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第1章 绪论1

1.1 本课程的意义1

1.2 测试技术的社会作用1

1.3 测试技术的基本概念3

1.3.1 测量方法及其分类3

1.3.2 测量误差4

1.4 测试系统的组成13

1.5 本课程的内容15

思考题16

第2章 测试系统常用传感器17

2.1 传感器概述17

2.1.1 传感器的基本概念17

2.1.3 传感器的分类18

2.1.2 传感器的基本组成18

2.1.4 传感器的应用20

2.1.5 传感器的发展方向21

2.2 弹性敏感元件23

2.2.1 弹性敏感元件的基本特性23

2.2.2 弹性敏感元件的材料25

2.2.3 弹性敏感元件的应用26

2.3 电阻式传感器28

2.3.1 电阻应变式传感器28

2.3.2 变阻器式（电位器式）传感器36

2.4 电容式传感器39

2.4.1 电容式传感器的工作原理39

2.4.2 电容式传感器的测量电路42

2.4.3 电容式传感器的应用44

2.5 电感式传感器45

2.4.4 电容式传感器的使用注意事项45

2.5.1 变气隙式自感传感器46

2.5.2 差动变压器式电感传感器48

2.5.3 电感式传感器的应用49

2.6 电涡流式传感器50

2.6.1 电涡流式传感器的工作原理50

2.6.2 电涡流式传感器的结构52

2.6.3 电涡流式传感器的测量电路52

2.6.4 电涡流式传感器的应用53

2.7 压电式传感器54

2.7.1 压电效应54

2.7.2 压电元件的等效电路55

2.7.3 压电式传感器的测量电路56

2.7.4 压电式传感器的应用58

2.8 磁电式传感器59

2.8.1 动圈式磁电传感器60

2.8.2 磁阻式传感器61

2.9 光电式传感器63

2.9.1 光电管64

2.9.2 光电倍增管66

2.9.3 光敏电阻66

2.9.4 光电池68

2.9.5 光敏二极管和光敏晶体管69

2.9.6 光电式传感器的分类70

2.9.7 光电式传感器的应用71

2.10 热电式传感器73

2.10.1 热电偶73

2.10.2 热电阻76

2.10.3 热敏电阻78

2.10.4 集成（IC）温度传感器82

2.11 霍尔式传感器83

2.11.1 霍尔元件的工作原理83

2.11.2 霍尔元件的零位误差84

2.11.3 霍尔元件的温度特性84

2.11.4 霍尔传感器的类型及应用85

2.12 光纤传感器86

2.12.1 光纤的传光原理87

2.12.2 光纤的传感器的分类88

2.12.3 光纤传感器的优点88

2.12.4 光纤传感器的应用89

2.13.1 超声波的波形91

2.13 超声波传感器91

2.13.2 超声波的传输特性92

2.13.3 超声波的产生和接收93

2.13.4 超声波检测的原理93

2.13.5 压电超声波传感器的结构93

2.13.6 超声波传感器的应用94

2.14 CCD图像传感器97

2.14.1 CCD传感器的工作原理97

2.14.2 CCD传感器的应用98

2.15 数字式传感器99

2.15.1 编码器99

2.15.2 光栅传感器102

2.15.3 感应同步器105

2.15.4 频率式数字传感器109

2.16.1 智能传感器的特点112

2.16 智能传感器112

2.16.2 智能传感器的典型结构113

2.16.3 DSTJ-3000智能式差压、压力变送器113

2.17 传感器的选用原则114

思考题116

第3章 测试信号调理电路与显示记录117

3.1 电桥117

3.1.1 直流电桥117

3.1.2 交流电桥119

3.2 信号的放大121

3.2.1 基本应用电路122

3.2.2 测量放大器123

3.2.4 隔离放大器124

3.2.3 增益调控测量放大器124

3.3 信号的调制和解调125

3.3.1 信号的调幅与解调126

3.3.2 信号的调频与解调129

3.4 滤波器132

3.4.1 模拟滤波器的原理与分类133

3.4.2 理想滤波器134

3.4.3 滤波器的基本参数135

3.4.4 RC滤波器136

3.4.5 有源滤波器139

3.4.6 数字滤波器141

3.5 信号的显示与记录144

3.5.1 模拟式显示记录装置144

3.5.2 数字式显示记录装置155

思考题162

第4章 测试信号的分析164

4.1 信号的分类164

4.1.1 确定性信号164

4.1.2 非确定性信号165

4.2 信号的时域分析166

4.2.1 信号的时域特征参数166

4.2.2 信号的相关分析169

4.3 信号的频域分析173

4.3.1 周期信号的频域分析173

4.3.2 非周期信号的频域分析179

4.3.3 随机信号的频域分析184

4.4 信号的幅域分析187

4.6 近代信号分析方法简介188

4.5 信号的时频分析188

4.6.1 时序分析189

4.6.2 功时谱分析189

4.6.3 小波分析189

4.7 数字信号处理190

4.7.1 模拟信号的数字化191

4.7.2 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换196

思考题197

第5章 测试系统的基本特性198

5.1 线性时不变系统198

5.1.1 线性时不变系统的微分方程198

5.1.2 线性时不变系统的性质200

5.2 测试系统的静态特性201

5.3 测试系统的动态特性203

5.3.1 测试系统的传递函数204

5.3.2 测试系统的频率响应函数205

5.3.3 零阶系统的动态特性205

5.3.4 一阶系统的动态特性207

5.3.5 二阶系统的动态特性209

思考题211

第6章 测试技术在机械工程中的应用213

6.1 位移的测量213

6.1.1 常用的位移测量方法214

6.1.2 常用的位移传感器215

6.1.3 位移传感器的选用原则220

6.2 力的测量221

6.2.1 电阻应变式测力传感器221

6.2.3 压磁式测力传感器228

6.2.2 电容式差压传感器228

6.3 振动的测试230

6.3.1 机械振动测试的基本内容230

6.3.2 机械振动参数的测试231

6.3.3 振动系统特性参数的测试235

6.4 压力的测量238

6.4.1 压力的基本概念238

6.4.2 压力传感器的分类239

6.4.3 常用的压力传感器240

6.5 流量的测量242

6.5.1 流量的表示方法242

6.5.2 常用流量计243

6.6 温度的测量247

6.6.1 温度测量概述247

6.6.2 测温方法与测温传感器的分类249

6.6.3 常用的测温计251

思考题255

第7章 计算机测试系统256

7.1 概述256

7.2 数据采集系统256

7.2.1 多路模拟开关258

7.2.2 采样／保持电路258

7.2.3 模数和数模转换器259

7.2.4 数据采集系统的构成方式266

7.3 自动测试系统268

7.3.1 自动测试系统的结构及特点268

7.3.2 自动测试系统的发展历程269

7.3.3 自动测试系统的总线技术270

7.4 智能仪器272

7.4.1 智能仪器的组成272

7.4.2 智能仪器的性能特点274

7.4.3 智能仪器的典型功能275

7.4.4 智能仪器的发展趋势276

思考题277

第8章 测试系统设计及实例278

8.1 测试系统设计概述278

8.2 测试系统的抗干扰设计279

8.2.1 干扰的来源280

8.2.2 干扰的传播途径281

8.2.3 干扰的作用方式282

8.2.4 干扰的抑制方法283

8.3.1 心电图记录系统的功能和组成285

8.3 低功耗便携式心电图记录系统的设计285

8.3.2 心电图记录系统的硬件组成287

8.3.3 心电图记录系统的软件设计288

8.3.4 系统实验验证289

8.4 基于虚拟仪器技术的压缩机液位测量系统292

8.4.1 压缩机液位测量方法的确定292

8.4.2 压缩机液位测量方案293

8.4.3 硬件设计293

8.4.4 软件开发295

8.4.5 信号处理和液位测量试验298

8.5 电磁声裂纹检测虚拟仪器系统299

8.5.1 电磁声的发射和接收原理299

8.5.2 硬件电路原理301

8.5.3 软件设计302

8.5.4 系统功能验证304

思考题305

第9章 现代测试技术的发展方向306

9.1 测试技术的发展方向306

9.2 虚拟仪器技术307

9.2.1 虚拟仪器概述308

9.2.2 虚拟仪器的系统构成308

9.2.3 虚拟仪器的发展过程312

9.2.4 LabVIEW虚拟仪器开发系统312

9.2.5 虚拟仪器VI的设计步骤314

9.2.6 简单虚拟仪器VI的设计示例314

9.2.7 虚拟仪器技术在现代测试系统中的应用318

思考题319

参考文献320