

二、差动变压器式位移传感器137

三、电容式位移传感器139

四、同步机和微度同步器141

§7-2回转误差运动的测量142

一、回转轴的误差运动142

二、敏感方向144

三、测量方法145

1．打表法（145）2．双向测量法（146）3．单向测量法（148）4．数字式测量法（150）5．在e≠0的条件下，用双向测量法测定回转轴心平均位置和误差运动的问题（150）6．小结150

四、圆图象的处理和分析151

五、圆球安装偏心和形状误差影响的消除152

1．减小安装偏心影响的方法（153）2．圆球形状误差影响的消除153

第八章机械振动的测量（一）——测振的基本原理和常用仪器155

§8-1单自由度系统的受迫振动155

一、由作用在质量上的力所引起的受迫振动156

二、由基础运动所引起的受迫振动158

§8-2拾振器和阻抗头160

一、惯性式拾振器的力学模型160

二、加速度计163

1．压电式加速度计的结构（163）2．压电式加速度计的特性及其使用（164）3．其他型式的加速度计168

三、磁电式速度拾振器168

四、伺服式加速度计169

五、阻抗头172

§8-3振动信号处理仪器172

一、振动计172

二、频率分析仪172

1．并联滤波器实时分析仪（173）2．时间压缩式实时分析仪173

三、快速傅里叶分析仪174

§8-4激振器175

一、电动式激振器175

二、电磁激振器177

三、电液激振器179

第九章机械振动的测量（二）——机械阻抗的测量和测振装置的校准180

§9-1机械阻抗的测量180

一、测量机械阻抗的方法180

1．测量机械阻抗的基本原理和要求（180）2．激振方法（180）3．几种常用的测量系统181

二、机械阻抗数据的初步分析183

1．结构受迫振动的一些现象（183）2．机械阻抗数据分析的方法（184）3．振型的测定188

§9-2测振装置的校准188

一、绝对校准法189

1．激光干涉校准法（189）2．互易校准法190

二、比较校准法191

三、机械阻抗测量系统的校准191

§10-1基本概念192

一、噪声的物理量度192

第十章噪声的测量192

1．声压和声压级（192）2．声强、声强级、声功率和声功率级（192）3．噪声的频谱193

二、噪声的主观评价193

1．纯音的响度（193）2．宽带噪声195

§10-2噪声测量常用仪器197

一、传声器197

1．传声器的频率响应（198）2．常用的传声器198

二、声级计201

三、声级计的校准201

1．活塞发声器校准法（202）2．扬声器校准法（203）3．静电激振器校准法（203）4．互易校准法203

5．置换法204

§10-3噪声测量中的若干问题204

一、一般的现场测量204

二、声功率测量205

三、声压相加205

二、力的测量方法207

一、力的单位、与力有关的其他物理量207

第十一章力的测量207

§11-1力的基本测量方法及测力传感器207

三、测力传感器208

1．弹性式（208）2．电阻应变式（208）3．差动变压器式（210）4．电容式（210）5．压磁式211

6．光电式211

四、测力传感器的定标212

1．静态定标——灵敏度和定标曲线的测定（212）2．动态定标213

§11-2切削力的测定215

一、切削测力仪应具备的性能215

1．灵敏度（216）2．直线性（216）3．稳定性（216）4．静刚度（216）5．互干扰度（216）6．频率响应特性（216）7．结构简单（216）8．体积小（217）9．密封好217

二、典型的切削测力仪217

1．车削测力仪（217）2．铣削测力仪（220）3．钻削测力仪（221）4．磨削测力仪（221）5．滚削测力仪222

6．压电晶体式测力仪223

三、切削测力仪的定标223

1．静态定标（223）2．互干扰的修正（224）3．动态定标225

一、测力系统的一般力学关系226

§11-3测力仪的动力学问题226

二、测力仪的动态特性227

1．测力仪置于刚性基体上（228）2．测力仪置于弹性基体上（230）3．测力仪动态测量误差的消除230

第十二章温度的测量232

§12-1温度标准及基本测量方法232

一、温标232

二、测温法分类232

§12-2接触式测温方法233

一、接触式测温仪器233

1．热膨胀式温度计（233）2．电阻温度计（234）3．热电温度计236

二、接触式测温误差分析239

1．测温过程中热量的传递及温度差（239）2．动态测温误差239

§12-3非接触式测温方法242

一、热辐射的基本概念242

1．绝对黑体模型（243）2．普朗克定律（243）3．斯忒藩－波耳兹曼定律243

二、热辐射的基本定律243

三、辐射温度计245

四、红外测温245

1．红外探测器（245）2．红外测温仪（246）3．红外热象仪246

§12-4切削温度的测量246

一、测量切削温度的方法247

1．热电偶法（247）2．热辐射法248

二、用热电偶法测温时的寄生热电势249

三、用热电偶法测定切削温度时的定标250

第十三章机械加工表面层结构状态的测量253

§13-1零件表层加工硬化的测量253

§13-2金相组织分析方法及扫描电子显微镜在切削加工中的应用255

一、光学金相显微镜255

二、透射式电子显微镜255

三、扫描电子显微镜256

四、SEM在金属切削研究中的应用257

§13-3残留应力的测定方法及X射线衍射仪258

一、残留应力及其测定方法258

二、X射线法测定原理259

三、X射线衍射仪260

四、X射线应力测定在工业中的应用260

§13-4零件表层裂纹的检查方法261

一、零件表层裂纹检查方法261

二、超声波探伤仪原理及应用261

1．超声波探伤原理（261）2．超声波探头（262）3．超声波探伤仪工作原理263

附录264

Ⅰ 分贝换算264

Ⅱ 国际单位制（SI）及其换算267

参考文献272