傳感器與測試技術(shù)

第 1章 緒論 1
1.1 測試技術(shù)概述 1
1.2 測試系統(tǒng)的組成 1
1.3 測試技術(shù)的主要任務(wù)及其在機械工程中的應(yīng)用 3
1.3.1 測試技術(shù)的主要任務(wù) 3
1.3.2 測試技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的主要應(yīng)用 3
1.4 現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 4
1.4.1 傳感器的發(fā)展趨勢 4
1.4.2 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 5
復(fù)習(xí)與思考 5
第 2章 信號及其描述 6
2.1 信號的分類及其描述 6
2.1.1 信號的分類 6
2.1.2 信號的描述 8
2.2 周期信號 8
2.2.1 周期信號的時域描述 8
2.2.2 周期信號的頻域描述 9
2.2.3 周期信號的強度分析 13
2.3 非周期信號 14
2.3.1 傅里葉變換 14
2.3.2 傅里葉變換的主要性質(zhì) 16
2.3.3 工程典型信號的頻譜 19
2.4 隨機信號 23
2.4.1 隨機信號的概念及分類 23
2.4.2 隨機信號的統(tǒng)計特征參數(shù) 24
復(fù)習(xí)與思考 26
第 3章 測試系統(tǒng)的特性 27
3.1 測試系統(tǒng)基本特性 27
3.1.1 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性 28
3.1.2 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性 31
3.2 系統(tǒng)實現(xiàn)不失真測量條件 41
3.3 測量系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)的測定 42
3.3.1 頻率響應(yīng)法 42
3.3.2 階躍響應(yīng)法 43
3.4 測試裝置的負載特性 44
3.4.1 負載效應(yīng) 44
3.4.2 減輕負載效應(yīng)的措施 45
3.5 測量誤差的基本概念 45
3.5.1 真值 45
3.5.2 測量誤差 46
3.5.3 誤差分類 46
3.5.4 精度 46
3.5.5 不確定度 47
復(fù)習(xí)與思考 48
第 4章 傳感器 49
4.1 傳感器概述 49
4.2 電阻式傳感器 50
4.2.1 電位器式電阻傳感器 50
4.2.2 應(yīng)變式電阻傳感器 52
4.2.3 電阻式傳感器應(yīng)用舉例 56
4.2.4 黏合劑和應(yīng)變片的粘貼技術(shù) 59
4.3 電感式傳感器 60
4.3.1 自感傳感器 60
4.3.2 差動變壓器式電感傳感器（互感傳感器） 63
4.3.3 電感式傳感器的特點及應(yīng)用 64
4.4 渦流式傳感器 66
4.4.1 渦流效應(yīng) 66
4.4.2 渦流式傳感器的類型 67
4.4.3 測量電路 71
4.4.4 渦流式傳感器的應(yīng)用 72
4.5 電容式傳感器 77
4.5.1 基本工作原理 77
4.5.2 結(jié)構(gòu)形式 78
4.5.3 輸出特性 78
4.5.4 電容式傳感器的應(yīng)用 83
4.6 熱敏電阻 87
4.6.1 陶瓷熱敏電阻 87
4.6.2 半導(dǎo)體熱敏傳感器 88
4.6.3 薄膜鉑電阻 89
4.6.4 熱敏電阻的主要應(yīng)用 92
4.7 壓電式傳感器 92
4.7.1 壓電效應(yīng) 93
4.7.2 壓電材料 94
4.7.3 壓電式傳感器及其等效電路 95
4.7.4 壓電式傳感器的信號調(diào)節(jié)電路 96
4.7.5 壓電式傳感器的應(yīng)用 97
4.8 熱電偶 105
4.8.1 熱電偶的工作原理 105
4.8.2 常用熱電偶 106
4.8.3 熱電偶參考端溫度補償 107
4.9 光電傳感器 109
4.9.1 光電傳感器原理 109
4.9.2 外光電效應(yīng)器件 110
4.9.3 內(nèi)光電效應(yīng)器件 112
4.9.4 常見光電傳感器的應(yīng)用舉例 115
4.10 數(shù)字式傳感器 117
4.10.1 碼盤式編碼器 118
4.10.2 脈沖盤式編碼器 120
復(fù)習(xí)與思考 122
第 5章 測試信號調(diào)理與記錄 124
5.1 電橋 124
5.1.1 直流電橋 124
5.1.2 交流電橋 127
5.1.3 變壓器電橋 129
5.2 信號的調(diào)制與解調(diào) 129
5.2.1 幅值調(diào)制與解調(diào) 130
5.2.2 頻率調(diào)制與解調(diào) 134
5.3 信號的放大與濾波 136
5.3.1 信號的放大 136
5.3.2 信號的濾波 139
5.4 信號的顯示與記錄 144
5.4.1 筆式記錄儀 145
5.4.2 LED和LCD 145
5.4.3 示波器 149
復(fù)習(xí)與思考 150
第 6章 測試信號數(shù)字化處理 152
6.1 數(shù)字信號獲取與處理系統(tǒng)簡介 152
6.2 模擬信號的數(shù)字化 153
6.2.1 采樣與量化 153
6.2.2 采樣定理 155
6.2.3 頻率混疊現(xiàn)象 155
6.3 數(shù)字信號的預(yù)處理 156
6.3.1 零均值化 156
6.3.2 奇異點（野點）剔除 156
6.3.3 消除趨勢項 157
6.4 數(shù)字信號處理基礎(chǔ) 158
6.4.1 信號的時域截斷與泄漏 158
6.4.2 離散傅里葉變換及快速傅里葉變換 161
6.4.3 細化FFT 162
復(fù)習(xí)與思考 163
第 7章 測試信號分析與處理 164
7.1 信號的時域分析 164
7.1.1 波形分析 164
7.1.2 包絡(luò)分析 165
7.1.3 統(tǒng)計分析 166
7.2 信號的相關(guān)分析 166
7.2.1 相關(guān)系數(shù) 166
7.2.2 信號的自相關(guān)分析 167
7.2.3 信號的互相關(guān)分析 169
7.3 信號的頻域分析 173
7.3.1 自功率譜密度函數(shù) 173
7.3.2 互功率譜密度函數(shù) 175
7.3.3 功率譜的應(yīng)用 175
復(fù)習(xí)與思考 177
第 8章 計算機測試系統(tǒng) 179
8.1 計算機測試系統(tǒng)的基本組成 179
8.2 計算機測試系統(tǒng)總線技術(shù) 181
8.2.1 總線的分類與標準化 181
8.2.2 總線的通信方式 182
8.2.3 測試系統(tǒng)內(nèi)部總線和外部總線 183
8.2.4 現(xiàn)場總線 187
8.3 智能儀器技術(shù) 192
8.3.1 智能儀器概述 192
8.3.2 智能儀器組成及特點 193
8.4 虛擬儀器技術(shù) 195
8.4.1 虛擬儀器技術(shù)概述 195
8.4.2 虛擬儀器的構(gòu)成 196
8.5 虛擬儀器軟件簡介 198
復(fù)習(xí)與思考 201
第 9章 機械工程測試綜合應(yīng)用實例 202
9.1 測試技術(shù)在汽車技術(shù)中的應(yīng)用——發(fā)動機性能檢測 202
9.1.1 發(fā)動機綜合性能檢測裝置的基本組成 203
9.1.2 點火系統(tǒng)檢測與波形分析 207
9.1.3 柴油機噴油壓力波形檢測 212
9.2 基于LabVIEW的測試系統(tǒng)實例——電機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng) 217
9.2.1 研究背景 217
9.2.2 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量原理 217
9.2.3 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)硬件設(shè)計 219
9.2.4 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)軟件設(shè)計 219
9.2.5 結(jié)果及分析 220
參考文獻 222