目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 測(cè)試工作的任務(wù) 2
1.3 測(cè)試技術(shù)的發(fā)展 2
1.4 本書的特點(diǎn)及目的 3
習(xí)題與思考題 4
第2章 測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí) 5
2.1 測(cè)量 5
2.1.1 直接測(cè)量 5
2.1.2 間接測(cè)量 6
2.2 標(biāo)準(zhǔn) 6
2.2.1 SI的構(gòu)成 6
2.2.2 SI基本單位 6
2.3 非電量電測(cè)系統(tǒng)的組成 8
習(xí)題與思考題 12
第3章 工程信號(hào)及其可測(cè)性分析 13
3.1 概述 13
3.2 工程信號(hào)的分類 13
3.2.1 確定性信號(hào) 14
3.2.2 隨機(jī)信號(hào) 15
3.3 周期信號(hào)描述 16
3.3.1 周期信號(hào)的分解和頻譜 16
3.3.2 周期信號(hào)的可測(cè)性分析 23
3.4 時(shí)限信號(hào)(瞬態(tài)信號(hào))描述 26
3.4.1 時(shí)限信號(hào)的分解和頻譜 26
3.4.2 時(shí)限信號(hào)的可測(cè)性分析 29
3.5 隨機(jī)信號(hào)描述 29
3.5.1 隨機(jī)信號(hào)的特征參數(shù) 30
3.5.2 隨機(jī)信號(hào)的特征估計(jì) 34
3.6 典型激勵(lì)信號(hào)描述 37
3.6.1 沖激函數(shù)及其譜分析 37
3.6.2 單位階躍信號(hào)及其譜分析 40
3.6.3 單位斜坡信號(hào)及其頻譜 42
習(xí)題與思考題 42
第4章 測(cè)量系統(tǒng)的基本特性 43
4.1 概述 43
4.1.1 測(cè)量系統(tǒng)的基本要求 43
4.1.2 測(cè)量系統(tǒng)的線性化 44
4.2 測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定與靜態(tài)特性 45
4.2.1 靜態(tài)標(biāo)定 46
4.2.2 靜態(tài)特性指標(biāo) 47
4.3 測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 52
4.3.1 動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問(wèn)題 52
4.3.2 測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的主要指標(biāo) 53
4.3.3 測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 54
4.3.4 傳遞函數(shù) 54
4.3.5 頻率響應(yīng)函數(shù) 56
4.3.6 沖激響應(yīng)函數(shù) 58
4.4 典型測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 四
4.4.1 典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 58
4.4.2 典型激勵(lì)的系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng) 62
4.4.3 相似原理 64
4.5 測(cè)量系統(tǒng)無(wú)失真測(cè)試條件 66
4.6 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)獲取方法 67
4.7 動(dòng)態(tài)誤差修正 70
4.7.1 頻域修正方法 70
4.7.2 時(shí)域修正方法 70
4.8 數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的基本特性 71
4.8.1 采樣 71
4.8.2 量化 73
習(xí)題與思考題 74
第5章 計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù) 77
5.1 概述 77
5.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與智能傳感器 78
5.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線 78
5.2.2 智能傳感器 88
5.2.3 智能傳感器系統(tǒng)智能化功能的實(shí)現(xiàn)方法 91
5.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 93
5.3.1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本概念 93
5.3.2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展概況 93
5.3.3 通用接口總線 94
5.3.4 VXI總線 99
5.3.5 PXI總線 104
5.4 虛擬儀器系統(tǒng) 107
5.4.1 概述 107
5.4.2 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 108
5.4.3 虛擬儀器的系統(tǒng)組成 109
5.4.4 虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) 110
習(xí)題與思考題 113
第6章 測(cè)試結(jié)果及誤差分析 114
6.1 概述 114
6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法 114
6.2.1 表格法 114
6.2.2 圖解法 115
6.2.3 經(jīng)驗(yàn)公式 116
6.2.4 有效數(shù)字及數(shù)據(jù)修約 116
6.3 回歸分析及其應(yīng)用 116
6.3.1 一元線性回歸 116
6.3.2 多元線性回歸 120
6.3.3 非線性回歸 122
6.3.4 回歸分析應(yīng)用舉例 123
6.4 誤差的定義及分類 124
6.4.1 誤差的概念 124
6.4.2 誤差的分類 125
6.4.3 誤差的表示方法 126
6.4.4 表征測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo) 127
6.5 不確定度評(píng)定的基本知識(shí) 127
6.5.1 有關(guān)不確定度的術(shù)語(yǔ) 128
6.5.2 產(chǎn)生測(cè)量不確定度的原因和測(cè)量模型 128
6.6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A 類評(píng)定 130
6.6.1 單次測(cè)量結(jié)果試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差與平均值試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 130
6.6.2 測(cè)量過(guò)程的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差 132
6.6.3 規(guī)范測(cè)量中的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差 134
6.6.4 極差 135
6.6.5 最小二乘法 135
6.6.6 不確定度A類評(píng)定的流程 136
6.7 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定 137
6.7.1 B類不確定度評(píng)定的信息來(lái)源 137
6.7.2 B類不確定度的評(píng)定方法 138
6.7.3 B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定的流程 141
6.8 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定 141
6.8.1 輸入量不相關(guān)時(shí)不確定度的合成 141
6.8.2 輸入量相關(guān)時(shí)不確定度的合成 143
6.8.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度 144
6.8.4 合成不確定度的計(jì)算流程 144
6.9 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定及報(bào)告形式 145
6.9.1 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 145
6.9.2 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示 146
習(xí)題與思考題 147
第7章 信號(hào)調(diào)理電路及指示記錄儀器 151
7.1 濾波器 151
7.1.1 濾波器分類 151
7.1.2 理想濾波器 152
7.1.3 實(shí)際濾波器 155
7.1.4 模擬濾波器的應(yīng)用 160
7.2 調(diào)幅解調(diào) 163
7.2.1 調(diào)幅與解調(diào)原理 163
7.2.2 調(diào)幅波的波形失真 165
7.2.3 典型調(diào)幅波及其頻譜 166
7.3 調(diào)頻解調(diào) 168
7.3.1 調(diào)頻波及其頻譜 168
7.3.2 直接調(diào)頻與鑒頻 170
7.3.3 應(yīng)用舉例 172
7.4 信號(hào)的放大與隔離 173
7.4.1 基本放大器 173
7.4.2 測(cè)量放大器 175
7.4.3 隔離放大器 176
7.5 記錄儀器 177
7.5.1 磁帶記錄儀 177
7.5.2 波形存儲(chǔ)器 182
7.5.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 184
習(xí)題與思考題 188
第8章 應(yīng)變電測(cè)技術(shù) 189
8.1 電阻應(yīng)變片 189
8.1.1 電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和工作原理 189
8.1.2 電阻應(yīng)變片的種類、材料和參數(shù) 193
8.1.3 應(yīng)變片的粘貼 197
8.2 電阻應(yīng)變片的溫度誤差及補(bǔ)償 199
8.2.1 溫度誤差及其產(chǎn)生原因 199
8.2.2 溫度補(bǔ)償方法 200
8.3 電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路 201
8.3.1 直流電橋 202
8.3.2 交流電橋 204
8.3.3 等臂對(duì)稱電橋的加減特性 206
8.4 固態(tài)壓阻式傳感器 208
8.4.1 概述 208
8.4.2 壓阻式壓力傳感器 209
8.4.3 壓阻式加速度傳感器 210
8.5 電阻應(yīng)變儀 210
8.5.1 電阻應(yīng)變儀的分類及其特點(diǎn) 210
8.5.2 載波放大式應(yīng)變儀的組成及工作原理 211
8.5.3 電標(biāo)定及電標(biāo)定橋 212
8.5.4 常用電阻應(yīng)變儀主要電路的特點(diǎn) 212
8.6 測(cè)量中應(yīng)變片的排列與連橋 214
8.6.1 應(yīng)變式傳感器 214
8.6.2 各種載荷測(cè)量中應(yīng)變片的排列和連橋 215
8.7 應(yīng)力與應(yīng)變測(cè)量 219
8.7.1 單向應(yīng)力狀態(tài) 219
8.7.2 主應(yīng)力方向已知的平面應(yīng)力狀態(tài) 220
8.7.3 主應(yīng)力方向未知的平面應(yīng)力狀態(tài) 220
習(xí)題與思考題 223
第9章 壓電測(cè)量技術(shù) 226
9.1 壓電效應(yīng)與壓電常數(shù) 226
9.1.1 壓電效應(yīng) 226
9.1.2 壓電常數(shù) 226
9.2 壓電材料及壓電元件結(jié)構(gòu)形式 230
9.2.1 壓電晶體 230
9.2.2 壓電陶瓷 232
9.2.3 壓電薄膜 234
9.2.4 壓電元件的結(jié)構(gòu)形式 235
9.3 壓電式傳感器的等效電路 237
9.3.1 壓電元件的等效電路 237
9.3.2 壓電傳感器的等效電路 238
9.4 測(cè)量電路 239
9.4.1 電壓放大器 239
9.4.2 電荷放大器 243
9.5 壓電式傳感器 245
9.5.1 壓電式力和壓力傳感器 245
9.5.2 壓電式加速度傳感器 246
9.6 誤差分析 251
9.6.1 環(huán)境溫度的影響 251
9.6.2 環(huán)境濕度的影響 253
9.6.3 電纜噪聲 253
習(xí)題與思考題 254
第10章 光電測(cè)量技術(shù) 255
10.1 光電測(cè)量基本知識(shí) 255
10.1.1 光源、 255
10.1.2 光電效應(yīng)及器件 256
10.2 光電器件的特性 260
10.2.1 光照特性 260
10.2.2 光譜特性 261
10.2.3 響應(yīng)時(shí)間 262
10.2.4 溫度特性 262
10.2.5 伏安特性 263
10.3 常用光電傳感器及其應(yīng)用 263
10.3.1 光電式傳感器的類型 263
10.3.2 光電式傳感器的應(yīng)用 265
10.4 光纖傳感器 266
10.4.1 光纖傳感器的基礎(chǔ) 266
10.4.2 光纖傳感器的應(yīng)用實(shí)例 269
習(xí)題與思考題 272
第11章 溫度測(cè)量技術(shù) 273
11.1 概述 4 273
11.2 熱電偶 275
11.2.1 測(cè)溫原理 276
11.2.2 基本定則 279
11.2.3 熱電偶的種類 284
11.2.4 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償 286
11.2.5 熱電偶的實(shí)用測(cè)溫電路 288
11.2.6 溫度測(cè)量的動(dòng)態(tài)誤差修正 290
11.3 熱電阻溫度計(jì) 291
11.3.1 金屬絲熱電阻 292
11.3.2 熱敏電阻 294
11.4 熱輻射測(cè)溫 295
11.4.1 全輻射高溫計(jì) 295
11.4.2 比色高溫計(jì) 296
11.4.3 紅外輻射測(cè)溫儀 297
習(xí)題與思考題 300
第12章 噪聲測(cè)量技術(shù) 301
12.1 噪聲測(cè)試的物理學(xué)基本知識(shí) 301
12.1.1 聲波、聲速和波長(zhǎng) 301
12.1.2 聲波、聲場(chǎng)和波陣面 302
12.1.3 聲壓、聲強(qiáng)和聲功率 302
12.1.4 聲級(jí)和分貝 303
12.2 人對(duì)噪聲的主觀量度 305
12.2.1 響度與響度級(jí) 305
12.2.2 聲級(jí)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、A 聲級(jí) 307
12.2.3 等效連續(xù)聲級(jí) 307
12.2.4 噪聲評(píng)價(jià)曲線 309
12.3 噪聲測(cè)量?jī)x器 309
12.3.1 傳聲器 309
12.3.2 聲級(jí)計(jì) 311
12.3.3 噪聲分析儀 316
12.4 噪聲測(cè)量方法 317
12.4.1 測(cè)試環(huán)境對(duì)噪聲的影響 317
12.4.2 噪聲級(jí)的測(cè)量 317
12.4.3 聲功率級(jí)測(cè)試 320
12.4.4 聲強(qiáng)的測(cè)試 321
習(xí)題與思考題 322
第13章 壓力測(cè)量技術(shù) 324
13.1 概述 324
13.1.1 壓力的定義 324
13.1.2 壓力的計(jì)量單位 324
13.1.3 壓力測(cè)量分類 325
13.2 塑性測(cè)壓法 325
13.2.1 概述 325
13.2.2 銅柱測(cè)壓法 326
13.2.3 銅球測(cè)壓法 328
13.3 彈性測(cè)壓法 330
13.3.1 應(yīng)變式壓力傳感器 330
13.3.2 壓電式壓力傳感器 334
13.4 動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量時(shí)的管道傳輸效應(yīng) 336
13.4.1 傳感器的安裝 336
13.4.2 測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析 336
13.5 測(cè)壓系統(tǒng)的標(biāo)定 338
13.5.1 測(cè)壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定 338
13.5.2 測(cè)壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 339
習(xí)題與思考題 346
第14章 位移、速度、加速度測(cè)量 347
14.1 位移測(cè)量 347
14.1.1 電感式位移測(cè)量系統(tǒng) 347
14.1.2 電容式位移測(cè)量系統(tǒng) 354
14.1.3 電渦流式位移測(cè)量系統(tǒng) 358
14.1.4 光電位置敏感器件 360
14.2 速度測(cè)量 366
14.2.1 微積分電路法 366
14.2.2 平均速度法 366
14.2.3 瞬時(shí)速度法 369
14.2.4 轉(zhuǎn)速測(cè)量 372
14.3 加速度測(cè)量 375
14.3.1 慣性式加速度計(jì) 375
14.3.2 應(yīng)變式加速度計(jì) 377
14.3.3 壓電加速度計(jì) 378
14.3.4 加速度計(jì)的標(biāo)定 381
習(xí)題與思考題 383
第四章 機(jī)械振動(dòng)測(cè)試 385
15.1 概述 385
15.2 測(cè)振系統(tǒng)的組成及合理選擇 385
15.2.1 測(cè)振系統(tǒng)的組成 386
15.2.2 振動(dòng)系統(tǒng)的合理選用 388
15.2.3 傳感器的安裝 389
15.3 振動(dòng)系統(tǒng)特性測(cè)試 391
15.3.1 激振方式 391
15.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計(jì) 396
15.4 機(jī)械阻抗測(cè)試 400
15.4.1 機(jī)械阻抗的基本概念 400
15.4.2 幾種典型的機(jī)械導(dǎo)納定義 400
15.5 振動(dòng)分析方法及儀器 401
習(xí)題與思考題 405
參考文獻(xiàn) 407
附錄A 熱電偶分度表 409
附錄B 熱電阻分度表 421