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第1章 概论1

1.1 测试的意义1

1.2 测试方法和测试系统的组成2

1.3 测试技术的发展2

1.3.1 传感器技术2

1.3.2 计算机测试技术3

1.4 测量误差概念3

1.5 课程内容4

第2章 常用传感器原理与应用5

2.1 电位器式位移传感器5

2.1.1 典型电位器式位移传感器5

2.1.2 电位器式位移传感器的负载特性及非线性误差8

2.2 电阻应变式传感器10

2.2.1 金属电阻应变片10

2.2.2 半导体应变片12

2.2.3 应变片的主要参数和工作特性12

2.2.4 电阻应变片的应用15

2.2.5 转换电路16

2.2.6 电阻应变式位移传感器16

2.3 电感式传感器17

2.3.1 自感式传感器17

2.3.2 差动变压器式传感器19

2.3.3 电涡流式传感器24

2.3.4 感应同步器系统28

2.4 电容式传感器33

2.4.1 工作原理33

2.4.2 电容式位移传感器35

2.4.3 电容式传感器信号处理电路37

2.5 压电式传感器41

2.5.1 压电效应41

2.5.2 压电材料及其特性41

2.5.3 等效电路43

2.5.4 测量电路44

2.5.5 压电变换器44

2.6 磁敏传感器45

2.6.1 霍尔元件45

2.6.2 磁敏电阻46

2.6.3 磁敏管47

2.6.4 霍尔式微量位移传感器47

2.6.5 振弦式位移传感器49

2.6.6 磁阻式位移传感器49

2.6.7 磁栅式位移测量系统50

2.7 光电式传感器51

2.7.1 光敏电阻52

2.7.2 光电池52

2.7.3 光敏晶体管52

2.7.4 固体图像传感器53

2.8 光栅位移测量系统55

2.8.1 光栅的结构和分类55

2.8.2 莫尔条纹55

2.8.3 辨向电路57

2.9 光纤位移测量系统59

2.9.1 功能型光纤传感器59

2.9.2 反射式光纤位移传感器61

2.9.3 光电转换及放大电路62

2.10 轴角编码器62

2.10.1 绝对式编码器63

2.10.2 增量式编码器64

2.11 超声波测距系统65

2.12 集成传感器65

第3章 信号变换与处理68

3.1 测量电路68

3.1.1 电位计式电路68

3.1.2 电桥电路69

3.2 信号的放大77

3.3 滤波器79

3.3.1 滤波器的分类及基本参数79

3.3.2 RC滤波器81

3.3.3 有源滤波器82

3.4 调制与解调85

3.4.1 调幅及其解调86

3.4.2 调频及其解调89

第4章 测试信号分析91

4.1 信号及分类91

4.1.1 确定性信号91

4.1.2 随机信号92

4.1.3 连续信号和离散信号92

4.1.4 能量信号和功率信号92

4.2 周期信号与离散频谱93

4.2.1 傅里叶级数与周期信号的频谱93

4.2.2 傅里叶级数的复指数函数展开式96

4.3 傅里叶变换及非周期信号的频谱98

4.3.1 傅里叶变换（FT-Fourier Transform）98

4.3.2 傅里叶变换的性质及应用100

4.3.3 典型信号的频谱103

4.4 数字信号处理106

4.4.1 模拟信号的离散化106

4.4.2 离散傅立叶变换（DFT）108

第5章 测试系统特性110

5.1 测试装置与线性系统110

5.1.1 测试装置的基本要求110

5.1.2 线性系统及其主要性质111

5.2 测试系统的静态特性112

5.2.1 线性度112

5.2.2 灵敏度113

5.2.3 回程误差（滞后）113

5.2.4 其他表征测试系统的指标114

5.3 测试系统的动态特性115

5.3.1 测试系统动态特性的描述方法115

5.3.2 测试系统的动态特性118

5.3.3 测试系统动态特性的测定124

5.3.4 测试环节的联接126

5.4 实现不失真测试的条件128

第6章 应变片测试技术131

6.1 应变测试系统131

6.1.1 应变片测试系统类型131

6.1.2 电阻应变仪134

6.1.3 信号记录仪器138

6.2 测试系统标定141

6.2.1 测试系统静态特性标定基本概念141

6.2.2 电阻应变测试系统的静态特性标定141

6.2.3 测试系统的动态特性标定145

6.3 典型载荷的布片和接桥147

6.3.1 单向拉伸（压缩）载荷的测量148

6.3.2 弯曲载荷的测量149

6.3.3 试件同时受拉伸（压缩）及弯曲载荷的测量149

6.3.4 剪力的测量150

6.3.5 扭矩的测量151

6.3.6 平面应力场的测量——应变花152

6.4 应变片传感器设计153

6.4.1 应变片传感器工作原理和特性153

6.4.2 传感器结构设计156

6.5 扭矩测试与信号传递162

6.5.1 扭矩的测量162

6.5.2 扭矩信号传输与集流环169

6.6 农业机械悬挂机组测试方法174

6.6.1 悬挂杆测力法175

6.6.2 悬挂销测力法178

6.6.3 框架式悬挂测力装置181

6.6.4 犁体六分力测量183

第7章 振动测试技术189

7.1 概述189

7.2 机械振动测试系统190

7.2.1 振动基本参数测量系统组成191

7.2.2 振动测量系统仪器的选用191

7.2.3 结构和部件的动态特性测试系统198

7.2.4 激振方式198

7.2.5 常用激振器200

7.3 测振传感器202

7.3.1 测振传感器分类202

7.3.2 惯性式测振传感器的力学原理203

7.3.3 磁电式速度传感器206

7.3.4 压电式加速度传感器207

7.3.5 应变式加速度传感器208

7.4 手把和座椅振动特性的测量与评价方法209

7.4.1 手扶拖拉机手把振动测定及评价法209

7.4.2 座椅振动测量及评价方法211

第8章 过程参量测试214

8.1 温度测试方法214

8.1.1 基本概念214

8.1.2 常用温度传感器215

8.2 压力的测量220

8.2.1 弹性压力敏感元件221

8.2.2 常用压力传感器222

8.3 流量的测量225

8.3.1 概述225

8.3.2 常用流量计225

第9章 现代测试技术230

9.1 数据采集系统概述230

9.1.1 数据采集系统的基本组成231

9.1.2 数据采集与分析系统的主要性能指标233

9.2 数据采集系统设计234

9.2.1 数据采集系统设计的一般步骤234

9.2.2 系统A/D通道的确定237

9.3 干扰及抑制方法243

9.3.1 干扰源243

9.3.2 干扰的作用方式244

9.3.3 抑制干扰的措施244

9.4 虚拟仪器246

9.4.1 虚拟仪器的出现246

9.4.2 虚拟仪器的分类247

9.4.3 虚拟仪器硬件系统249

9.4.4 虚拟仪器软件系统249

9.5 LabVIEW软件250

9.5.1 概述250

9.5.2 数据采集269

9.5.3 仪器控制279

9.5.4 分析软件289

9.5.5 实用工具软件包297

附录：农业工程测试技术实验301

实验1 电阻应变片贴片工艺实践301

实验2 测试系统调试与标定302

附录2-1 YD-15动态电阻应变仪型使用说明303

附录2-2 Y6D-2动态电阻应变仪使用简介304

附录2-3 SC-19型光线示波器使用说明304

实验3 测试系统综合实验306

实验4 农机载荷监测虚拟仪器系统307

附录4-1 DH3817动静态应变测试系统使用方法308

主要参考文献316